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不确定性物流网络设计的区间规划模型与算法研究

李利华  
【摘要】:物流网络设计是现代物流科学、合理、持续发展的基础性问题,随着国民经济的稳定发展,在国家宏观政策对物流产业振兴的大力支持下,物流行业的市场化不断深入,需求潜力巨大,物流系统的复杂性以及需求的不确定性越发突出。不确定性物流网络设计的理论与方法研究具有重要的理论价值与实践意义。 本文运用区间规划的思想与理论研究不确定性需求下的物流网络设计问题,通过分析物流网络结构的不确定性需求特征,以区间数的形式约束不确定性变量及参数,建立物流网络设计的区间规划模型,并设计区间优化求解算法,主要研究内容有: (1)区间不确定物流网络设计的优越性论证 分析物流网络需求不确定性的影响因素,指出其不确定性的需求特征主要表现为物流设施选址(节点决策)的风险性;物流网络结构的不确定性以及配送线路优化的不确定性等三个方面。随机规划与模糊规划是当前解决不确定性物流网络设计的主要方法,区间规划相对应用较少,但其优势在于能够得到区间解,同时还具备情景决策的优越性,在实践中为最终决策提供更为广泛的可行决策空间。 (2)区间物流网络规划的提出及一般模型的构建 通过不确定性需求分析,指出区间物流网络规划是对已给定的物流网络,以区间变量或区间参数约束不确定性变量,构建适合物流网络结构特征的规划模型,以区间算法与优化算法相结合设计求解模式,辅以计算机程序设计,对问题求解。同时建立了区间物流网络规划的一般模型结构。 (3)区间连续型物流网络设计模型及算法 以重心法为基础,建立了多商品、多决策节点的连续型物流网络区间规划模型以及考虑区域障碍约束的区间规划模型,设计了区间迭代遗传算法的求解模式。算例测试表明,该模型及算法的求解结果具有区间坐标解的优越性,以一个“有限的区域”范围内的任何一个可行坐标满足不确定性需求下的决策。 (4)区间0-1混合整数规划及双层规划模型与算法 分析了离散型物流网络的不确定性区间需求特征,建立了区间0-1混合整数规划模型与区间双层规划模型,结合物流网络的实际特征,构建适合该两类物流网络结构需求的区间运算及区间数比较法则,通过定义风险系数与最大决策偏差,实现模型的确定性转化,并设计区间递阶优化遗传算法的求解模式。算例运行以及算法比较结果显示,该方法与算法具有区间最优解与情景决策的优越性。 (5)提出不确定性复杂物流网络的区间层次节点递阶三角OD需求模式 分析了不确定性复杂物流网络结构的需求特征,体现为:1)网络费率函数、节点对间配量以及节点费用的不确定性;2)网络中各层次节点间需求的不确定性,指出其需求结构是一种区间层次节点递阶三角OD需求关系,物流链中各层次中的节点与其下游任意层的任何一个节点都可能存在配量需求。 (6)区间多层次、多节点、多商品复杂物流网络规划模型及算法 在分析复杂不确定性物流网络区间层次节点递阶三角OD需求结构下,以两个区间决策变量,结合相应的区间参数约束构建了多层次、多节点、多商品的区间复杂物流网络规划模型,设计问题求解的区间递阶优化遗传算法。并通过算例仿真及算法比较表明其优越性。 本文主要从模型的构建以及算法设计对不确定性物流网络设计问题进行研究,意在拓展一种新的不确定性物流网络规划的思路,同时为物流系统的实际应用提供合理决策服务。


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