基于仿生的数字物流平衡问题理论与应用研究

【摘要】：在当前快速变革的时代，日趋激烈的市场竞争、日益提高的客户需求、国际化、生态环境因素，对物流要求的提高，传统物流发展模式难以适应新经济发展要求，促成了对物流新模式的探索。分别对宏观角度的社会物流和微观角度的企业生产物流的关键问题进行了研究。主要研究内容如下： 1) 在研究物流发展的基础上，提出数字物流的概念，比较数字物流与传统物流的区别，辨识虚拟物流、智能物流、信息化物流等数字物流的内涵。研究数字物流的信息化特征、主要信息特点、以及关键信息问题。 2) 对制造业物流关键的装配线平衡问题进行了研究，在分析基本蚁群算法的基础上，针对其优缺点，提出了一种带信息素总合规则结点模式的蚁群智能优化算法。在该算法中，结合问题具体特点，给出了蚂蚁分配方案的生成策略。通过在任务和任务分配序列的位置之间释放信息素，采用了信息素总合规则以进行更有效的信息素累积，考虑了局部信息素更新和全局信息素更新。为提高搜索效率，以综合考虑装配任务作业时间和后续任务数的分级位置权重作为蚁群算法的启发式信息。最后通过对大量的测试问题集的验证，说明了算法的有效性。 3) 研究了混合型装配线平衡问题的智能蚁群优化算法。较之单一型装配线平衡问题，混合品种装配线平衡问题由于多种优先顺序关系更为复杂化。为有效解决混合品种装配线平衡问题，建立了数学模型。提出了一种带信息素总合规则的混合搜索机制的蚁群算法，构造综合考虑利用、探索和随机搜索的混合搜索机制。在该算法中，提出了一种新的求解质量评价函数来替代基于工作站数的目标函数，增加了对信息素累积的区分度。实例验证说明了算法的有效性。 4) 通过模仿社会性昆虫的生活习性，研究了生产物流智能平衡问题斗链组织方式，论述了斗链组织方式的定义与特征，将斗链组织方式与精益方式在零库存和高效化目标、高柔性和快速响应能力、无缺陷和高可靠性目标等方面作了对比，得出了斗链组织方式是一种精益生产方式。并探讨了斗链生产线的应用，总结了斗链组织方式是一种高效而又便于管理的自组织作业模式。 5) 从可持续生态、可持续经济、可持续社会等三个角度分析了数字物流