配送中心货物配装问题的优化模型与算法研究

论文摘要

随着市场经济的发展和物流专业化水平的提高,物流配送业得到了迅速的发展。货物配装问题是物流配送过程中的一个重要环节,是指充分利用运输工具的载重量和容积,采用先进的装载方法,合理安排货物的配载。货物配装的合理化就是在既定的车辆条件下使货物装载的综合利用率最高。给出一个合理的配装方案以提高车辆的载重量和空间利用率,降低配送企业的物流成本,增强其企业竞争力,将会给配送企业带来巨大的经济效益,同时为全社会创造更多价值。配装问题是应用背景较强的离散组合最优化问题,大多情况下为多目标、多约束优化问题,在其固有的NP完全计算复杂性的基础上,又增加了许多复杂的约束条件和配装空间的几何复杂性,而且,随着待装货物规格数量的增加,可选的装载方案数量将以指数速度急剧增长。因此,货物配装问题已成为目前研究的一个热点问题。本文围绕配送中心货物配装问题的优化模型和算法开展研究,旨在为配送中心货物配装的合理化提供一个整体解决方案。首先,对配送中心货物配装问题的构成要素进行了系统分析,为货物配装问题的合理分类以及建立货物配装问题的数学模型奠定了基础。其次,对货物配装前的车辆选择问题进行了界定,根据该决策问题的特点,采用灰色聚类方法进行求解,并通过实际算例验证了该算法的良好性能。然后,对配送中心货物配装问题进行了抽象和界定,分别对单车二维、单车三维以及多车三维货物配装问题的优化建立了数学模型,并分别设计了模型求解的遗传算法。最后,采用MATLAB遗传算法工具箱实现了上述三种典型情况下货物配装优化模型的求解,并通过实际算例验证了该算法的良好性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 课题意义
• 1.2 配送中心货物配装问题的研究现状
• 1.2.1 国外的研究现状
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 配送中心货物配装问题概述
• 2.1 配送中心货物配装问题的描述
• 2.2 配送中心货物配装问题的构成要素
• 2.3 配送中心货物配装问题的分类
• 2.4 本文研究的配送中心货物配装问题界定
• 第3章 遗传算法概述
• 3.1 遗传算法的概念
• 3.2 遗传算法的特点
• 3.2.1 遗传算法的优点
• 3.2.2 遗传算法的不足之处
• 3.3 遗传算法的原理
• 3.4 遗传算法的步骤
• 3.5 遗传算法求解货物配装问题的优势
• 3.6 MATLAB遗传算法工具箱概述
• 第4章 货物配装中的选车问题
• 4.1 货物配装中的选车模型
• 4.1.1 问题描述
• 4.1.2 模型建立
• 4.2 基于灰色聚类的选车问题
• 4.2.1 灰色白化权聚类求解选车问题的优势
• 4.2.2 灰色白化权聚类模型
• 4.3 应用实例
• 第5章 单车二维货物配装问题
• 5.1 单车二维货物配装问题的数学模型
• 5.1.1 问题描述
• 5.1.2 模型建立
• 5.2 单车二维货物配装问题的遗传算法
• 5.2.1 编码预处理
• 5.2.2 个体编码及解码
• 5.2.3 适应度的计算
• 5.2.4 遗传操作过程
• 5.3 算例及结果分析
• 第6章 单车三维货物配装问题
• 6.1 单车三维货物配装问题的数学模型
• 6.1.1 问题描述
• 6.1.2 模型建立
• 6.2 单车三维货物配装问题的遗传算法
• 6.2.1 编码预处理
• 6.2.2 个体编码及解码
• 6.2.3 适应度的计算
• 6.2.4 遗传操作过程
• 6.3 算例及结果分析
• 第7章 多车三维货物配装问题
• 7.1 多车三维货物配装问题的数学模型
• 7.1.1 问题描述
• 7.1.2 模型建立
• 7.2 多车三维货物配装问题的遗传算法
• 7.2.1 编码预处理
• 7.2.2 个体编码及解码
• 7.2.3 适应度的计算
• 7.2.4 遗传操作过程
• 7.3 算例及结果分析
• 第8章 总结与展望
• 8.1 总结
• 8.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 附录