论文题目: 集装箱空箱调运优化的模型与方法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 系统工程
作者: 胡晓龙
导师: 陈森发
关键词: 集装箱运输,空箱调运,陆上空箱调运,海运空箱调运,不确定性,随机模拟,遗传算法,时间窗,客户满意度,灰色评价
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着全球经济的一体化,集装箱运输在经济贸易中所体现出来的重要性越来越显著,伴随着集装箱运输的飞速发展,集装箱空箱调运问题也日益突出。关于空箱调运的问题已引起了众多学者的重视,并进行了相应的研究,但就目前的研究水平来看,目前仍处在定性研究阶段,针对空箱调运问题的系统化的、严谨的定量分析目前在国内外文献上鲜有发表。航运公司也大都还沿用经验调度的方式,在没有相应的调箱优化系统支持的情况下,仅仅凭经验要做到科学、合理的调箱非常困难。随着集装箱运输实践的深入和时间的推移,提出更加符合实际集装箱运输网络的空箱调运的理论、模型和方法将是十分必要的,且对于整个ITS的发展有着深远的理论和实践意义。本论文从航运公司的角度出发,借鉴火车的空车调度,将定量分析与定性分析相结合,力图建立科学、合理的空箱调运优化模型,实现空箱调运地点、数量和时间上的最优化。全文的主要研究内容如下:(1)从集装箱的流转过程入手,对空箱调运系统进行了界定,将空箱调运问题分为陆上的空箱调运及海上的空箱调运,并分别从系统的构成、空箱的需求及供应的角度对它们进行分析,建立了以运输费用最小为目标的混合整数规划模型,同时,结合实例对空箱调运的费用进行了详细的分析;(2)分析了实际调运中经常遇到的不确定条件下空箱调运问题。针对陆上空箱调运系统内存在随机性需求的情况建立了机会约束空箱调运模型,探讨了目标函数中含有随机参数的空箱调运模型的求解方法,提出了两阶段随机模拟的遗传算法对调运模型进行求解,通过仿真分析,并与确定性条件下的空箱调运结果进行了对比,表明了模型求解的可行性,符合客观调度实际,为探讨随机陆上空箱调运问题提供了新的思路;(3)将时间窗的特点引入集装箱空箱调运问题中,研究了带时间窗的集装箱空箱调运问题,即当集装箱发送时间有具体限制条件下,如何合理调度空箱的问题。所建立的带有软、硬时间窗的空箱调运的混合整数规划模型符合客观实际,并首次采用免疫算法进行求解,仿真试验表明,该算法能较好解决这一带有复杂约束条件的空箱调运问题,为集装箱空箱调运模型的求解探寻了新的方法;(4)研究了比陆运空箱调运系统更加复杂的海运空箱调运系统,在现有研究成果基础上,对应用Petri网研究海运空箱调运问题进行了的探讨,对长期以来困扰航运公司的空箱调运问题进行了定量分析。建立了基于Petri网的海运集装箱空箱调运模型,提出了遗传算法和Petri网相结合的海运空箱调运求解方法。该方法克服了单一Petri网模型优化处理的局限性和复杂性,充分发挥了Petri网和遗传算法各自的优势和互补作用,使Petri网模型和遗传算法快速求解的优势得到发挥。通过对某航运公司中某航区内基本港间的空箱调运过程的仿真分析表明,应用遗传算法和Petri网对海运空箱调运系统进行仿真求解是可行的,可以快速、合理地确定空箱调运最优的数量、地点以及时间,具有一定的实用参考价值,值得深入研究;(5)充分考虑了客户的不同需求,将集装箱空箱调运问题归结为如何在满足客户需求的基础上通过确定合理的运输方式和运输路径以使总费用最小化。根据调运实际,分析总结了影响客户满意度的因素,并将其归结为6个指标(即及时、快速、准时、方便、经济、适合)。建立了基于客户满意度的空箱调运模型,同时,将灰色评价理论和广义费用的概念相结合,提出依据满意度指标将原费用矩阵转化为广义费用矩阵来确定基于客户满意度的空箱调运方案的方法,该方法能够满足不同客户的特殊要求,自适应地为客户提供最优调运方式,从而,从营销的角度分析了航运企业在愈加激烈的竞争中需要转化经营理念,以增强其竞争力;(6)结合人工智能、Agent模式和集装箱动态跟踪系统的发展,提出了把多Agent模式应用于空箱调运决策系统中,可以在满足在重箱运输需求下,进行多目标的空箱调运优化。提出了基于MAS的空箱调运分层递阶控制系统,该系统具有分层的信息处理和决策机构,可以改善系统各组成部分的协作能力和主动性,提高整个空箱调运系统的决策能力,对集装箱多式联运的发展具有重要的意义。
论文目录:
摘要
Abstract
绪论
一、空箱调运问题的提出
二、空箱调运的国内外研究现状
三、论文的主要研究工作及结构
第一章 集装箱运输的发展与空箱调运
1.1 引言
1.2 集装箱运输发展现状与趋势
1.2.1 国际集装箱运输发展现状与趋势
1.2.2 国内集装箱运输发展与趋势
1.3 集装箱空箱调运的现有措施、原因与特点
1.3.1 空箱调运产生的原因
1.3.2 空箱调运的现有措施
1.3.3 空箱调运的特点
1.3.4 空箱调运的核心问题
1.3.5 空箱调运的目标
1.3.6 空箱调运的规则
1.3.7 集装箱空箱调运与火车空车调度的异同
1.4 小结
第二章 集装箱空箱调运系统分析
2.1 引言
2.2 集装箱流转过程分析
2.3 集装箱空箱调运系统的结构界定
2.4 陆上空箱调运系统分析
2.4.1 陆上空箱调运系统构成
2.4.2 陆上空箱调运需求与供应分析
2.5 海运空箱调运系统分析
2.5.1 航线挂港顺序简介
2.5.2 海运空箱调运需求与供应分析
2.6 陆上空箱调运与海运空箱调运的异同
2.7 空箱调运费用分析
2.8 小结
第三章 集装箱空箱调运的模型分析
3.1 引言
3.2 陆上空箱调运模型分析
3.2.1 模型假定
3.2.2 数学模型
3.2.3 模型说明
3.3 集装箱海运空箱调运模型分析
3.3.1 模型假定
3.3.2 数学模型
3.3.3 模型说明
3.4 小结
第四章 不确定条件下陆上空箱调运的两阶段随机模拟遗传算法
4.1 引言
4.2 机会约束规划简介
4.3 基于机会约束的陆上空箱调运模型分析
4.3.1 模型假设
4.3.2 数学模型
4.4 基于两阶段随机模拟遗传算法的陆上空箱调运优化分析
4.4.1 遗传算法简介
4.4.2 基于两阶段随机模拟遗传算法的陆上空箱调运优化分析
4.5 算例分析
4.6 小结
第五章 带时间窗的空箱调运问题
5.1 引言
5.2 有时间窗的集装箱空箱调运模型
5.2.1 软时间窗集装箱空箱调运模型
5.2.2 硬时间窗集装箱空箱调运模型
5.3 带时间窗的空箱调运问题的免疫算法
5.3.1 免疫算法简介
5.3.2 免疫算法的步骤
5.3.3 时间窗空箱调运的免疫算法分析
5.4 算例分析
5.5 时间窗对空箱调运的影响
5.6 小结
第六章 基于 Petri 网的集装箱空箱调运优化
6.1 引言
6.2 Petri 网基本理论
6.2.1 Petri 网的基本定义
6.2.2 Petri 网的动态方程
6.3 基于Petri 网的海运集装箱空箱调运分析
6.3.1 海运集装箱空箱调运的Petri 网模型
6.3.2 模型分析
6.4 基于遗传算法与Petri 网相结合的海运集装箱空箱调运
6.5 算例分析
6.6 小结
第七章 基于客户满意度的空箱调运优化分析
7.1 引言
7.2 客户满意度的灰色评价系统
7.2.1 广义费用的概念
7.2.2 客户满意度指标分析
7.2.3 指标权重的确定
7.2.4 算例
7.3 指标的灰色评价模型
7.4 基于客户满意度的空箱调运模型
7.5 算例分析
7.6 小结
第八章 基于多 Agent 模式的空箱调运决策系统
8.1 引言
8.2 集装箱动态跟踪系统
8.3 Agent 与多Agent 系统的概念
8.4 基于多Agent 的决策系统设计
8.5 基于MAS 的集装箱空箱调运决策系统设计
8.5.1 空箱调运分层递阶结构
8.5.2 通信策略
8.5.3 基于MAS 的空箱调运分层递阶控制系统
8.6 小结
总结与展望
一、工作总结
二、研究展望
致谢
参考文献
作者在学期间发表的论文
作者在学期间参加的科研项目
发布时间: 2007-06-11
参考文献
- [1].集装箱空箱调运优化研究[D]. 王斌.上海海事大学2005
- [2].基于海陆整合运输过程的集装箱空箱调运问题研究[D]. 黄健.天津大学2009
- [3].不确定环境下的班轮企业资源管理研究[D]. 王琳.南开大学2010
- [4].集装箱空箱库存不平衡问题研究[D]. Ge Teng Lalith Edirisinghe.大连海事大学2016
- [5].集装箱积载与运输过程中的调度优化研究[D]. 兰辉.大连海事大学2016
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- [5].集装箱码头生产调度优化研究[D]. 张婕姝.上海海事大学2006
- [6].集装箱港口的竞争策略研究[D]. 吉阿兵.复旦大学2006
- [7].集装箱海运收益管理随机模型研究[D]. 李冰州.西南交通大学2007
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