基于仿生的数字物流平衡问题理论与应用研究

论文摘要

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

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 背景
• 1.1.1 物流模式的变迁与发展
• 1.1.2 现代物流发展趋势
• 1.1.3 几种典型的物流模式
• 1.2 物流研究的若干关键问题
• 1.3 数字物流研究综述
• 1.4 装配线平衡问题研究综述
• 1.4.1 装配线平衡问题研究现状
• 1.4.2 混合型装配线平衡问题研究现状
• 1.4.3 斗链组织方式
• 1.5 研究内容与意义
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究意义
• 1.6 本文的章节安排和结构
• 第2章 数字物流的概念与信息化特征
• 2.1 引言
• 2.2 数字物流的概念与内涵
• 2.2.1 数字物流的提出
• 2.2.2 数字物流的特征
• 2.2.3 数字物流的关键技术
• 2.3 数字物流的信息化特征与驱动
• 2.3.1 数字物流的信息化特征
• 2.3.2 信息的驱动与本质
• 2.3.3 数字物流主要信息特点和发展趋势
• 2.3.4 数字物流若干信息问题
• 2.4 数字物流前景
• 2.5 本章小结
• 第3章 生产物流装配线平衡问题与智能蚁群算法
• 3.1 引言
• 3.2 生产物流装配线平衡问题模型及求解策略
• 3.2.1 装配线平衡问题的定义
• 3.2.2 数学模型
• 3.2.3 求解方法
• 3.2.4 构造解的两个框架
• 3.3 蚁群算法
• 3.3.1 蚁群算法的生物学原理
• 3.3.2 蚁群算法的系统学特征
• 3.3.3 基本蚁群算法
• 3.3.4 蚁群算法的优点
• 3.3.5 蚁群算法求解装配线平衡问题存在的问题
• 3.4 运用改进的蚁群算法求解装配线平衡问题
• 3.4.1 分配方案的生成策略
• 3.4.2 装配线平衡问题的蚁群算法模型
• 3.4.3 可行解的构造
• 3.4.4 信息素更新策略
• 3.4.5 算法步骤
• 3.5 测试结果与分析
• 3.5.1 计算实例
• 3.5.2 分析与讨论
• 3.6 本章小结
• 第4章 混合型装配线平衡问题的改进蚁群算法
• 4.1 引言
• 4.2 问题描述及数学模型
• 4.2.1 问题描述
• 4.2.2 基本假设条件
• 4.2.3 组合作业优先顺序图
• 4.2.4 基本约束条件
• 4.2.5 数学模型
• 4.3 改进的蚁群算法
• 4.3.1 蚁群算法模型
• 4.3.2 可行解的构造
• 4.3.3 求解质量评价函数
• 4.3.4 信息素更新策略
• 4.3.5 算法步骤
• 4.4 测试结果与分析
• 4.4.1 测试问题
• 4.4.2 实例分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 群集智能行为模拟与生产物流平衡
• 5.1 引言
• 5.2 蚁群中的接力方式
• 5.3 斗链组织方式模型
• 5.3.1 基本概念
• 5.3.2 模型假设
• 5.4 斗链组织方式的精益特性分析
• 5.4.1 精益生产方式的特征
• 5.4.2 斗链组织方式的精益特性
• 5.5 斗链生产线应用分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 数字物流平衡问题与生态和谐
• 6.1 引言
• 6.2 数字物流和可持续发展
• 6.2.1 可持续发展
• 6.2.2 物流对环境影响的本质分析
• 6.2.3 数字物流对可持续发展的支持
• 6.3 物流平衡及其绿色化效用
• 6.3.1 物流与循环经济
• 6.3.2 宏观物流平衡的重要实现渠道:逆向物流
• 6.3.3 物流与循环经济超循环结构形成
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 全文工作总结
• 7.1.1 论文的主要工作
• 7.1.2 论文的主要创新点
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文与主研的科研项目