论文题目: 资源受限工程调度及其在工程供应链设计中的应用
论文类型: 博士论文
论文专业: 系统工程
作者: 刘振元
导师: 王红卫
关键词: 活动网络,资源受限工程调度,活动成本,工程供应链,供应商选择,工程供应链网络设计,启发式方法,遗传算法
文献来源: 华中科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 工程供应链管理是供应链管理和工程项目管理研究的新领域,关于工程供应链设计问题的研究仍未开展。在以承包商为核心的工程供应链中,供应链构建与运行的驱动来自于工程活动网络,而合作伙伴(如专业分包商、混凝土供应商、原材料供应商等)的资源能力将会对工程调度构成约束,在工程供应链的设计中必须充分考虑各合作伙伴的资源能力约束和工程工期底线约束,促成总的工程活动成本最小。基于此,本文首先对活动成本目标下的资源受限工程调度问题展开研究,然后将有关理论与方法应用到工程供应链设计中。资源受限工程调度问题的研究中很少关注活动成本目标,而问题中以活动成本最小化为目标时也是一类NP-Hard 问题,并且问题目标是非正规的。考虑活动的单执行模式和可重用资源约束,给出了问题的数学模型,分析了启发式求解问题的基本思想,并提出了三类调度方法:1)、基于活动前置矩阵的调度,给出了活动前置矩阵的构造规则; 2)、基于优先规则的调度,结合活动成本目标改造了传统的串行调度方案和并行调度方案,并设计了相应的优先规则; 3)、改进的遗传算法:采用紧前(后)关系相容链表进行编码,解码方法是一种串行调度方案。针对改造PSPLIB 中的单模式算例,遗传算法的求解效果相对较好,采用确定型多回合计算的效果要优于单优先规则下的同类启发式调度方法。基于单执行模式问题的研究,进一步讨论了多执行模式下的问题,其中,在进行活动调度的同时也要选择相应的执行模式,文中给出了考虑多模式调度的通用并行调度框架,并基于这个框架提出了两种调度策略:联合调度策略、两步调度策略。针对改造PSPLIB 中的多模式算例,虽然同类算法中在模式的选择时考虑了折衷的先序相关成本因素所得到的有效解数量略少,但得到的平均偏差却是最小的,而且活动-模式两步调度策略下得到的结果平均偏差小于活动-模式联合调度策略。工程供应链中可重用资源供应商是承包商最直接的合作伙伴,他们的资源能力对工程调度会产生相应的约束,可以基于资源受限工程调度进行工程中多可重用资源的合作伙伴选择。文中给出了问题的数学模型,讨论了问题规模约减的原理。基于问题特性,构造了遗传算法的求解框架,并进行了算例测试,结果表明,改进遗传算法求解此类问题能够获得较好的效果。在多资源供应商选择问题的基础上,随后构造的供应-执行两层工程供应链设计问题中加入了对作为工程执行层的承包商的选择因素,文中描述了的问题的数学模型,给出了其求解方法。
论文目录:
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的来源
1.2 课题的提出、目的及意义
1.3 文献综述
1.3.1 合作伙伴选择与供应链网络设计
1.3.2 工程供应链与工程供应链管理
1.3.3 工程调度问题
1.4 本文的主要研究内容
2 资源受限工程调度的基本理论与方法
2.1 引言
2.2 活动网络
2.2.1 活动网络的基本元素
2.2.2 活动网络的描述
2.3 资源受限工程调度问题的分类
2.3.1 工程工期目标资源受限工程调度问题
2.3.2 资源受限工程调度问题的分类
2.4 资源受限工程调度问题的求解
2.4.1 最优化方法
2.4.2 启发式方法
2.5 算法测试基准
2.5.1 活动网络的参数特性
2.5.2 算法测试基准案例库
2.6 本章小结
3 活动成本目标单模式资源受限工程调度
3.1 引言
3.2 活动成本目标单模式资源受限工程调度
3.3 问题特性分析
3.3.1 问题规模特性
3.3.2 问题目标的非正规性
3.3.3 问题的计算复杂性
3.4 基于活动前置矩阵的调度
3.4.1 活动前置矩阵
3.4.2 先序活动的时间参数计算
3.4.3 基于活动前置矩阵的调度方法
3.4.4 基于活动前置矩阵的调度算法复杂性
3.4.5 算例分析
3.4.6 活动前置矩阵的进一步改进
3.4.7 活动前置矩阵改进后的算例分析
3.4.8 基于活动前置矩阵的确定型多回合计算
3.5 基于优先规则的启发式方法
3.5.1 串行调度方案
3.5.2 并行调度方案
3.5.3 活动调度优先规则
3.5.4 算例分析
3.5.5 基于优先规则的确定型多回合计算
3.6 改进遗传算法的问题求解
3.6.1 遗传算法的基本原理
3.6.2 编码方式与解码规则
3.6.3 初始种群的产生
3.6.4 个体评估与选择
3.6.5 交叉算子
3.6.6 变异算子
3.6.7 算例分析
3.7 基于改造PSPLIB的算例分析
3.7.1 改造PSPLIB
3.7.2 各类算法的结果对比分析
3.7.3 确定型多回合计算对比分析
3.8 本章小结
4 活动成本目标多模式资源受限工程调度
4.1 引言
4.2 活动成本目标多模式资源受限工程调度
4.3 问题特性分析
4.3.1 问题规模特性
4.3.2 问题的计算复杂性
4.4 问题求解的并行调度框架
4.4.1 基本定义
4.4.2 并行调度框架
4.5 活动-模式联合调度策略
4.5.1 可行活动的可行模式比较
4.5.2 算法描述
4.6 活动-模式两步调度策略
4.6.1 算法描述
4.6.2 可行活动优先规则
4.7 算例分析
4.7.1 一个小算例
4.7.2 改造PSPLIB
4.7.3 基于改造PSPLIB的对比分析
4.8 本章小结
5 基于工程调度的多资源供应商选择
5.1 引言
5.2 多资源供应商选择
5.3 问题特性分析
5.3.1 问题规模特性
5.3.2 问题规模约减
5.4 问题求解的改进遗传算法
5.4.1 编码与解码
5.4.2 个体适值函数与选择算子
5.4.3 交叉算子
5.4.4 变异算子
5.4.5 初始种群生成
5.5 多资源供应商选择问题算例分析
5.6 供应-执行两层工程供应链设计
5.6.1 问题描述
5.6.2 求解方法
5.7 本章小结
6 工程供应链网络设计
6.1 引言
6.2 工程供应链网络
6.3 能力受限的集成工程调度与原材料订货问题
6.3.1 问题描述
6.3.2 问题分解与求解思路
6.3.3 供应能力受限的有限计划水平订货问题
6.3.4 问题求解的改进遗传算法
6.3.5 算例分析
6.4 工程供应链网络设计问题
6.4.1 问题描述
6.4.2 问题特性分析
6.4.3 问题求解的遗传算法
6.4.4 算例
6.5 本章小结
7 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 研究展望
致谢
参考文献
附录1 攻读学位期间发表论文目录
附录2 攻读学位期间参加的科研项目
附录3 实验数据和结果
发布时间: 2006-04-05
参考文献
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相关论文
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