基于多标准的预制生产与运输调度优化

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近年来,随着我国对建筑工业化的大力倡导和不断推进,在统筹推进经济建设、政治建设、文化建设、社会建设、生态文明建设五位一体的总体格局下,装配式建筑行业迅速发展,在装配式建筑生产链上的装配式建筑混凝土预制构件(precast components,PC)生产企业也将迎来发展机遇。装配式建筑的PC生产企业的主要目标是实现总净收益(total net revenue,TNR)的最大化,合理的生产调度计划可以有效地提高预制件生产企业的总净收益。此外,由于在TNR标准下的调度序列通常不唯一,因此本文考虑在不降低TNR标准的前提下,缩短所有订单的总完工时间(total completion time,TCT)以提高客户满意度。本文的主要研究内容包括以下几个方面:(1)通过对预制生产、订单接受与调度、字典序多标准优化等问题的系统回顾,并对目前预制生产调度问题中的已有研究进行了梳理和归纳,分析了已有研究存在的问题及不足,针对预制构件在订单接受与调度上的研究空白,提出了在预制供应链环境中的字典序双标准订单接受与调度问题(lexicographical bi-criteria order acceptance and scheduling problem in a precast supply chain environment,LBOASP_PSCE),具有很强的现实意义。(2)构建了一个字典序双层非线性整数规划模型,其中第一层模型是对PC订单进行选择性接受,并对其进行调度以最大化TNR标准;第二层模型是在保证在不降低第一层模型中最优TNR的前提下重新对所有PC订单进行调度以尽量缩短订单的TCT标准。此模型在最大化企业利润前提下,同时使企业的生产服务水平得到了有效的提高。(3)对于LBOASP_PSCE问题的第一层模型中,文中充分考虑了此调度问题的结构特性,提出了三种混合元启发式算法进行求解。此外,文中还定义了一个伪上界对三种算法的性能进行评估。针对LBOASP_PSCE问题的第二层模型中,针对TNR和TCT约束的不同处理方案,提出了三种混合禁忌搜索方法(HTS_A、HTS_B和HTS_C)进行求解。并定义了一种新的综合性能准则对三种混合禁忌搜索方法的性能进行客观评价。(4)通过大量的仿真实验,对所提出的算法进行了评价。实验结果表明,对于第一层调度问题,所提出的混合元启发式算法的性能非常接近,并验证了其中构造启发式步骤等关键操作的有效性。测试算例的实验结果还表明,当订单的交货期相同的情况下,直接对接受订单进行调度的HTS_A方案比HTS_B和HTS_C的效果更好。而对于订单交货期不同的情况,HTS_B与HTS_C的效果非常接近,两者的性能都比HTS_A方案更优。
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