了得網管理_不確定生產調度管理及其應用

內容簡介

本書針對實際生產管理與調度問題的動態不確定性，繫統地分析了生產調度中可能面臨的不確定性因素及其對生產調度的影響規律，提出了不確定環境下的生產調度的優化理論，探討了不確定生產干擾管理、仿真優化和Multi-Agent調度繫統方法。利用上述理論和方法，分別對港口岸邊作業繫統、堆場作業繫統、起弔設備及拖車調度問題進行了繫統地研究，對其調度建模、求解算法和管理問題進行了繫統的闡述和分析。後，詳細闡述了集裝箱堆場收發箱管理MAS繫統的關鍵問題和實現。

目錄
篇緒論
第1章緒論2
1.1 生產調度管理問題2
1.1.1 現代生產特點2
1.1.2 生產調度問題2
1.1.3 碼頭生產調度4
1.2 生產調度方法研究6
1.2.1 魯棒性調度方案6
1.2.2 適應性調度方案7
1.2.3 智能性調度方案8
1.3 不確定優化研究9
1.3.1 不確定優化建模10
1.3.2 不確定優化算法11目錄

篇緒論

第1章緒論2

1.1 生產調度管理問題2

1.1.1 現代生產特點2

1.1.2 生產調度問題2

1.1.3 碼頭生產調度4

1.2 生產調度方法研究6

1.2.1 魯棒性調度方案6

1.2.2 適應性調度方案7

1.2.3 智能性調度方案8

1.3 不確定優化研究9

1.3.1 不確定優化建模10

1.3.2 不確定優化算法11

1.3.3 不確定優化應用12

1.4 碼頭生產調度研究12

1.4.1 閘門及拖車調度12

1.4.2 泊位及岸橋分配13

1.4.3 堆場箱位場橋分配14

1.4.4 碼頭資源協調管理14

第二篇不確定生產調度管理理論、方法部分

第2章生產調度中不確定因素及其干擾影響17

2.1 不確定因素的來源與分類17

2.1.1 不確定因素的來源17

2.1.2 不確定因素的起因18

2.1.3 不確定因素的分類18

2.2 不確定因素描述及其干擾影響19

2.2.1 不確定因素的描述19

2.2.2 不確定因素的干擾影響20

2.3 不確定因素管理21

2.3.1 生產調度模型中引入不確定因素21

2.3.2 生產調度執行中減少不確定因素干擾22

第3章不確定優化理論23

3.1 不確定變量23

3.1.1 不確定測度的公理化定義及不確定變量25

3.1.2 不確定變量的運算、特征數和比較30

3.2 不確定優化模型34

3.2.1 期望值優化模型35

3.2.2 機會約束優化模型37

3.2.3 相關機會優化模型40

3.2.4 不確定多層優化模型41

3.3 不確定變量模擬與混合智能算法42

3.3.1 不確定變量模擬42

3.3.2 混合智能算法48

第4章生產調度干擾管理52

4.1 干擾管理簡介52

4.1.1 干擾管理思想的形成和發展52

4.1.2 干擾管理方法與其他方法的區別53

4.1.3 干擾管理的概念53

4.2 干擾管理模型55

4.2.1 網絡圖模型55

4.2.2 數學模型57

4.3 干擾管理算法59

4.3.1 精確算法59

4.3.2 近似算法61

第5章生產調度仿真優化64

5.1 離散繫統仿真原理64

5.1.1 定義及組成64

5.1.2 仿真繫統的構建66

5.1.3 仿真校核、驗證與確認68

5.2 生產調度仿真優化方法71

5.2.1 仿真優化原理71

5.2.2 仿真建模方法72

5.2.3 優化搜索方法73

5.2.4 仿真優化軟件76

5.3 應用案例77

5.3.1 港口拖輪配置優化問題77

5.3.2 港區通航繫統仿真建模79

第6章生產調度Multi-Agent繫統82

6.1 Multi-Agent繫統概論82

6.1.1 定義及特點82

6.1.2 MAS在生產調度中的應用83

6.2 生產調度Multi-Agent繫統架構設計84

6.2.1 Agent分類和結構84

6.2.2 MAS體繫結構86

6.2.3 生產調度繫統組成與Agent選取86

6.2.4 生產調度MAS的體繫結構88

6.3 生產調度單Agent設計89

6.3.1 Agent的內部結構89

6.3.2 Agent知識的表示91

6.3.3 Agent精神狀態的表示91

6.4 生產調度MAS通信91

6.5 生產調度MAS的協作與協調93

6.6 MAS實現問題討論95

第三篇不確定生產調度管理碼頭生產應用

第7章碼頭岸邊作業調度管理97

7.1 泊位—岸橋調度問題分析97

7.2 離散型泊位—岸橋調度98

7.2.1 問題界定與假設98

7.2.2 不確定優化模型99

7.2.3 集束搜索算法102

7.2.4 改進遺傳算法103

7.2.5 混合智能算法106

7.2.6 實驗與分析107

7.3 連續型岸線調度與干擾管理109

7.3.1 連續型岸線調度描述109

7.3.2 連續型岸線調度管理111

7.3.3 調度方案干擾恢復管理114

7.3.4 實驗與分析117

第8章碼頭堆場區段分配管理119

8.1 堆場箱位分配問題描述119

8.2 堆場區段分配模型Ⅰ——堆場區段作業量平衡優化122

8.2.1 概念和符號122

8.2.2 目標函數和約束方程123

8.2.3 不確定函數等價處理124

8.2.4 求解算法124

8.3 堆場區段分配模型Ⅱ——堆場區段箱組分配優化126

8.3.1 模型中的概念和符號126

8.3.2 目標函數和約束方程126

8.3.3 基於解特征的啟發式求解算法127

8.4 實驗與分析128

第9章碼頭堆場具體箱位分配管理133

9.1 不確定條件下的進口箱堆場箱位分配134

9.1.1 問題描述和假設134

9.1.2 提箱次序模型及求解134

9.1.3 堆場箱位分配模型135

9.1.4 啟發式求解算法137

9.1.5 實驗與分析138

9.2 不確定條件下的出口箱堆場箱位分配141

9.2.1 集裝箱交箱序列分析141

9.2.2 問題界定與模型假設142

9.2.3 箱位分配兩階段隨機規劃模型142

9.2.4 禁忌搜索算法147

9.2.5 實驗與分析150

9.3 不確定提箱序列的進口箱翻箱落位優化152

9.3.1 翻箱落位優選問題描述152

9.3.2 集裝箱堆場翻箱概率估計154

9.3.3 翻箱優化啟發式算法160

9.3.4 實驗與分析163

第10章碼頭堆場橋弔調度管理166

10.1 堆場橋弔調度描述166

10.2 場橋在堆場區段間調度Ⅰ167

10.2.1 模型假設167

10.2.2 模型構建168

10.2.3 集束搜索算法170

10.3 場橋在堆場區段間調度Ⅱ171

10.3.1 模型假設171

10.3.2 模型構建172

10.3.3 求解算法173

10.4 實驗與分析173

第11章碼頭岸橋—拖車—場橋作業優化管理176

11.1 問題描述176

11.2 不確定優化模型178

11.3 近似求解算法183

11.3.1 集束搜索求解算法184

11.3.2 混合智能遺傳算法185

11.4 實驗與分析188

第12章集裝箱堆場收發箱管理Multi-Agent繫統191

12.1 收發箱管理MAS架構192

12.1.1 收發箱工藝流程與業務分析192

12.1.2 Agent的選取及屬性193

12.1.3 繫統架構194

12.2 MAS中的Agent模型195

12.2.1 Agent結構和功能設計195

12.2.2 堆場Agent設計196

12.2.3 優化Agent設計198

12.3 Agent間的通信與協作201

12.3.1 Agent間的通信201

12.3.2 Agent間的協作203

12.4 繫統實現與實驗分析204

12.4.1 繫統實現204

12.4.2 實驗設計205

12.4.3 收箱箱位分配實驗分析206

12.4.4 翻箱優化實驗分析207

12.5 小結209

參考文獻210

前言

前言

隨著世界經濟和生產的全球化，市場競爭越來越激烈，這表現為產品和服務更新換代加快、技術含量提高，並向多樣化和個性化方向發展，對產品和服務的要求也越來越高了。現代生產企業具有生產環節多、協作關繫復雜、生產連續性強、外部環境多變等特點。生產企業為了適應市場和行業的發展需求，在競爭中立於不敗之地，就要提高其生產的效率、柔性和可靠性，在生產和提供高質量產品和服務的同時節約資源、降低成本、獲取更高的效益。企業生產的精細化與集約化管理是達到上述要求的必由之路，而生產調度管理中的不確定因素及其影響是提高生產管理集約化與精細化的關鍵。
碼頭生產管理是多年來國內外學術界普遍關注的復雜繫統問題，涉及裝卸、堆存、搬運、集疏運等多個環節，是提高港口通過能力、改善港口服務水平的重要途徑。不確定性因素是生產調度問題的難點，不確定環境下的生產調度是該領域研究的重要方向，也是當前世界生產管理領域的熱點問題。本書較為繫統地闡述了不確定條件下生產調度理論、方法以及在碼頭生產中的應用，主要分理論方法和應用兩大部分。理論方法部分主要包括：生產調度中的不確定因素及其干擾影響、不確定優化理論、生產調度干擾管理、生產調度仿真優化以及生產調度Multi-Agent繫統。應用部分探討不確定調度理論方法在碼頭生產中的應用，主要包括：碼頭岸邊作業調度管理、碼頭堆場區段分配管理、堆場具體箱位分配管理、堆場橋弔調度管理、岸橋拖車場橋作業優化管理以及集裝箱收發箱管理Multi-Agent繫統。本書共有12章，第1章是緒論。第2章主要闡述生產調度中不確定因素的來源、起因、影響及其主要處理方法。第3章主要闡述不確定優化的基本理論，包括不確定變量、不確定優化建模和不確定變量模擬與算法。第4章主要介紹生產調度中的不確定干擾管理，包括干擾管理概述、干擾管理建模以及干擾管理的求解算法。第5章主要介紹離散繫統仿真原理，生產調度仿真建模方法以及優化技術。第6章主要介紹Multi-Agent繫統原理、生產調度Multi-Agent繫統架構、生產調度單Agent設計以及通信協作問題。第7章主要闡述離散型和連續型泊位岸橋調度管理問題。第8章和第9章主要介紹堆場區段以及具體箱位的不確定分配管理，采用不確定優化和仿真。第10章和第11章主要討論堆場起弔設備與拖車的不確定優化，主要方法有不確定優化和仿真。第12章介紹集裝箱堆場收發箱管理的MAS繫統。本書的思路是從理論方法到應用，撰寫過程中作者也力求各章獨立完整，因此，讀者可以從理論方法部分逐章閱讀，也可以跳讀感興趣的章節，遇到理論方法問題再查詢相應章節。
本書是作者多年來對不確定生產調度管理與碼頭應用研究成果的總結，力求反映研究的新穎性。本書涉及管理學、運籌學、信息科學等相關學科，對從事不確定生產調度管理方面研究與相關管理繫統的研發人員有重要的參考價值。
本書部分為國家自然科學基金課題（71101014，71211140349）、高等學校博士學科點專項科研基金（200801411105）、中央高校基本科研業務費專項課題（DUT10JS10）、遼寧省高等學校科研項目（2008Z056）等項目的研究成果。感謝大連市政府學術專著出版委員會和大連理工大學水利工程學院對本書出版的資助。感謝康海貴教授和董國海教授在書稿撰寫和出版過程中的關心和幫助。感謝電子工業出版社趙娜編輯在圖書出版過程中的大力支持和幫助。感謝碩士生魏曉曉、方金燦、李丕安和史瑞芬所做的書稿校對和排版工作。在此向所有給予本書出版支持和幫助的單位和個人一並表示感謝。
由於作者水平所限，書中難免有不當之處，還請讀者不吝賜教，聯繫郵箱：pfzhou@yeah.net。

周鵬飛
2012年7月

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