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基于多目标进化算法的装配式预制件车辆调度问题
| 论文题名： | 基于多目标进化算法的装配式预制件车辆调度问题 |
| 关键词： | 装配式预制件;多目标进化算法;车辆调度;启发式算法;时间窗 |
| 摘要： | 在传统建筑业转型升级的背景下，新型建筑工业化推动了装配式建筑的发展。由于其施工速度快、生产效率高、所需劳动力少、资源节约、性能稳定的特性，政府已经大力推广装配式建筑，这也有助于碳达峰和碳中和目标的实现。然而，预制件形状多样，单个构件重量和体积较大，因此预制件的运输属于典型的大宗运输和多频运输。预制件的运输不仅会影响预制件厂的生产计划，还决定施工单位是否能够按计划进行施工。由于施工场地受限，施工工地对预制件到达时间提出了严格的要求，以此来减少存储和损耗造成的成本。因此，装配式建筑的发展受限于运输环节，优化配送过程中的显性成本与隐性成本，提高配送质量，降低运输成本，保障施工进度与质量是亟待解决的问题。 本文研究预制件生产企业物流管理的关键环节，利用先验知识和结构特性对预制件运输过程进行建模，并探索了群智能算法解决预制件运输问题的关键理论。在此基础上，提出了高效的调度方法，取得以下主要成果： （1）针对预制件运输过程进行了详细分析，考虑异构车辆约束、装载机约束和时间窗约束，以最小化总运输成本为目标，提出了一种考虑多频次访问特性的车辆调度问题，并设计了一种针对问题特性的混合进化算法。为求解该问题，本研究基于问题性质设计了三维编码方式，以增强算法探索解空间的能力。同时，引入基于需求划分的多样性评估模型和自适应调整机制，以保持种群多样性。此外，提出了四种不同的邻域策略，进一步增强局部搜索能力。最后，通过针对不同规模算例进行的仿真实验和算法对比验证，证明了该算法的有效性。此外，还分析了车辆购买类型和车辆数量对总物流成本的影响。 （2）针对现实物流系统中的大宗货物运输，考虑严格约束条件下的任务完成时间对于衡量一个企业调度能力的重要性。为了提高整体车辆运输效率、降低经济成本和缩短运输时间，本文建立了多目标预制构件运输模型，并设计了一种多目标进化算法。为了保证前沿解的多样性和收敛性，算法开发了基于分割的搜索操作，以增强全局和局部搜索能力。此外，基于强度Pareto进化算法的动态权重调整策略被嵌入到基于群体的自适应大邻域搜索中，以增强算法和环境之间的交互。通过预制件运输调度仿真实验，相对于相关文献中的其他多目标优化算法，本算法表现出显著优势。最后，以实际工厂环境为背景，以前文预制件运输理论研究和多目标算法为基础，进行仿真实验，选取前沿解，验证了调度计划的可行性。 |
| 作者： | 亓瑞 |
| 专业： | 计算机科学与技术 |
| 导师： | 李俊青 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东师范大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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