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基于整數(shù)線性規(guī)劃的物流配送優(yōu)化模型與求解算法研究

字號:T|T
文章出處:作者:人氣:-發(fā)表時間:2024-06-25 09:36:00

 

1. 設(shè)計物流配送整數(shù)線性規(guī)劃優(yōu)化模型

1.1 問題描述

通常情況下,物流配送的路徑以及時間均是計算好的,形成一個完整的配送鏈條,便于日常的調(diào)度以及整改處理,所以,結(jié)合整數(shù)線性規(guī)劃原理,進(jìn)行初始問題的描述??梢詫⑴渌吐窂矫枋鰹橐粋€整體,搭配不同種類的商用車輛,設(shè)置規(guī)劃好對應(yīng)的載重量,構(gòu)建定向的配送單元。指定一個倉儲配送中心,車輛從中心取貨,隨后按照規(guī)劃好的路徑將取運(yùn)配送客戶手中。假設(shè)需求量小于配送車輛的載貨量,路徑需求不能大于車輛的載貨量。建立時間窗模型,設(shè)置配送最大化的平衡標(biāo)準(zhǔn),具體如公式1所示:

公式1中:D表示配送最大化的平衡標(biāo)準(zhǔn),n表示總路徑,χ表示預(yù)設(shè)運(yùn)輸距離,t表示調(diào)度次數(shù),y表示時間把控偏差。根據(jù)上述測定,完成對配送最大化的平衡標(biāo)準(zhǔn)的計算與分析。隨后,以此為基礎(chǔ),進(jìn)行平均運(yùn)送總時間的設(shè)置,對初始運(yùn)輸位置和抵達(dá)運(yùn)輸位置進(jìn)行二次標(biāo)定,合理調(diào)整處理的流程,實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的目標(biāo)物流配送任務(wù)。

1.2 設(shè)計多階動態(tài)物流配送結(jié)構(gòu)

完成對問題描述之后,接下來,綜合整數(shù)線性規(guī)劃需求,設(shè)計多階動態(tài)物流配送結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的物流配送形式不同的是,此次所設(shè)計的配送為多階動態(tài)配送結(jié)構(gòu),可以同時設(shè)置多個配送目標(biāo),并對所執(zhí)行的配送任務(wù)進(jìn)行合理調(diào)度、調(diào)整,以此來確保配送路徑為最優(yōu)路徑。隨后,依據(jù)整數(shù)線性規(guī)劃設(shè)計具體的配送流程,如下圖1所示:

根據(jù)圖1,完成對多階動態(tài)物流配送結(jié)構(gòu)的設(shè)計與分析。接下來,綜合當(dāng)前的配送需求,在內(nèi)置結(jié)構(gòu)中設(shè)計一個約束條件,與多階的物流配送階層進(jìn)行搭接,逐步構(gòu)建出一個個獨(dú)立的配送單元。但是這部分需要注意的是,部分同類型的配送任務(wù)及目標(biāo)是可以通過整數(shù)線性規(guī)劃原理來進(jìn)行匯總整合的,這樣在一定程度上可以進(jìn)一步擴(kuò)大當(dāng)前的配送范圍,同時縮短配送時間,節(jié)省日常的配送成本,針對動態(tài)的配送結(jié)構(gòu)執(zhí)行效果更佳,效率更明顯得到了提升。

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圖1 多階動態(tài)物流配送結(jié)構(gòu)圖示   下載原圖

 

1.3 建立整數(shù)線性規(guī)劃物流配送模型

完成對多階動態(tài)物流配送結(jié)構(gòu)的設(shè)計之后,接下來,建立整數(shù)線性規(guī)劃物流配送模型。根據(jù)實(shí)際的物流配送情況,結(jié)合帶軟時間窗的混合運(yùn)送問題(Heterogeneous Vehiele routing proble m w iths oft tim e w indow s,先設(shè)計一個穩(wěn)定的應(yīng)用配送單元結(jié)構(gòu),并進(jìn)行模型的初始指標(biāo)參數(shù)設(shè)置,如下表1所示:

  

表1 物流配送模型初始指標(biāo)參數(shù)設(shè)置表  下載原圖

 

 

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根據(jù)表1,完成對物流配送模型初始指標(biāo)參數(shù)的設(shè)置。接下來,以此為基礎(chǔ),綜合整數(shù)線性規(guī)劃原理,設(shè)計模型的物流配送整合結(jié)構(gòu),具體如下圖2所示:

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圖2 整數(shù)線性規(guī)劃物流配送模型結(jié)構(gòu)圖示   下載原圖

 

根據(jù)圖2,完成對整數(shù)線性規(guī)劃物流配送模型結(jié)構(gòu)的設(shè)計與驗(yàn)證分析。隨即,以此為基礎(chǔ),在模型中進(jìn)行物流配送環(huán)節(jié)的設(shè)置,在整數(shù)線性規(guī)劃背景下,依據(jù)實(shí)際的情況,進(jìn)行配送路徑的二次優(yōu)化處理,以此來強(qiáng)化整數(shù)線性規(guī)劃物流配送模型的實(shí)踐應(yīng)用能力。

2. 算法設(shè)計

2.1 算法原理

物流配送路徑的設(shè)計通常是非確定性多項(xiàng)式(Non-determ inis tic Polynom ial,NP)的一種現(xiàn)行問題。傳統(tǒng)的路徑設(shè)計計算方式一般較為單一,整體的計算流程也十分復(fù)雜,無法同時處理多項(xiàng)目標(biāo)性任務(wù),為此,整數(shù)線性規(guī)劃原理,進(jìn)行同類型算法的計算。首先,針對當(dāng)前的物流配送需求,先進(jìn)行模糊問題的提出,實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的配送路徑優(yōu)化設(shè)計。采取加權(quán)法,可以將各個配送地點(diǎn)以初始位置設(shè)定成對應(yīng)的坐標(biāo),配送的任務(wù)統(tǒng)一成各自目標(biāo),形成一對以配送的單元,隨即,進(jìn)行單元的分類處理,同類型的單元任務(wù)路徑的設(shè)計以及計算也是相同的,遵循一致的路徑標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行最優(yōu)路徑的設(shè)計和計算。使用單目標(biāo)設(shè)計算法的最優(yōu)求解,同時也是路徑的最優(yōu)解,結(jié)合加權(quán)法計算出此時的權(quán)重值,利用整數(shù)線性規(guī)劃原理,構(gòu)建相對應(yīng)的物流配送計算矩陣,求解非支配解(Pareto解集)。這樣的算法可以更為高效、快速進(jìn)行單元性目標(biāo)任務(wù)的計算,縮短核定測算的整體范圍,形成更加靈活、多變的計算結(jié)構(gòu),再加上整數(shù)線性規(guī)劃原理的輔助和支持,最終計算得出最優(yōu)解,提高物流配送計算法的整體收斂性,選擇算子實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大計算解的定向范圍,采用整數(shù)線性混合交叉算子的整合形式,完成配送路徑最優(yōu)解的測定核酸。

2.2 構(gòu)建測算流程

針對上述設(shè)計的算法原理,接下來,綜合整數(shù)線性規(guī)劃,設(shè)計物流配送優(yōu)化模型的計算流程。過程中融合NSGA-Ⅱ算法,擴(kuò)大當(dāng)前的測算范圍。先對快速非支配配送結(jié)構(gòu)進(jìn)行多目標(biāo)排序。確保在相同排的配送區(qū)域及范圍之內(nèi)各個單元任務(wù)點(diǎn)可以形成種群無支配關(guān)系,逐步向著Pareto最優(yōu)解靠近。但是需要注意過程中該算法自身的支配性與收斂性,盡量避免支配分層鏈表前端出現(xiàn)誤差,造成最優(yōu)解不精準(zhǔn)。非支配整數(shù)線性層前沿一般可以形成最優(yōu)解集。接下來是物流配送優(yōu)化模型擁擠度的計算與架構(gòu)設(shè)計。先估算出物流配送群體的分散程度,計算出擁擠線性距離,實(shí)現(xiàn)單元任務(wù)的初始化處理。隨即,對初始的物流配送算法作出綜合性優(yōu)化以及目標(biāo)改進(jìn),通過優(yōu)化解集和獲取計算得到的數(shù)據(jù)信息,集合整數(shù)線性規(guī)劃原理,調(diào)節(jié)約束閾值,測算出種群的計算方向,具體如下圖2所示:

公式2中:F表示單元的最優(yōu)計算個體,u表示進(jìn)化方向,β表示物流配送的可行解。根據(jù)上述測定,計算出該模型算法的物流配送計算方向,接下來,進(jìn)行配送測算的為販毒中值計算,如下公式3所示:

公式3中:T表示配送測算的為販毒中值,R表示最優(yōu)解,ω表示違反次數(shù),ω表示閾值,e表示約束范圍,綜合以上測定,將得出的數(shù)值設(shè)置在算法的流程之中,確保計算的結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定精準(zhǔn),完成算法的最終設(shè)計,輸出結(jié)果。

3. 實(shí)驗(yàn)

此次主要是對基于整數(shù)線性規(guī)劃的物流配送優(yōu)化模型與求解算法研究測算,考慮最終測試結(jié)果的真實(shí)性與可靠性,采用對比的方式展開分析,選定G物流公司作為測試的主要目標(biāo)對象,接下來,結(jié)合整數(shù)線性規(guī)劃原理,進(jìn)行初始測試環(huán)境的搭建。

3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

結(jié)合整數(shù)線性規(guī)劃原理,對G物流企業(yè)中的D配送區(qū)域進(jìn)行測試分析。選定25個節(jié)點(diǎn),包含2個倉儲中心,3個充電站,12個客戶。形成對應(yīng)的單元配送坐標(biāo)點(diǎn)位,通過平臺設(shè)計初始的配送路徑??蛻舻男枨罅?、任務(wù)目標(biāo)以及配車都是隨機(jī)生成的,基本的指標(biāo)數(shù)值如下表2所示:

  

表2 測試指標(biāo)及參數(shù)設(shè)置表  下載原圖

 

 

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根據(jù)表2,完成對測試指標(biāo)及參數(shù)的設(shè)定,實(shí)現(xiàn)初始測試背景的搭建,接下來,將所述的控制程序?qū)雴卧?,明確配送的任務(wù)量,進(jìn)行具體測試。

3.2 實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果分析

在上述搭建的測試環(huán)境之中,結(jié)合整數(shù)線性原理,進(jìn)行具體的測定與分析。依據(jù)上述的物流配送量及任務(wù)識別量,由系統(tǒng)中所設(shè)計的算法進(jìn)行物流最佳配送路徑的標(biāo)定,同時計算出最短時間的線路,測定出整體的配送規(guī)劃耗時,具體如下公式4所示:

公式4中:H表示物流配送模型的配送規(guī)劃耗時,∂表示整體配送范圍,φ表示單元路徑值,i表示配送次數(shù),ζ表示整數(shù)線性規(guī)劃最優(yōu)解。隨機(jī)選定5條路徑進(jìn)行D配送區(qū)域中的三個階段進(jìn)行測試,結(jié)合以上測定,完成對測試結(jié)果的分析,如下圖3所示:

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圖3 測試結(jié)果對比分析圖示   下載原圖

 

根據(jù)圖3,完成對測試結(jié)果的分析:針對隨機(jī)選定的5個任務(wù)點(diǎn)進(jìn)行比對,此次所設(shè)計的算法以及物流配送優(yōu)化模型較好地加固合理的規(guī)劃耗時最終控制在0.25s以下,說明此種配送規(guī)劃形式的針對性與穩(wěn)定性較高,對于任務(wù)的處理效果更佳,具有實(shí)際的應(yīng)用價值。

4. 結(jié)束語

以上便是對基于整數(shù)線性規(guī)劃的物流配送優(yōu)化模型與求解算法的設(shè)計與驗(yàn)證研究。對比于傳統(tǒng)的物流配送優(yōu)化模型結(jié)構(gòu),此次融合整數(shù)線性規(guī)劃原理,所設(shè)計的模型內(nèi)置體系更加靈活、穩(wěn)定,具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)換性,在面對復(fù)雜的配送環(huán)境時,搭配所設(shè)計的求解算法,仍然可以設(shè)計出最佳的配送路徑。

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