不確定生產(chǎn)調(diào)度管理及其應(yīng)用

前言

　　隨著世界經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)的全球化，市場競爭越來越激烈，這表現(xiàn)為產(chǎn)品和服務(wù)更新?lián)Q代加快、技術(shù)含量提高，并向多樣化和個(gè)性化方向發(fā)展，對產(chǎn)品和服務(wù)的要求也越來越高了?，F(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)具有生產(chǎn)環(huán)節(jié)多、協(xié)作關(guān)系復(fù)雜、生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)、外部環(huán)境多變等特點(diǎn)。生產(chǎn)企業(yè)為了適應(yīng)市場和行業(yè)的發(fā)展需求，在競爭中立于不敗之地，就要提高其生產(chǎn)的效率、柔性和可靠性，在生產(chǎn)和提供高質(zhì)量產(chǎn)品和服務(wù)的同時(shí)節(jié)約資源、降低成本、獲取更高的效益。企業(yè)生產(chǎn)的精細(xì)化與集約化管理是達(dá)到上述要求的必由之路，而生產(chǎn)調(diào)度管理中的不確定因素及其影響是提高生產(chǎn)管理集約化與精細(xì)化的關(guān)鍵。　　碼頭生產(chǎn)管理是多年來國內(nèi)外學(xué)術(shù)界普遍關(guān)注的復(fù)雜系統(tǒng)問題，涉及裝卸、堆存、搬運(yùn)、集疏運(yùn)等多個(gè)環(huán)節(jié)，是提高港口通過能力、改善港口服務(wù)水平的重要途徑。不確定性因素是生產(chǎn)調(diào)度問題的難點(diǎn)，不確定環(huán)境下的生產(chǎn)調(diào)度是該領(lǐng)域研究的重要方向，也是當(dāng)前世界生產(chǎn)管理領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。本書較為系統(tǒng)地闡述了不確定條件下生產(chǎn)調(diào)度理論、方法以及在碼頭生產(chǎn)中的應(yīng)用，主要分理論方法和應(yīng)用兩大部分。理論方法部分主要包括：生產(chǎn)調(diào)度中的不確定因素及其干擾影響、不確定優(yōu)化理論、生產(chǎn)調(diào)度干擾管理、生產(chǎn)調(diào)度仿真優(yōu)化以及生產(chǎn)調(diào)度Multi-Agent系統(tǒng)。應(yīng)用部分探討不確定調(diào)度理論方法在碼頭生產(chǎn)中的應(yīng)用，主要包括：碼頭岸邊作業(yè)調(diào)度管理、碼頭堆場區(qū)段分配管理、堆場具體箱位分配管理、堆場橋吊調(diào)度管理、岸橋拖車場橋作業(yè)優(yōu)化管理以及集裝箱收發(fā)箱管理Multi-Agent系統(tǒng)。本書共有12章，第1章是緒論。第2章主要闡述生產(chǎn)調(diào)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(yōu)化的基本理論，包括不確定變量、不確定優(yōu)化建模和不確定變量模擬與算法。第4章主要介紹生產(chǎn)調(diào)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章主要介紹離散系統(tǒng)仿真原理，生產(chǎn)調(diào)度仿真建模方法以及優(yōu)化技術(shù)。第6章主要介紹Multi-Agent系統(tǒng)原理、生產(chǎn)調(diào)度Multi-Agent系統(tǒng)架構(gòu)、生產(chǎn)調(diào)度單Agent設(shè)計(jì)以及通信協(xié)作問題。第7章主要闡述離散型和連續(xù)型泊位岸橋調(diào)度管理問題。第8章和第9章主要介紹堆場區(qū)段以及具體箱位的不確定分配管理，采用不確定優(yōu)化和仿真。第10章和第11章主要討論堆場起吊設(shè)備與拖車的不確定優(yōu)化，主要方法有不確定優(yōu)化和仿真。第12章介紹集裝箱堆場收發(fā)箱管理的MAS系統(tǒng)。本書的思路是從理論方法到應(yīng)用，撰寫過程中作者也力求各章獨(dú)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(jié)，遇到理論方法問題再查詢相應(yīng)章節(jié)?！　”緯亲髡叨嗄陙韺Σ淮_定生產(chǎn)調(diào)度管理與碼頭應(yīng)用研究成果的總結(jié)，力求反映研究的新穎性。本書涉及管理學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、信息科學(xué)等相關(guān)學(xué)科，對從事不確定生產(chǎn)調(diào)度管理方面研究與相關(guān)管理系統(tǒng)的研發(fā)人員有重要的參考價(jià)值?！　”緯糠譃閲易匀豢茖W(xué)基金課題（71101014，71211140349）、高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金（200801411105）、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)課題（DUT10JS10）、遼寧省高等學(xué)?？蒲许?xiàng)目（2008Z056）等項(xiàng)目的研究成果。感謝大連市政府學(xué)術(shù)專著出版委員會(huì)和大連理工大學(xué)水利工程學(xué)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(guān)心和幫助。感謝電子工業(yè)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(gè)人一并表示感謝?！　≈荠i飛　　2012年7月

內(nèi)容概要

本書針對實(shí)際生產(chǎn)管理與調(diào)度問題的動(dòng)態(tài)不確定性，系統(tǒng)地分析了生產(chǎn)調(diào)度中可能面臨的不確定性因素及其對生產(chǎn)調(diào)度的影響規(guī)律，提出了不確定環(huán)境下的生產(chǎn)調(diào)度的優(yōu)化理論，探討了不確定生產(chǎn)干擾管理、仿真優(yōu)化和Multi-Agent調(diào)度系統(tǒng)方法。利用上述理論和方法，分別對港口岸邊作業(yè)系統(tǒng)、堆場作業(yè)系統(tǒng)、起吊設(shè)備及拖車調(diào)度問題進(jìn)行了系統(tǒng)地研究，對其調(diào)度建模、求解算法和管理問題進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述和分析。最后，詳細(xì)闡述了集裝箱堆場收發(fā)箱管理MAS系統(tǒng)的關(guān)鍵問題和實(shí)現(xiàn)。

書籍目錄

目　　錄
第一篇  緒論
第1章  緒論	2
1.1  生產(chǎn)調(diào)度管理問題	2
1.1.1  現(xiàn)代生產(chǎn)特點(diǎn)	2
1.1.2  生產(chǎn)調(diào)度問題	2
1.1.3  碼頭生產(chǎn)調(diào)度	4
1.2  生產(chǎn)調(diào)度方法研究	6
1.2.1  魯棒性調(diào)度方案	6
1.2.2  適應(yīng)性調(diào)度方案	7
1.2.3  智能性調(diào)度方案	8
1.3  不確定優(yōu)化研究	9
1.3.1  不確定優(yōu)化建模	10
1.3.2  不確定優(yōu)化算法	11
1.3.3  不確定優(yōu)化應(yīng)用	12
1.4  碼頭生產(chǎn)調(diào)度研究	12
1.4.1  閘門及拖車調(diào)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(xié)調(diào)管理	14
第二篇  不確定生產(chǎn)調(diào)度管理 理論、方法部分
第2章  生產(chǎn)調(diào)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(chǎn)調(diào)度模型中引入不確定因素	21
2.3.2  生產(chǎn)調(diào)度執(zhí)行中減少不確定因素干擾	22
第3章  不確定優(yōu)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(yùn)算、特征數(shù)和比較	30
3.2  不確定優(yōu)化模型	34
3.2.1  期望值優(yōu)化模型	35
3.2.2  機(jī)會(huì)約束優(yōu)化模型	37
3.2.3  相關(guān)機(jī)會(huì)優(yōu)化模型	40
3.2.4  不確定多層優(yōu)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(chǎn)調(diào)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(fā)展	52
4.1.2  干擾管理方法與其他方法的區(qū)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(wǎng)絡(luò)圖模型	55
4.2.2  數(shù)學(xué)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(chǎn)調(diào)度仿真優(yōu)化	64
5.1  離散系統(tǒng)仿真原理	64
5.1.1  定義及組成	64
5.1.2  仿真系統(tǒng)的構(gòu)建	66
5.1.3  仿真校核、驗(yàn)證與確認(rèn)	68
5.2  生產(chǎn)調(diào)度仿真優(yōu)化方法	71
5.2.1  仿真優(yōu)化原理	71
5.2.2  仿真建模方法	72
5.2.3  優(yōu)化搜索方法	73
5.2.4  仿真優(yōu)化軟件	76
5.3  應(yīng)用案例	77
5.3.1  港口拖輪配置優(yōu)化問題	77
5.3.2  港區(qū)通航系統(tǒng)仿真建模	79
第6章  生產(chǎn)調(diào)度Multi-Agent系統(tǒng)	82
6.1  Multi-Agent系統(tǒng)概論	82
6.1.1  定義及特點(diǎn)	82
6.1.2  MAS在生產(chǎn)調(diào)度中的應(yīng)用	83
6.2  生產(chǎn)調(diào)度Multi-Agent系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)	84
6.2.1  Agent分類和結(jié)構(gòu)	84
6.2.2  MAS體系結(jié)構(gòu)	86
6.2.3  生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)組成與Agent選取	86
6.2.4  生產(chǎn)調(diào)度MAS的體系結(jié)構(gòu)	88
6.3  生產(chǎn)調(diào)度單Agent設(shè)計(jì)	89
6.3.1  Agent的內(nèi)部結(jié)構(gòu)	89
6.3.2  Agent知識(shí)的表示	91
6.3.3  Agent精神狀態(tài)的表示	91
6.4  生產(chǎn)調(diào)度MAS通信	91
6.5  生產(chǎn)調(diào)度MAS的協(xié)作與協(xié)調(diào)	93
6.6  MAS實(shí)現(xiàn)問題討論	95
第三篇  不確定生產(chǎn)調(diào)度管理 碼頭生產(chǎn)應(yīng)用
第7章  碼頭岸邊作業(yè)調(diào)度管理	97
7.1  泊位—岸橋調(diào)度問題分析	97
7.2  離散型泊位—岸橋調(diào)度	98
7.2.1  問題界定與假設(shè)	98
7.2.2  不確定優(yōu)化模型	99
7.2.3  集束搜索算法	102
7.2.4  改進(jìn)遺傳算法	103
7.2.5  混合智能算法	106
7.2.6  實(shí)驗(yàn)與分析	107
7.3  連續(xù)型岸線調(diào)度與干擾管理	109
7.3.1  連續(xù)型岸線調(diào)度描述	109
7.3.2  連續(xù)型岸線調(diào)度管理	111
7.3.3  調(diào)度方案干擾恢復(fù)管理	114
7.3.4  實(shí)驗(yàn)與分析	117
第8章  碼頭堆場區(qū)段分配管理	119
8.1  堆場箱位分配問題描述	119
8.2  堆場區(qū)段分配模型Ⅰ——堆場區(qū)段作業(yè)量平衡優(yōu)化	122
8.2.1  概念和符號(hào)	122
8.2.2  目標(biāo)函數(shù)和約束方程	123
8.2.3  不確定函數(shù)等價(jià)處理	124
8.2.4  求解算法	124
8.3  堆場區(qū)段分配模型Ⅱ——堆場區(qū)段箱組分配優(yōu)化	126
8.3.1  模型中的概念和符號(hào)	126
8.3.2  目標(biāo)函數(shù)和約束方程	126
8.3.3  基于最優(yōu)解特征的啟發(fā)式求解算法	127
8.4  實(shí)驗(yàn)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(jìn)口箱堆場箱位分配	134
9.1.1  問題描述和假設(shè)	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(fā)式求解算法	137
9.1.5  實(shí)驗(yàn)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(shè)	142
9.2.3  箱位分配兩階段隨機(jī)規(guī)劃模型	142
9.2.4  禁忌搜索算法	147
9.2.5  實(shí)驗(yàn)與分析	150
9.3  不確定提箱序列的進(jìn)口箱翻箱落位優(yōu)化	152
9.3.1  翻箱落位優(yōu)選問題描述	152
9.3.2  集裝箱堆場翻箱概率估計(jì)	154
9.3.3  翻箱優(yōu)化啟發(fā)式算法	160
9.3.4  實(shí)驗(yàn)與分析	163
第10章  碼頭堆場橋吊調(diào)度管理	166
10.1  堆場橋吊調(diào)度描述	166
10.2  場橋在堆場區(qū)段間調(diào)度Ⅰ	167
10.2.1  模型假設(shè)	167
10.2.2  模型構(gòu)建	168
10.2.3  集束搜索算法	170
10.3  場橋在堆場區(qū)段間調(diào)度Ⅱ	171
10.3.1  模型假設(shè)	171
10.3.2  模型構(gòu)建	172
10.3.3  求解算法	173
10.4  實(shí)驗(yàn)與分析	173
第11章  碼頭岸橋—拖車—場橋作業(yè)優(yōu)化管理	176
11.1  問題描述	176
11.2  不確定優(yōu)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(shí)驗(yàn)與分析	188
第12章  集裝箱堆場收發(fā)箱管理Multi-Agent系統(tǒng)	191
12.1  收發(fā)箱管理MAS架構(gòu)	192
12.1.1  收發(fā)箱工藝流程與業(yè)務(wù)分析	192
12.1.2  Agent的選取及屬性	193
12.1.3  系統(tǒng)架構(gòu)	194
12.2  MAS中的Agent模型	195
12.2.1  Agent結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)	195
12.2.2  堆場Agent設(shè)計(jì)	196
12.2.3  優(yōu)化Agent設(shè)計(jì)	198
12.3  Agent間的通信與協(xié)作	201
12.3.1  Agent間的通信	201
12.3.2  Agent間的協(xié)作	203
12.4  系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)分析	204
12.4.1  系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)	204
12.4.2  實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)	205
12.4.3  收箱箱位分配實(shí)驗(yàn)分析	206
12.4.4  翻箱優(yōu)化實(shí)驗(yàn)分析	207
12.5  小結(jié)	209
參考文獻(xiàn)	210

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無

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