基于ADP算法的钢铁成品铁运集配与配载集成计划问题研究

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钢铁成品铁运装配包括集配和配载两个作业环节。集配计划是根据成品信息从库区中选择合适的成品组成运输计划;而配载计划是决策集配计划内成品在车皮上的空间位置。目前钢铁企业集配和配载计划是独立编制,缺乏系统性决策从而影响车皮装载效率。因此本文从实际铁运装配过程中提炼出集配—配载集成计划问题,研究其问题的建模和求解方法,有助于提高车皮利用率、降低物流运输成本。
  本文以钢铁企业成品铁运装配物流过程为背景,研究成品集配—配载集成计划问题,即从成品库区内选择合适的成品出库,并确定这些成品在具体车皮内的装载空间位置。对该集成问题建立整数规划模型,提出两种动态规划算法进行最优求解,设计近似动态规划算法进行大规模求解。具体研究内容如下:
  (1)针对成品铁运集配—配载集成计划问题,以最大化车皮总装载率为目标建立了整数规划模型,来确定成品库内适合出库的钢铁成品以及钢铁成品被装载的具体空间位置。由于车皮内装载成品有多种摆放模式,模型中提出适用于多种摆放模式的位置编号方法。并基于以单个钢铁成品装载和车皮配载划分时间段的思想对整数规划模型进行重构,建立时序数学模型。采用标准优化软件CPLEX对随机产生和实际数据测试,验证了提出模型的有效性。
  (2)针对CPLEX在有效时间内无法求解大规模集成计划问题,本文设计了近似动态规划算法。根据问题特点分别从装载成品的动态性及空间转换为时间的角度设计动态规划算法,并基于求解效率较高的动态规划算法设计近似动态规划算法。设计了近似值函数策略并建立了单阶段集成计划子问题模型,采用平滑策略更新近似斜率参数,最终基于实际数据以及随机数据进行数值实验,结果表明设计提出的近似动态规划算法在求解大规模问题时可以有效解决动态规划算法中的维数灾问题,且问题的求解时间明显缩短,验证了该算法的有效性和优越性。
  (3)基于建立的集配与配载集成计划问题数学模型及设计的近似动态规划算法,开发铁运集成计划决策支持系统,实现了提供集成计划方案、手动调整、违规检查及结果评价等功能,整体上达到了自动制定集成计划的决策支持效果。在提高企业实际进行集配和配载作业效率的同时,从根本上降低了企业的物流运输成本。
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