基于NCL的集装箱单箱装载优化研究

论文摘要

随着集装箱运输及集装箱在相关行业与领域应用快速发展,集装箱装载问题在实际应用中作用日益突出,成为了近年来专家学者研究的重点。集装箱装载是集装箱运输及相关作业过程中的一个重要环节,例如在配送业务中,合理高效的装箱方案可以提高集装箱的空间利用率,降低配送成本及提高配送效率等。集装箱装载问题属于NP完全问题,尽管到目前为止,许多学者对该类问题进行大量的研究,但是一直没有得出一个有效的解决集装箱装载问题的算法,所以研究用的新的方法和根据来解决该类问题具有非常重要的意义。本文首先分析了集装箱装载问题的背景及研究意义,阐述关于集装箱装载问题的基本理论,主要集装箱装箱问题的常有分类及优化算法；紧接着介绍了自然约束语言(Natural Constraint Language, NCL)及优化平台(Programming in Operational and Expressive Models, POEM)的基础理论知识,同时对自然约束语言(NCL)及优化平台POEM在物流优化问题的应用进行了详尽分析；最后在前两章基础之上,得出了集装箱单箱装载问题的数学模型及NCL模型,充分的利用了NCL语言在混合集合规划上的优势,提出了新的解决该类问题的方法及应用工具,在文章的最后通过实例数据验证NCL模型的有效性。本文的核心主要主要是在前人集装箱装箱研究基础之上,同时结合NCL语言和优化平台POEM提出一个解决集装箱单箱装载问题的新的方法,主要解决的是弱异类货物的装箱问题。基于NCL语言理论和优化平台POEM,该算法相比其他算法拥有明显的优势,抛开了以前的繁琐处理,尤其在实例数据验证下,该算法求解集装箱单箱装载优化问题是可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景及研究意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文研究主要内容
• 1.4 论文框架
• 第二章 集装箱装箱问题基本理论
• 2.1 裁剪与装填问题概述
• 2.1.1 裁剪与装填问题
• 2.1.2 裁剪与装填问题分类
• 2.2 集装箱问题概述
• 2.2.1 装箱问题
• 2.2.2 集装箱问题分类
• 2.2.3 集装箱问题的常用算法
• 第三章 NCL语言的优化应用研究
• 3.1 NCL语言及优化平台POEM
• 3.1.1 自然约束语言（NCL）概述
• 3.1.2 POEM平台概述
• 3.2 NCL模型
• 3.2.1 NCL建模
• 3.2.2 模型实例
• 3.3 NCL模型求解
• 3.3.1 NCL的求解框架
• 3.3.2 其他优化算法的求解理论
• 3.4 NCL语言的优化应用
• 3.4.1 车辆路径问题的优化应用
• 3.4.2 选址问题的优化应用
• 3.4.3 离散式生产排程问题的优化应用
• 第四章 基于NCL的集装箱单箱装载优化模型
• 4.1 集装箱单箱装载问题描述
• 4.1.1 问题描述
• 4.1.2 约束条件分析
• 4.2 数学建模
• 4.2.1 模型使用符号说明
• 4.2.2 目标函数
• 4.2.3 约束条件
• 4.3 NCL模型
• 4.3.1 模型主要约束表示
• 4.3.2 数据约束部分
• 4.3.3 搜索策略规则
• 第五章 模型应用分析
• 5.1 模型数据
• 5.2 模型求解
• 5.3 模型分析
• 第六章 研究结论和展望
• 6.1 研究结论
• 6.2 未来展望
• 参考文献
• 致谢