The dynamic scheduling model of battlefield rush-repair tasks

During the war, equipment is constantly being damaged with limited battlefield rush-repair time and power. Therefore, some military problems are presented in this paper. In order to get more fighting time for damaged equipment to participate in operation again as much as possible, three problems should be considered properly. The first problem is how to dynamically choose the most suitable damaged equipment for each repair group. The second one is how to divide tasks between different groups. The third one is how to determine execution sequence in the same group. A mathematical model is established to solve the dynamic battlefield rushrepair task scheduling problem (DBRTSP) in wartime. A variant genetic algorithm is designed to dynamically track the change of the optimal solution. A scheduling example is solved through Matlab. Results show that the proposed model is not only scientific and reasonable, but also convenient and efficient.     

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有效的乘务调度能够为公交企业带来巨大的成本节约,但是,公交乘务调度问题因受制于一系列劳动法规的约束变得十分复杂.我国公交普遍存在"中式用餐"约束,进一步加大了问题的复杂性,使西方主流调度系统在国内实施面临困难.本文基于"生成与选择"方法解决乘务调度问题,关键在于"生成"阶段处理"中式用餐"难题;利用"中式用餐"约束和乘务问题特点,设计一种基于启发式规则的换班机会筛选方法;在所选换班机会集合的基础上构造能满足"中式用餐"约束的潜在乘务班次集合.对实际公交乘务调度问题中的12组实例进行测试,表明本文方法不仅能处理"中式用餐"约束,而且能极大减少所求问题的规模,因此适用于解决大规模的带有"中式用餐"约束的乘务调度问题.     

考虑船舶封存与压港的电煤船舶调度优化模型

针对中国电煤水运系统的实际特点, 综合考虑了船舶封存与港口拥堵(压港)因素, 建立了混合整数规划优化模型, 对电煤船舶调度方案进行优化; 基于运输需求的硬时间窗、卸货港船舶排队等待时间与水路-铁路运输协同三因素之间的互动关系, 以运输系统总成本最小为目标, 协同优化水、铁电煤运输的货运分担率、水路运输任务指派和相应的船舶调度与封存/启用方案; 基于改进列生成算法, 提出了一种可精确求解实际规模电煤船舶调度问题的列生成算法, 利用Gurobi求解列生成的主模型, 使用动态规划标号法求解列生成的子模型; 利用中国南部某火力发电集团的实际数据, 对提出的算法进行了算例分析。计算结果表明: 在中等规模的算例中, 使用提出的改进算法获得最优解仅需73.61 s, 相比于使用基于运输任务运量排序的启发式求解方法(PHA), 求解效率提高了18.1%;在较大规模的算例中, 使用提出算法的计算时间仅为222.02 s, 同比PHA, 计算效率提高了19.1%;通过求解一个实际的调度问题可以发现, 利用提出的优化模型和算法能有效缩短船舶在卸货港的等待时长与船舶处于启用状态的时长, 使运输总成本下降17.13%, 实现了电煤稳定运输, 提升了企业运营效率, 降低了运营成本。      

铁路集装箱中心站多轨道吊柔性协同调度优化

针对铁路集装箱中心站轨道吊协同装卸调度(RMGCS)问题，考虑多轨道吊间的作业干涉和安全距离约束，建立目标函数为最小化集装箱完工时间的混合整数规划数学模型。结合 RMGCS问题特性，提出一种考虑多轨道吊柔性协同作业的改进麻雀搜索算法(ISSA)，首先，提出能够解决多轨道吊间作业冲突的任务分配策略和干涉判断方法；其次，设计自适应非线性动态安全值，平衡全局和局部搜索；再次，改进加入者更新移动方式，使其在全维度上靠近最优解；最后， 引入LOV(largest-order-value)规则，将个体从实数向量映射到集装箱整数序列。为了验证问题和算法的有效性，分别利用ISSA与其他算法求解不同样本规模的算例，结果表明：ISSA在不同样本 规模的RMGCS问题求解上，均具有更好的寻优效果。此外，所提出的柔性协同调度模式相比现有的固定范围顺序装卸调度模式，使样本量为45的装卸作业总完工时间缩短了15.5%。     

考虑能耗的铁水联运集装箱装卸设备协同调度

随着集装箱港站铁水联运作业量增大,以及节能减排压力与日俱增,实现港站作业设备的高效调度和低能源消耗间的协同优化将是亟待解决的问题.本文研究了集装箱铁水联运港站中多设备间的高能效协同调度问题,基于混合流水车间调度(HFSS)思想,构建了综合考虑岸桥、集卡、正面吊三阶段装卸过程的协同调度模型,以总完成时间最短和能耗最低为目标,设计了基于遗传算法和模拟退火的混合优化算法.通过实验验证了模型和算法的可行性,证明可以实现高能效利用下的港站设备协同调度优化.     

多Agent系统协作求解的粒子模型方法

讨论了多Agent系统分布协作求解和粒子协作之间的关系,提出了一种多Agent系统协作求解粒子模型方法,将任务资源规划协作求解过程转化为多粒子共同寻优的过程.引入了协作程度变化参数,建立了需求强度计算公式和效益目标函数,并构造了适合求解的粒子群算法.通过算法的寻优计算,得到了任务资源规划协作求解的最优解.仿真实验结果表明,对于复杂的任务资源规划问题,该方法能描述和处理Agent本身自组织现象和社会交互行为的随机性和并发性,并具有良好的收敛性和有效性.     

Dynamic Measurement of Task Scheduling Algorithm in Multi-Processor System

It is important to evaluate function behaviors and performance features of task scheduling algorithm in the multi-processor system.A novel dynamic measurement method(DMM)was proposed to measure the task scheduling algorithm's correctness and dependability.In a multi-processor system,task scheduling problem is represented by a combinatorial evaluation model,interactive Markov chain(IMC),and solution space of the algorithm with time and probability metrics is described by action-based continuous stochastic logic(aCSL).DMM derives a path by logging runtime scheduling actions and corresponding times.Through judging whether the derived path can be received by task scheduling IMC model,DMM analyses the correctness of algorithm.Through judging whether the actual values satisfy label function of the initial state,DMM analyses the dependability of algorithm.The simulation shows that DMM can effectively characterize the function behaviors and performance features of task scheduling algorithm.     

灵活检修工艺下地铁车辆架大修作业调度优化方法

架大修作业调度方案是影响架大修作业效率的关键,其制定的重要依据是车辆检修工艺。首先,分析以人工调度为主的车辆架大修工艺的局限,根据车辆架大修作业的项目分解结构、工艺次序关系和执行对象,建立基于灵活检修工艺的车辆架大修作业调度优化模型,实现列车库内检修作业时间最小化;其次,针对模型中存在复杂次序关系约束的特点,设计改进的遗传算法进行求解;最后,通过对多种场景下车辆架大修作业调度优化方案开展案例研究,验证模型与算法的正确性和有效性。案例研究结果表明：采用灵活检修工艺可有效缩短车辆库内检修时间,显著提高架大修的作业效率,较 3 种对比检修工艺,架大修平均作业时间分别下降 22.3%,15.2%,11.1%;双列同步作业时,采用不同修程混合维修模式,可有效降低维修作业瓶颈的影响。     

具有学习效果的两机流水车间调度启发式算法研究

以最小化时间表长为目标函数,对具有学习效果的两机流水车间调度问题进行研究.由于工序加工时间引入了学习效果,传统的Johnson法则和NEH启发式算法不再适用.针对该问题的NP-hard特性,提出了JNEH和MNEH两种求解问题的多项式启发式算法.计算机数据实验证明了新的启发式算法求解问题的可行性和有效性;表明了JNEH启发式算法和MNEH启发式算法对小规模问题求解的精度更高、稳定性更好;同时证明MNEH启发式算法对求解大规模问题具有比传统算法更好的寻优性能和鲁棒性.     

An Optimal Algorithm for a Class of Parallel Machines Scheduling Problem

This paper considers the parallel machines scheduling problem where jobs are subject to different releas etimes. A constructive heuristic is first proposed to solve the problem in a modest amount of computer time. In general, the quality of the solutions provided by heuristics degrades with the increase of the probiem‘s scale. Combined the global search ability of genetic algorithm, this paper proposed a hybrid heuristic to improve the quality of solutions further. The computational results show that the hybrid heuristic combines the advantages of heuristic and genetic algorithm effectively and can provide very good solutions to some large problems in a reasonable amount of computer time.     

技术站配流与调机运用综合问题的混合整数线性规划模型

为进一步提高铁路技术站作业计划编制效果,针对采用一台调车机车解体和一台调车机车编组的技术站配流与调机运用的综合问题,作者确定了出发列车的编组内容和解体（编组）调车机车的解体（编组）任务,使得出发列车满足列车编组要求,且车辆在站总停留时间最小。基于单机器调度理论和资源分配理论,在将原问题分解为解体子问题、配流子问题和编组子问题的基础上,首次建立原问题的混合整数线性规划模型。最后,采用既有文献中普遍采用的算例对该模型进行计算分析,并与其他研究方法进行比较。计算结果验证了该模型在问题描述上的正确性以及在消耗更多计算时间前提下计算质量上的优越性。     

城市区域物流无人机路径规划

针对城市区域物流无人机路径规划问题,采用栅格法进行环境建模,综合考虑无人机性能、任务性质和城市环境等影响要素,以航程、高度变化和危险度最小为目标函数,构建多约束物流无人机路径规划模型.改进A*(A-star)算法求解：为合理预估距离,采用欧氏距离与曼哈顿距离线性组合的方式设计启发函数;为提高搜索效率,引入双向搜索策略;为保证平稳飞行,采用B样条(B-spline)法进行路径优化.结果表明：模型可以实现多目标优化,具有有效性;算法与传统A*算法相比,规划时间少,规划路径航程短,高度变化少,飞行安全稳定.分析参数权重值得出：当3个子目标代价权重系数分别为0.4、0.1和0.5,2种距离权重系数分别为0.15和0.85时,规划路径最优.     

求解柔性Job-shop调度问题的混合粒子群算法

针对柔性Job-shop调度问题,提出了一种混合粒子群算法,该算法对设备分配和工序调度采用不同的编码方法和更新方式,提出了基于设备的初始化算法和基于工件序列的初始化算法来提高PSO初始种群的质量,同时提出了4种不同的邻域结构,分别实现了基于此四种邻域结构的模拟退火搜索算法,将它与粒子群算法进行有效混合来提高粒子群算法的局部搜索能力,实验表明HPSO的有效性.     

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编制出能够最大限度地减少乘客在不同线路交叉点处换乘等待时间的公交时刻表是实现公交调度区域化的关键任务之一，而协同发车是实现这一目标的有效手段。本文将以乘客换乘时间最少为目标的区域公交时刻表的编制问题归结为一类特殊的带有协同系数且无容量约束的0-1背包问题，并定义了协同系数，建立了相应的数学模型，给出了基于嵌套式的禁忌搜索算法的模型解法。实验计算结果表明，用本文设计的算法求解这类特殊的0-1背包问题可以取得良好的结算结果，该算法是可行的，也是有效的。     

城市区域物流无人机路径规划

针对城市区域物流无人机路径规划问题，采用栅格法进行环境建模，综合考虑无人机性能、任务性质和城市环境等影响要素，以航程、高度变化和危险度最小为目标函数，构建多约束物流无人机路径规划模型.改进A*(A-star)算法求解：为合理预估距离，采用欧氏距离与曼哈顿距离线性组合的方式设计启发函数；为提高搜索效率，引入双向搜索策略；为保证平稳飞行，采用B样条(B-spline)法进行路径优化.结果表明：模型可以实现多目标优化，具有有效性；算法与传统A*算法相比，规划时间少，规划路径航程短，高度变化少，飞行安全稳定.分析参数权重值得出：当3个子目标代价权重系数分别为0.4、0.1和0.5，2种距离权重系数分别为0.15和0.85时，规划路径最优.     

基于列生成算法的电动公交车辆调度计划优化研究

在公交运营规划过程中,公交车辆计划问题是编制时刻表和调度驾驶员的连接纽带,是公交运营规划过程中的关键问题.相对于传统公交车,电动公交车具有绿色环保,运营里程短,充电资源少等特点.在运营规划方面,电动公交车车辆计划模型约束多,计算难度大.本文应用整数规划,网络流等基本理论,将车次任务,公交场站,充电站作为节点,将车次间的空驶作为边,把电动公交车的车辆计划问题转化为网络模型.在网络模型的基础上应用列生成方法,对电动公交的车辆计划问题进行求解.在实验部分,将列生成算法分别应用于随机生成数据和实际数据.实验结果中,列生成算法结果相比现在使用方案最多节省了1 辆电动车,成本优化最高为8.3%,表明列生成算法在求解电动公交车辆计划问题时效率高,优化结果较好.     

基于边需求的抢修分队选址问题

为解决机动作战背景下抢修分队的合理选址问题,提高战场装备抢修的时效性,基于不确定决策理论中的拉普拉斯准则以及网络上任意一点均有可能发生任务需求的假设,以整个机动交通网的覆盖率最大为目标,构建了一种新的双重覆盖标准选址模型;设计了边需求下的覆盖率计算方法,采用分区域聚类的方法构造初始解,用改进的遗传禁忌算法精确求解,并加入启发式策略,避免搜索过程中产生大量不可行解.结果表明,所提出的算法计算量小,在不增加网络维度的情况下,解决了边需求选址模型的精度问题.     

Regional Bus Timetabling Model with Synchronization

Creating a timetable plays an important role in regional bus scheduling, as it can minimize the transfer time of the passengers in every connection stop; meanwhile, synchronized departure can deal with the problem effectively. In this article, the regional bus timetabling is formulated as a special kind of Non-capacity Knapsack Problem (NKP) with a synchronization coefficient that is defined by the authors. The mathematical model has been built and the Nesting Taboo Search (NTS) algorithm has been developed to solve the problems. The computational results demonstrate that the high quality solutions to the NKP can be obtained by using the modified taboo search algorithm, and the algorithm is efficient and feasible.     

Dynamic Tabu Search Algorithm for Solving Departure Scheduling Problem

IntroductionWith the rapid development of air traffic, the in-creasing demand of air travel has made the airlinespurchase more aircrafts. Under these circumstances,large amounts of congestion are incurred at major air-ports. According to the related data[…     

Sequencing mixed-model flexible assembly lines with variable launching intervals

To solve the sequencing problem in mixed-model flexible assembly lines (MMFALs) with variable launching intervals, a mathematical model aiming to minimize the cost of utility and idle times is developed. To obtain high-quality sequences, an advanced scatter search (ASS) algorithm is proposed. A heuristic approach, i.e. launching intervals between products algorithm (LIBPA), is incorporated into the ASS algorithm to solve the launching interval problem for each sequence. Numerical experiments with different scales are conducted to compare the performance of ASS with genetic algorithm (GA). In addition, we compare the cost of variable launching intervals approach with fixed launching intervals approach. The results indicate that the ASS is efficient and effective, and considering variable launching intervals in mixed-model assembly lines (MMALs) sequencing problem can improve the performance of the line.