二層帶模糊隨機(jī)時(shí)間窗口車輛路徑優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到工程運(yùn)輸中二層車輛路徑模型，特別涉及帶模糊隨機(jī)時(shí)間窗口的車 輛路徑優(yōu)化的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)分工的細(xì)化W及第H方物流的蓬勃發(fā)展，對(duì)于產(chǎn)品的運(yùn)輸往往更多的采 用第H方物流的形式進(jìn)行。而現(xiàn)實(shí)狀況中，巧運(yùn)人在與承運(yùn)人合作的時(shí)候，往往需要考慮承 運(yùn)人的反應(yīng)W及能力，不能單純的從自己的經(jīng)濟(jì)利益角度出發(fā)來進(jìn)行決策；而另一方面，承 運(yùn)人在與巧運(yùn)人形成合作關(guān)系之前，也必須考慮到自身的能力W及現(xiàn)有的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，W便 有效的減少成本從而獲得更多額利潤(rùn)。于是，可W看出在研究運(yùn)輸服務(wù)采購(gòu)的問題當(dāng)中，同 時(shí)考慮到巧運(yùn)人W及承運(yùn)人的反應(yīng)是十分重要也是十分必要的。而二層規(guī)劃模型恰好能夠 很好的解決此類多層次性問題。在多層規(guī)劃問題中，每個(gè)層次的決策者均有自己的決策目 標(biāo)，而同時(shí)，本層的決策空間在一定程度上與其他層的決策空間或者目標(biāo)相互聯(lián)系相互影 響。一般來說，任何一個(gè)層級(jí)的決策者都可W通過自身可W控制的決策變量直接地或者間 接地影響其他的決策層。該是多層決策與單層決策最大的不同。單層決策往往只考慮自身 的決策目標(biāo)，并且唯一的控制著決策系統(tǒng)的優(yōu)劣；而多層決策中決策變量的控制源自于不 同的決策層不同的決策者，因此，任何一層的決策者能夠影響整個(gè)系統(tǒng)的決策但是該種影 響并不唯一。
[0003] 近年來，多層規(guī)劃技術(shù)已在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，如資源分配和定價(jià)問題，交通問 題，選址問題，生產(chǎn)計(jì)劃問題等。而在車輛路徑問題中，尤其是帶模糊隨機(jī)窗口車輛路徑問 題，并沒有得到適當(dāng)?shù)膽?yīng)用。而現(xiàn)實(shí)中，車輛路徑問題中包括多方?jīng)Q策者，并且各個(gè)決策者 之間的矛盾統(tǒng)一關(guān)系不可忽視。本發(fā)明針對(duì)工程運(yùn)輸中帶模糊隨機(jī)時(shí)間窗口車輛路徑優(yōu) 化問題，提出了二層規(guī)劃技術(shù)，考慮該問題各個(gè)參與方的矛盾利益，其中為實(shí)現(xiàn)智能算法求 解，提出了基于云理論的二層粒子群優(yōu)化算法改進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了智能算法的高效求解，并針 對(duì)問題中的不確定參數(shù)提出了模糊時(shí)間窗口，可將模型中的H角模糊隨機(jī)數(shù)根據(jù)決策者的 樂觀-悲觀度，轉(zhuǎn)化為梯形模糊數(shù)W達(dá)到科學(xué)處理的目的。
[0004] 現(xiàn)在絕大多數(shù)關(guān)于運(yùn)輸服務(wù)采購(gòu)的研究往往單純的從巧運(yùn)人的角度或者承運(yùn)人 的角度出發(fā)，而沒有考慮二者之間的交互關(guān)系。該樣的研究思路有一個(gè)重要的問題即，僅考 慮一個(gè)決策者的決策，而忽略了對(duì)方的利益，從而達(dá)到不可實(shí)現(xiàn)的最優(yōu)效益。如果單純從巧 運(yùn)人的角度出發(fā)，巧運(yùn)人僅考慮自身的利益而忽略了承運(yùn)人的利益，該樣即使合作能夠進(jìn) 行也很可能會(huì)影響合作的效果。譬如，若巧運(yùn)人W最低價(jià)購(gòu)買運(yùn)輸服務(wù)為目的，那么候選 的承運(yùn)人可能會(huì)為了贏得合作機(jī)會(huì)從而不正常的壓力利潤(rùn)空間進(jìn)行投標(biāo)報(bào)價(jià)，而一旦雙方 達(dá)成合作意向，承運(yùn)人可能會(huì)由于過低的報(bào)價(jià)而無法保質(zhì)保量的完成合同要求，從而給雙 方都帶了不小的損失。該種情況被稱為"獲勝者的坦咒"。顯然，該種情況是合作雙方都不希 望看到的。另一方面，如果單純從承運(yùn)人的角度出發(fā)，不考慮巧運(yùn)人的狀況而過高的估計(jì)自 身服務(wù)的價(jià)格，那么可能會(huì)失去合作機(jī)會(huì)。因此，在現(xiàn)代運(yùn)輸服務(wù)采購(gòu)的過程中，應(yīng)該從雙 方的合作聯(lián)系出發(fā)，同時(shí)考慮到巧運(yùn)人和承運(yùn)人的需求和能力，從而給出運(yùn)輸服務(wù)的價(jià)格， 使得巧運(yùn)人能夠盡量的最小化總的費(fèi)用，而承運(yùn)人可W通過合理的安排路徑盡量的最大化 收益。而二層規(guī)劃模型恰好能夠很好的解決此類多層次性問題。二層決策主要有W下幾個(gè) 特點(diǎn)；（1)系統(tǒng)是分層管理的，下層服從上層，但是下層決策者具有一定的決策權(quán)；（2)各層 決策者具有各自的決策目標(biāo)，而該些目標(biāo)往往是矛盾的；（3)各層決策者各控制一部分決 策變量，從而實(shí)現(xiàn)各自目標(biāo)的優(yōu)化；(4)上層決策者優(yōu)先做出決策，下層決策者在優(yōu)化自己 的目標(biāo)時(shí)不能違背上層決策者的意愿；（5)上層的決策可能影響下層的決策集，因而部分 地影響下層目標(biāo)的達(dá)成，但上層不能完全控制下層的決策，在上層決策允許的范圍內(nèi)下層 有自主決策權(quán)；（6)下層的決策不但決定自身目標(biāo)的達(dá)成，同時(shí)也影響上層目標(biāo)的達(dá)成。因 此，上層在選擇策略進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，必須考慮到下層可能采取的策略對(duì)自己的影響；（7)各層 決策正的容許策略集通常是不可分離的，他們往往形成一個(gè)相關(guān)聯(lián)的整體。單層規(guī)劃與二 層規(guī)劃的區(qū)別如圖1所示。
[0005] 二層關(guān)系；在大型建設(shè)項(xiàng)目當(dāng)中，由于工程量巨大形成了較為復(fù)雜的分工。一般 來說，物料供應(yīng)商往往不會(huì)選擇自組車隊(duì)對(duì)物料進(jìn)行配送，即使少數(shù)供應(yīng)商提供配送服務(wù)， 此類服務(wù)也很少會(huì)細(xì)致到各個(gè)建筑點(diǎn)或者需求點(diǎn)。在大型建設(shè)項(xiàng)目，特別是大型水利水電 建設(shè)項(xiàng)目當(dāng)中，物料的需求量巨大，需求點(diǎn)繁多也給供應(yīng)商的直接配送帶來了困難。此外， 社會(huì)分工的細(xì)化使得供應(yīng)商往往只是對(duì)建設(shè)方或者承包方負(fù)責(zé)，而承包方則通過招投標(biāo)或 者其他方式將運(yùn)輸任務(wù)外包，從而更好的集中精力完成自身的建設(shè)任務(wù)。因此，現(xiàn)代建設(shè)項(xiàng) 目當(dāng)中，物料的運(yùn)輸和配送不再由單一的供應(yīng)商或者運(yùn)輸公司負(fù)責(zé)。一般來說，總的承包商 或者是建設(shè)方（上層領(lǐng)導(dǎo)決策者）會(huì)將所有需要外包的路徑進(jìn)行匯總，而后考慮到風(fēng)險(xiǎn)分 散W及運(yùn)量限制等因素，將該些配送任務(wù)外包給不同的運(yùn)輸公司或者分配給不同的車隊(duì)經(jīng) 理（下層從屬?zèng)Q策者），雙方會(huì)根據(jù)自身的需求進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)。該樣的分工可W使得供應(yīng) 商，建設(shè)方W及運(yùn)輸公司都可W充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)并且減少他們?cè)谄洳簧瞄L(zhǎng)的領(lǐng)域的投 入，從而獲得更好的效果并且創(chuàng)造更多的利潤(rùn)?？偟某邪袒蛘呤墙ㄔO(shè)方希望通過不同的 運(yùn)輸任務(wù)分配方案組合來最小化其外包成本和風(fēng)險(xiǎn)，而各個(gè)運(yùn)輸公司則會(huì)根據(jù)自身的情況 W及獲得的運(yùn)輸任務(wù)來規(guī)劃車輛配送路徑從而實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)的最大化。該里可W看出，上層的 決策者可W通過運(yùn)輸任務(wù)來影響下層決策者的決策，而下層決策者的決策結(jié)果反過來也可 W影響上層決策者的決策。上層決策者希望外包成本最小，而下層的決策者希望獲得的利 潤(rùn)最大，因此，對(duì)各個(gè)任務(wù)的單位定價(jià)也成為二者的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，使得二者之間既相互聯(lián)系又相 互矛盾。所W，要討論的運(yùn)輸服務(wù)采購(gòu)問題具有典型的二層結(jié)果特征。圖2為車輛路徑二 層交互關(guān)系圖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為解決在工程運(yùn)輸中帶模糊隨機(jī)時(shí)間窗口車輛路徑優(yōu)化問題提出了二層 優(yōu)化技術(shù)及粒子群算法改進(jìn)技術(shù)。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是；一種二層帶模糊隨機(jī)時(shí)間窗口車輛路徑優(yōu) 化方法，步驟如下：
[0008] 建立二層帶時(shí)間窗口車輛路徑優(yōu)化問題模型的下層模型，并根據(jù)所述下層模型建 立對(duì)應(yīng)的上層模型；
[0009] 根據(jù)所述上層模型及下層模型得到使用二層規(guī)劃技術(shù)下的帶模糊隨機(jī)時(shí)間窗口 車輛路徑優(yōu)化問題總體模型，所述總體模型為上層模型與下層模型的有機(jī)結(jié)合；
[0010] 使用粒子群算法對(duì)所述總體模型進(jìn)行求解。
[0011] 具體地，所述下層模型的具體建立方法如下：
[0012] 計(jì)算目標(biāo)函數(shù)中