三维多箱异构货物装载优化及其可视化

摘要

随着社会经济的发展，特别是电子商务、信息技术、公路交通基础设施的建设，物流产业在得到迅猛发展的同时，对物流管理的智能化、最优化、实时化提出新的要求。集装箱作为现代物流的最主要运输方式之一，装箱效率直接影响到物流行业成本和收益，装箱的信息化程度也直接反映物流管理的信息化程度。囚此，本文针对装箱问题，提出一种新的启发式算法，以期提高装箱效率，并结合图形显示技术，开发一款3D装箱布局优化可视化系统，以期促进装箱信息化的发展。
　　针对8种现实约束的集装箱三维多箱异构货物装载优化问题，构建了一个三维装箱问题的多目标混合整数规划模型，提出了一种基于“块”和“空间”概念的启发式搜索算法。算法采用启发式搜索策略，智能选择容器，确定容器后，选择目标空间，根据目标空间，对每一次搜索的货物块进行评估，得到最佳的货物块，直到无可用空间或无可装载的货物为止。基于开放式标准测试数据和实际算例的计算结果表明，该算法在时间效率和体积利用率上均优于已有的同类研究。
　　在装箱算法的基础上，结合图形显示技术，基于应用程序接口Direct3D，提出了装箱结果的可视化算法。为了实现3D场景的可视化，提高货物模型的渲染速度，提出了一种货物“块”的线条绘制算法，在此基础上，为了实现3D场景的实时交互，设计了一种基于射线相交的货物拾取与移动算法，以及基于AABB的碰撞检测算法。
　　最后，针对本文提出的装箱算法和可视化算法，基于.Net平台开发了一款3D装箱布局优化可视化系统，已在相关物流企业中得到推广应用，验证了算法的实用性

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 装箱问题的分类

1．2．2 装箱算法的研究现状

1．2．3 装箱软件及可视化研究现状

1．3 本文研究内容与组织结构

2．多箱异构货物装载问题的启发式算法研究

2．1 问题描述

2．2 模型建立

2．2．1 基础变量

2．2．2 决策变量

2．2．3 辅助变量

2．2．4 目标函数及约束条件

2．3 基于“块”和“空间”启发式算法设计

2．3．1 算法的基本定义

2．3．2 智能筛选容器

2．3．3 货物块的构造与评估原则

2．3．4 空间的选择、划分与合并的原则

2．3．5 约束条件预处理

2．3．6 启发式算法步骤

3．实现三维可视化的关键性技术

3．1 Direct3D概述

3．1．1 建模

3．1．2 Direct3D图形的渲染管线

3．2 货物“块”线条绘制算法

3．3 货物的拾取与移动

3．3．1 货物拾取

3．3．2 货物移动

3．3．3 碰撞检测算法

4．实验与结果

4．1 与现行研究的比较

4．2 考虑实际约束的算例

4．3 考虑多种容器的算例

5 三维装箱布局优化系统的分析与设计

5．1 系统需求分析

5．2 系统详细设计

5．2．1 开发工具与运行环境

5．2．2 功能模块设计

5．2．3 数据接口设计

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢