有货物空腔的集装箱装载设计优化研究

摘要

集装箱装载问题（Container Loading Problem，简称CLP）是物流系统中货物运输的重要课题，其装载方案的优劣对整个物流系统的效率以及运输成本有着重大的影响。
　　通过对前人的研究进行总结发现，为了方便对装箱问题进行算法的改进及约束限制的研究，这些研究都假设货物为规则的实心长方体。本文从另一个角度出发，直面货物多样性，正视不规则货物的空腔的存在，将货物按照一定规则嵌套填充，最小化货物空腔的体积，尝试在更真实反映装箱效果的基础上，大幅度提高集装箱装载率。
　　首先，结合前人的研究成果，作为创新，本文提出了求解考虑货物空腔的集装箱装载问题的求解模型，该模型分为三个部分：
　　（1）空腔预处理：单个货物所形成的空腔很小，填充效果不佳，有些甚至是不能利用的“空隙”，这也是现阶段研究人员忽略这些空腔的原因。本文对这些货物进行“空腔预处理”，所谓空腔预处理是指：将带空腔的货物通过一定规则合并叠加形成更大的空腔，以便在填充这些空腔时有更多的货物选择，从而达到更佳的填充效果，提高空腔填充率。
　　（2）装载策略：现有的集装箱装载策略难以直接应用在本文的研究中，作为改进，本文在三空间分割法的基础上，提出了四空间分割法，并运用四叉树空间结构来表达集装箱剩余空间的分解，这种表达方式简单易懂，而且操作简单。
　　（3）寻优计算模型：应用目前优化算法中比较成熟的自适应遗传算法进行模型寻优，在可行解种群中迭代出最优解。
　　然后，设计一组对比实验，给出了计算过程中解的变化图。通过实例分析发现，货物空腔的存在会大大降低集装箱装载的真实装载率，当考虑货物空腔并运用本文提出的计算模型进行求解时，这种降低作用明显减弱，验证了本文模型的有效性。
　　最后，对全文的工作进行总结，指出不足点，并对以后的研究进行了展望。

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第一章 绪论

1.1 研究的背景

1.2 研究的目的及意义

1.3 研究综述

1.4 研究内容及研究思路

1.5 本文的结构

1.6 本章小结

第二章 遗传算法概要

2.1 遗传算法的概念及优势

2.2 遗传算法的理论基础

2.3 基本遗传算法

2.4 本章小结

第三章 装载空间优化模型

3.1 问题描述

3.2 约束条件

3.3 空腔预处理

3.4 装载策略

3.5 寻优计算模型

3.6 本章小结

第四章 试验结果及分析

4.1 试验平台及运行环境

4.2 布局空间及货物参数

4.3 实验设计及对比分析

第五章 结论及展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

附录I

附录II

发表论文和科研情况说明

致谢