基于两阶段鲁棒优化的可靠性物流网络设计

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基于两阶段鲁棒优化的可靠性物流网络设计石褚巍1马昌喜1麻存瑞21. 兰州交通大学交通运输学院2. 重庆邮电大学现代邮政学院

针对网络中存在节点及线路损坏不确定性的可靠性物流网络设计问题，提出一种基于两阶段鲁棒优化的可靠性物流网络设计方法；以供应、中转节点选址，节点连通关系确定，流量分配作为决策变量，构建两阶段可靠性物流网络设计模型，追求网络总成本和总运行时间两个独立目标的最小化，其中网络总成本目标函数包含两个阶段的成本，第一阶段计算网络建设成本及网络正常状态下的运行成本，第二阶段计算网络损坏情景不确定集下的网络运行成本，网络总运行时间目标函数用于计算网络正常状态下的运行时间；设计了具有双层编码结构染色体的混合进化算法，以NPGA作为主算法框架，设计大邻域搜索机制优化个体连通关系基因层，同时嵌套基于聚类的交叉、变异策略提升算法对解空间的搜索能力；以多组不同规模的可靠性物流网络设计问题进行案例分析，验证了模型及算法的合理性和有效性。研究结果表明：两阶段可靠性物流网络设计模型能够通过少量增加前期网络建设成本的投入，显著降低网络在受损情况下的运行成本，有效提升网络可靠性。在5个供应节点、10个中转节点、15个需求节点的案例对比中，该模型求得的成本偏好及时间偏好的两组Pareto解，相比于传统多目标物流网络模型的两组对应偏好解，在同一网络损坏情景集中最多能够分别节省20.6%和28.2%的网络运行成本；设计的混合进化算法在迭代初期就收敛到较优的目标值，表现出较强的搜索和寻优性能，能够实现对两阶段可靠性物流网络设计模型的有效求解。