[发明专利]二层带模糊随机时间窗口车辆路径优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及到工程运输中二层车辆路径模型，特别涉及带模糊随机时间窗口的车辆路径优化的方法。

背景技术

随着社会分工的细化以及第三方物流的蓬勃发展，对于产品的运输往往更多的采用第三方物流的形式进行。而现实状况中，托运人在与承运人合作的时候，往往需要考虑承运人的反应以及能力，不能单纯的从自己的经济利益角度出发来进行决策；而另一方面，承运人在与托运人形成合作关系之前，也必须考虑到自身的能力以及现有的运输网络，以便有效的减少成本从而获得更多额利润。于是，可以看出在研究运输服务采购的问题当中，同时考虑到托运人以及承运人的反应是十分重要也是十分必要的。而二层规划模型恰好能够很好的解决此类多层次性问题。在多层规划问题中，每个层次的决策者均有自己的决策目标，而同时，本层的决策空间在一定程度上与其他层的决策空间或者目标相互联系相互影响。一般来说，任何一个层级的决策者都可以通过自身可以控制的决策变量直接地或者间接地影响其他的决策层。这是多层决策与单层决策最大的不同。单层决策往往只考虑自身的决策目标，并且唯一的控制着决策系统的优劣；而多层决策中决策变量的控制源自于不同的决策层不同的决策者，因此，任何一层的决策者能够影响整个系统的决策但是这种影响并不唯一。

近年来，多层规划技术已在许多领域得到应用，如资源分配和定价问题，交通问题，选址问题，生产计划问题等。而在车辆路径问题中，尤其是带模糊随机窗口车辆路径问题，并没有得到适当的应用。而现实中，车辆路径问题中包括多方决策者，并且各个决策者之间的矛盾统一关系不可忽视。本发明针对工程运输中带模糊随机时间窗口车辆路径优化问题，提出了二层规划技术，考虑该问题各个参与方的矛盾利益，其中为实现智能算法求解，提出了基于云理论的二层粒子群优化算法改进技术，实现了智能算法的高效求解，并针对问题中的不确定参数提出了模糊时间窗口，可将模型中的三角模糊随机数根据决策者的乐观-悲观度，转化为梯形模糊数以达到科学处理的目的。

现在绝大多数关于运输服务采购的研究往往单纯的从托运人的角度或者承运人的角度出发，而没有考虑二者之间的交互关系。这样的研究思路有一个重要的问题即，仅考虑一个决策者的决策，而忽略了对方的利益，从而达到不可实现的最优效益。如果单纯从托运人的角度出发，托运人仅考虑自身的利益而忽略了承运人的利益，这样即使合作能够进行也很可能会影响合作的效果。譬如，若托运人以最低价购买运输服务为目的，那么候选的承运人可能会为了赢得合作机会从而不正常的压力利润空间进行投标报价，而一旦双方达成合作意向，承运人可能会由于过低的报价而无法保质保量的完成合同要求，从而给双方都带了不小的损失。这种情况被称为“获胜者的诅咒”。显然，这种情况是合作双方都不希望看到的。另一方面，如果单纯从承运人的角度出发，不考虑托运人的状况而过高的估计自身服务的价格，那么可能会失去合作机会。因此，在现代运输服务采购的过程中，应该从双方的合作联系出发，同时考虑到托运人和承运人的需求和能力，从而给出运输服务的价格，使得托运人能够尽量的最小化总的费用，而承运人可以通过合理的安排路径尽量的最大化收益。而二层规划模型恰好能够很好的解决此类多层次性问题。二层决策主要有以下几个特点：(1)系统是分层管理的，下层服从上层，但是下层决策者具有一定的决策权；(2)各层决策者具有各自的决策目标，而这些目标往往是矛盾的；(3)各层决策者各控制一部分决策变量，从而实现各自目标的优化；(4)上层决策者优先做出决策，下层决策者在优化自己的目标时不能违背上层决策者的意愿；(5)上层的决策可能影响下层的决策集，因而部分地影响下层目标的达成，但上层不能完全控制下层的决策，在上层决策允许的范围内下层有自主决策权；(6)下层的决策不但决定自身目标的达成，同时也影响上层目标的达成。因此，上层在选择策略进行优化时，必须考虑到下层可能采取的策略对自己的影响；(7)各层决策正的容许策略集通常是不可分离的，他们往往形成一个相关联的整体。单层规划与二层规划的区别如图1所示。