三维多箱异构货物装载优化及其可视化

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1、第２４卷第４期运筹与管理Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．４２０１５年８月ＯＰＥＲＡＴＩＯＮＳＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＳＣＩＥＮＣＥＡｕｇ．２０１５三维多箱异构货物装载优化及其可视化１１２那日萨，韩琪玮，林正奎（１．大连理工大学系统工程研究所，辽宁大连１１６０２３；２．大连海事大学信息科学技术学院，辽宁大连１１６０２６）摘要：针对七种现实约束的集装箱三维多箱异构货物装载优化问题，提出了一种基于“块”和“空间”的启发式搜索算法。算法采用树搜索策略，根据可用空间，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的计算结果

2、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。并基于Ｎｅｔ平台开发了一款３Ｄ装箱布局优化可视化软件，已在相关物流企业中得到推广应用，验证了算法的实用性。关键词：三维装箱优化；启发式搜索；可视化；物流管理中图分类号：Ｕ１６９文章标识码：Ａ文章编号：１００７-３２２１（２０１５）０４-００７６-０７OptimizationandVisualizationofMultiple３DContainerLoadingProblemwithNon-identicalItems１１２ＺＨＡＯＮａｒｉｓａ，ＨＡＮＱｉ-ｗｅｉ，ＬＩＮＺｈｅｎｇ-ｋｕｉ（１．InstituteofSys

3、temsEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian１１６０２３，China；２．InformationSci-enceandTechnologyCollege，DalianMaritimeUniversity，Dalian１１６０２６，China）Abstract：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｔｈｒｅｅ-ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｍｕｌｔｉｐｌｅｃｏｎｔａｉｎｅｒｌｏａｄｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｗｉｔｈｓｅｖｅｎｒｅａｌｉｓｔｉｃｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅａｈｅｕｒｉｓｔｉｃｓｅａｒｃ

4、ｈａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎ“ｂｌｏｃｋ”ａｎｄ“ｓｐａｃｅ”．Ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｕｓｅｓａｔｒｅｅｓｅａｒｃｈｓｔｒａｔｅｇｙ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｖａｉｌａｂｌｅｓｐａｃｅ，ｅｖａｌｕａｔｉｎｇｅａｃｈｃａｒｇｏｂｌｏｃｋｔｏａｓｓｅｓｓｔｈｅｂｅｓｔｏｎｅ，ｕｎｔｉｌｎｏｆｒｅｅｓｐａｃｅｏｒｃａｒｇｏｉｓｌｏａｄｅｄ．Ｔｈｅｏｐｅｎｓｔａｎｄａｒｄｓ-ｂａｓｅｄｔｅｓｔｄａｔａｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｓｕｐｅｒｉｏｒｔｏｅｘｉｓｔｉｎｇｓｉｍｉｌａｒｓｔｕｄｉｅｓｉｎｔｉｍｅａｎｄｖｏｌｕｍｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ

5、．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｗｅｄｅｖｅｌｏｐａ３Ｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｌｏａｄｉｎｇｓｏｆｔ-ｗａｒｅ，ａｎｄｉｔｈａｓｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｌｏｇｉｓｔｉｃｓｂｕｓｉｎｅｓｓｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Keywords：３Ｄｃｏｎｔａｉｎｅｒｌｏａｄｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍ；ｈｅｕｒｉｓｔｉｃｓｅａｒｃｈａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ；ｌｏｇｉｓｔｉｃｓｍａｎａｇｅｍｅｎｔ０引言物流是国民经济的基础产业，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

6、同时，也对物流管理的智能化、最优化和实时化等方面提出了新的要求。装箱是物流管理的重要环节，现在多数企业都存在装箱效率较低，导致货物运输成本过高的问题。因此，如何构建高效、实用的三维装箱布局优化算法和软件也成为近年来学者们关注的热点。众所周知，三维装箱问题是一个ＮＰ-ｈａｒｄ问题，很难精确求解。虽然一些研究采用了精确算法，但其［１］求解的规模有限，至多能求解９０个货物装载问题，求解时间过长，目前多停留在理论研究阶段。在实际应用中，以启发式算法等为代表的非精确算法得到了较大发展。三维装箱问题的启发式算法大体可分为［２］［３］三种，包括传统启发式算法、元启发式算法和启发式搜索算法。在

7、传统启发式算法方面，Ｇｅｏｒｇｅ等人［４～６］首先提出了基于“层”或“墙”的构造性启发式算法；Ｂｉｓｃｈｏｆｆ等人在Ｇｅｏｒｇｅ的基础上提出了基于“完全收稿日期：２０１４-０１-２３基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１０７２１２８）和大连市科技计划基金资助项目（２０１３Ａ１３ＧＸ０２７）作者简介：那日萨（１９７０-），男，内蒙古乌兰浩特人，博士，教授，博士生导师，研究方向：电子商务与物流管理，三维布局优化；韩琪玮（１９８９-），女，黑龙江省佳木斯人，硕士研究生，研究方向：电子商务与物流管