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数学建模论文
垃圾回收网络优化及评价
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宋亚澜
土木工程
2010土木工程
20106062
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90
88
84
94
526
470
重庆大学
2012年8月1日
垃圾回收网络优化及评价
一、摘要
本文研究了垃圾回收网络的优化问题,垃圾回收网络的优化涉及到诸多因素,本文选择了4种最能影响其好坏的指标对其进行评价和优化,该问题可以归结为多目标优化及综合评价问题,最终通过Lingo求得了侧重不同指标的两种优化方案,优化方案的各项指标都明显好于原始方案。
对于问题一,我们通过对实际问题的理解分析,提炼出了4个指标,分别是总费用、工作饱和均衡度、满意度、能力匹配均衡度,用以衡量整个垃圾回收网络设置的好坏,衡量结果为G(原)=43180、S(原)=、W(原)=、M(原)=。
对于问题二,有了第一问的评价指标后,我们着重就这些指标进行优化,优化内容之一为确定为每个中转站处理垃圾能力的配置,即对每个中转站的压机类型和数目重新分配;优化内容之二为确定每个中转站与处理厂的对应关系。我们建立了多目标优化模型,本文的一大特色在于将最重要的指标费用视为目标,而其他指标通过适当调整后转化为约束,而在求解时可以通过决策者的意愿,适当地确定这些约束的范围,从而得侧重于某些指标的优化方案,这显然更符合实际。我们使用Lingo求解后,得到了偏重工作饱和均衡度的“工作方案”和偏重能力匹配均衡度的“能力方案”。其主要指标值为:G(工)=,S(工)=,M(工)=,W(工)=;G(能)=,S(能)=,M(能)=,W(能)=。
对于问题三,我们采用了单指标分析和综合指标分析相结合的方法来对原始方案、“工作方案”、“能力方案”进行评价。评价结果为两种优化方案在各项指标上都明显好于原始方案,另外“工作方案”在工作饱和均衡度上指标上最好,“能力方案”在能力匹配均衡度指标也较好。
对于问题四,有了上述的指标以及优化模型后,我们主要针对各中转站处理能力的配置、服务的建筑面积大小、以及与垃圾处理厂的对应关系等方面对政府部门提出了合理建议(见:五、给主管部门的建议)。
关键词: 评价指标、多目标混合非线性规划、调整后的优化模型、Topsis综合评价方法
二、问题重述
随着我的不断提高,城市生活垃圾处理问题日益突出。优化回收网络作为解决垃圾处理问题的有效措施之一,近年来备受关注。现有某市的垃圾中转站及处理场相关数据,请综合考虑垃圾回收网络设置的相关因素,解决如下问题:
(1)、建立垃圾回收网络的评价模型;
(2)、优化现有的垃圾回收网络;
(3)、验证你们的结论;
(4)、向主管部门提出建议。
三、模型假设及符号说明
基本假设:
(1)、中转站收集垃圾的费用相对其他费用较少,忽略不计。
(2)、每个中转站处产生垃圾的量与其“建筑密度”成正比。
(3)、整个城市的垃圾回收网络是一个稳定的系统,城市的整体或局部不会产生垃圾积累的现象,所有产生的垃圾都能得到处理,即垃圾总产量等于总清运量。
(4)、两个垃圾处理厂的处理能力没有上限。
(5)、当中转站处理不完当地的垃圾时,剩余垃圾由其他中转站处理,从而保证整个网络不会有垃圾积累。
定义及符号说明:
:中转站的编号,号中转站,;
:压机型号的编号,第种压机,;
:处理厂的编号,号处理厂,;
:号中转站处每天的产生的垃圾量;
:号中转站每天的实际清运量;
:号中转站所服务的建筑面积(即附件中的“建筑密度”);
:第种压机的垃圾处理能力;
:号中转站所拥有的第种压机的台数;
:第种压机总的台数;
:号中转站的垃圾处理能力;
:号中转站的垃圾是否运到号处理厂,是取,否取;
:号中转站到号处理厂的距离。所有构成一个的矩阵;
:总的运输费用;
:号中转站的能力匹配度,;
:平均能力匹配度;
:整个系统的“能力匹配均衡度”,用于衡量垃圾处理能力在