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[AI学术] 离散时间马尔可夫决策过程在多品项有容量限制的批量生产中的随机需求时机建模

发布于:2026-09-02 22:00 最后更新:2026-09-03 02:56
#algorithm #optimization #DP

本文研究了一个有限时段的多品项有容量限制的批量生产问题。需求量是确定的,但需求出现的时间是随机的。每笔需求在已知的时间窗口内只出现一次,且必须在截止期之前满足。模型在需求层面做生产和分配决策,能够刻画容量竞争、需求专属的积压以及分配对库存动态的影响。\ \ 该问题被形式化为离散时间马尔可夫决策过程(DTMDP),包括状态空间、可行动作、转移核以及单期成本函数。为单独考察随机时机的计算影响,先将每个需求的到达分布替换为最可能的到达期,构造对应的确定性实例进行比较。实验表明,随机时机显著增加状态数、转移数、求解时间和内存占用。\ \ 针对随机时机问题,本文提出了一种遗传算法(GA)。GA 在可行的状态反馈策略空间搜索,并在 DTMDP 转移模型下精确评估每条策略的期望成本。对 330 个基准实例的计算实验显示,当精确解可得时,GA 的平均最优性差距约为 $3.44\%$,在最困难的 90 条实例上,GA 的最优性差距始终低于 $5\%$,且在 $95\%$ 置信水平下实现了 $6.89 \pm 1.41$ 倍的平均加速。对于硬件上无法精确求解的实例,采用经验贝尔曼时间回归估计缺失的精确求解时间,并外推预期的 GA 加速比。\ \ 点评:本文通过 DTMDP 精准刻画了需求时机不确定性对批量生产的影响,并用遗传算法在保持高质量解的同时显著提升了求解效率,为实际生产计划提供了可行的近似方案。

原文链接: https://arxiv.org/abs/2609.00004

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