双向环形过道布置问题建模及混合鲸鱼算法求解

针对基于中央回路的物料搬运系统中设施的布置,提出了双向多路径交互环形过道布置问题,其通道形状为首尾相通的封闭回路,设施之间的物料通过环形路径双向流动.针对所提问题,构建了混合整数规划模型,随后通过优化求解器进行精确求解,验证了模型的正确性.为了更快速高效地求解该问题,设计了一种混合鲸鱼算法.该算法将差分进化算法嵌入到鲸鱼算法气泡网觅食阶段,以提高算法局部搜索能力,并引入禁忌搜索机制,提高全局搜索性能.通过对标准算例进行试验,并与其他算法进行对比,验证了所提算法对解决双向环形过道布置问题的优越性.     

扩展双目标过道布置问题的建模与求解方法

针对现有关于通道宽度对过道布置问题影响研究的不足,以最小化物料搬运成本和通道长度为目标,提出了考虑通道宽度的双目标过道布置问题,并建立了该问题的混合整数规划模型。鉴于该问题具有的NP-hard组合优化特性,提出一种基于Pareto占优的遗传变邻域算法。引入Pareto思想、拥挤距离机制对多目标结果进行处理,设计并对比了4种新生代种群产生方式以提高算法收敛性,将寻优过程中自适应转换搜索深度和搜索广度的变邻域搜索结构嵌入到遗传算法中,在个体完成遗传算法的并行操作之后继续执行变邻域搜索。通过对比所提算法与GUROBI数学规划方法对33个测试算例的运算结果,验证了算法的有效性。最后,应用该算法求解未考虑通道宽度的双目标过道布置问题,不同算法的对比实验表明了所提算法的先进性。     

双层过道布置问题的混合整数非线性规划模型及两阶段改进模拟退火算法

结合实际布局活动中，设施在多层空间布置的实际情况，提出了双层过道布置问题，并构建了该问题的混合整数非线性规划（MINLP）模型。针对问题特征，提出了一种改进模拟退火算法，通过采用两阶段改进策略，对退火过程及抽样过程进行改进。该算法以自适应搜索策略替代马氏链搜索长度，并引入记忆功能、回火操作以提高求解质量，通过设置双阈值来提高求解效率。应用所提算法对24个基准算例进行测试，并将其与原模拟退火算法和GUROBI精确方法作对比，验证了所提算法的有效性。     

考虑不规则物流交互点的过道布置问题建模与优化

针对制造和服务系统中不规则物流交互点在过道布置问题中的研究不足,以实际布局方式为研究背景,探究物流交互点对过道布置问题(CAP)影响,构建考虑不规则末端设施物流交互点位置的CAP混合整数规划模型(MIP),同时结合问题和模型特点,提出一种基于遗传的混合鸡群算法,该算法采用整数编码方式,应用部分映射交叉、两点变异等操作进行离散化设计,结合所设定的代数参数G按照规则进行重新分组,通过对比5～49不同规模算例测试结果,验证了模型的合理性和算法的可行性.将所提算法与遗传算法、模拟退火算法、分散搜索算法在初始原过道布置问题上进行不同规模求解对比,结果表明了混合鸡群算法在求解效率和求解质量上的有效性和优越性.     

多路径交互环形过道布置问题建模及改进蚁狮算法优化

为了结合生产中环形布局的特征分析不同交互路径对环形过道布置问题的影响,提出一种多路径交互环形过道布置问题,并构建其混合整数规划模型.设计了一种将随机行走机制与迭代机制融合的改进蚁狮算法,算法利用蚁狮衍生蚂蚁种群方式增强局部搜索能力,提高算法求解性能.通过精确求解小规模环形过道布置问题算例验证了模型的合理性与正确性.将该算法与遗传算法、禁忌搜索算法对所提问题求解的结果进行对比,表明改进蚁狮算法在求解质量与效率上更具有效性和优越性.     

求解过道布置问题的一种改进分散搜索算法

为更好地反映实际布置情况,针对现有研究在求解过道布置问题时忽略通道宽度、未设置总流量入口等不足,构建了考虑通道宽度和总流量入口的混合整数规划模型,提出一种改进分散搜索算法进行求解。该算法将禁忌搜索操作嵌入分散搜索的解改进方法中,可以进一步优化参考集中的解,提高获得全局最优解的概率。设计了包含高质量和多样性解的双层参考集、动态参考集更新方法、子集产生方法等多种改进机制。对不同规模(9~49个设施)的测试问题进行了验算与对比,结果表明:针对小规模问题,所提算法均求得了与Lingo软件相同的最优解;对大规模问题的求解质量明显优于基本分散搜索算法和禁忌搜索算法。     

基于多纵向传输通道的双层过道布置问题建模与优化

针对制造和服务系统中纵向运输形式在双层过道布置问题中研究不足的情况,以实际布局方式为背景,对双层过道布置问题进行拓展,构建基于多纵向传输通道的双层过道布置问题混合整数规划模型,并提出一种混合模拟退火算法.该算法采用整数编码方式,以模拟退火算法为框架,结合2-Opt路径重连策略与逆转扰动操作,以避免陷入局部最优,同时采用...     

带时间窗装卸一体化车辆路径问题的混合离散粒子群优化算法

为了同时实现总配送成本最低、车辆数最少和车辆行驶距离最短等目标,考虑车辆指派成本及运输路径成本的相对重要性,建立了带时间窗装卸一体化车辆路径问题的混合整数规划模型。针对该问题搜索空间的离散性和求解算法的局部收敛性,提出了一种混合离散粒子群求解算法。算法基于客户排列的直观无分段大路径解表示法,采用改进深度优先搜索分割法对问题解进行解码与评价;嵌入一种变邻域下降搜索程序并在个体粒子每次迭代时以一定概率选择执行,利用混合粒子群算法在多邻域深度搜索和在全局空间广度搜索进行寻优,同时应用模拟退火思想和比例选择性变异最差个体来改善个体搜索停滞现象。采用两个不同目标算例进行寻优测试,验证了所提算法的可行性和有效性。     

同时配集货定位—路线问题的变邻域分散搜索算法

针对同时配集货的定位—路线问题,建立了三维指数混合整数规划模型,并设计了变邻域分散搜索求解算法,即在基本分散搜索算法的基础上保留参考集更新和组合策略的全局搜索能力。针对组合后的解可能是不可行解的问题,利用插入法将其改进为可行解,再运用变邻域搜索进行局部开发以提高可行解质量。为保证算法的多样性以进一步扩大搜索空间,初始种群采用两阶段混合多随机法构造。通过采用Lingo求解简单算例验证了模型的正确性,采用设计的变邻域分散搜索算法仿真已有算例并与其他算法比较,证明了该算法的有效性。     

[供应链调度]装卸一体化车辆路径问题的自适应并行遗传算法

为了同时实现总配送成本最低、车辆行驶距离最短、车辆数最小等目标,综合考虑车辆指派成本及运输路径成本,建立了装卸一体化车辆路径问题的混合整数规划模型。针对该问题搜索空间的离散性和求解算法的局部收敛性,提出了一种自适应并行遗传算法。算法以C-W节约法为基础,设计了三种基于双重需求的启发式种群初始化方法,缩小搜索空间并优化初始解;引入多样性种群和高质量种群的双种群并行策略,实现深度与广度的同步搜索;设计自适应交叉变异操作,改善高质量种群个体搜索停滞,并针对全局最优个体采用特殊变异的后优化操作以进一步提高全局优化性能。采用标准数据集作为算例进行寻优测试,验证了所提算法的可行性和有效性。     

装卸一体化车辆路径问题的自适应并行遗传算法

为了同时实现总配送成本最低、车辆行驶距离最短、车辆数最小等目标,综合考虑车辆指派成本及运输路径成本,建立了装卸一体化车辆路径问题的混合整数规划模型。针对该问题搜索空间的离散性和求解算法的局部收敛性,提出了一种自适应并行遗传算法。算法以C-W节约法为基础,设计了三种基于双重需求的启发式种群初始化方法,缩小搜索空间并优化初始解;引入多样性种群和高质量种群的双种群并行策略,实现深度与广度的同步搜索;设计自适应交叉变异操作,改善高质量种群个体搜索停滞,并针对全局最优个体采用特殊变异的后优化操作以进一步提高全局优化性能。采用标准数据集作为算例进行寻优测试,验证了所提算法的可行性和有效性。     

时间依赖型同时取送货VRP及超启发式算法

为有效地协调正逆向物流,更好地体现城市物流配送速度时变的特点,降低物流配送成本,以时间依赖型同时取送货车辆路径问题为对象,建立其数学规划模型;设计了基于禁忌搜索的超启发式算法对其进行求解。在算法高层,设计了基于禁忌搜索评分制的选择策略及模拟退火的接收准则,实时监控底层启发式算子的性能并选择最优算子。通过基准实例测试及实验对比分析,表明了该算法能快速地找到满意解,所设计高层策略能保证算法跳出局部最优并快速收敛,从而证明了所提算法求解该问题的有效性。     

具有同时集送货需求的车辆路径问题的自适应混合遗传算法

为满足配送货物和收集货物的需求,给出了具有同时集送货需求的车辆路径问题的混合整数规划模型,设计了求解该模型的自适应混合遗传算法。该算法以最优划分方法计算适应值,邻域搜索法作为变异算子,设计了新颖的交叉算子和群体更新策略,定义了群体多样性结构和变异概率的变化规律。通过仿真实验,并与已有优化算法比较,表明该算法是求解具有同时集送货需求的车辆路径问题和一般车辆路径问题的一个有效方法。     

[车间调度]求解带有阻塞限制的HFSP的MILP模型与改进回溯搜索算法

针对带有阻塞限制的不相关并行机混合流水车间调度问题,以最小化最长完工时间为目标,依据不同的建模思想,建立了求解该问题的4个混合整数线性规划(MILP)模型;鉴于混合整数线性规划不适合求解中大规模问题,提出了一种改进的回溯搜索算法以求解中大规模问题,在该算法中,引入了轮盘赌选择策略以及变邻域搜索算法,以提高算法的收敛速度以及局部搜索能力。最后,对所提MILP模型以及算法进行了对比分析,通过对具体实例的求解验证了所提MILP模型以及算法的有效性及优越性。     

求解带有阻塞限制的HFSP的MILP模型与改进回溯搜索算法

针对带有阻塞限制的不相关并行机混合流水车间调度问题,以最小化最长完工时间为目标,依据不同的建模思想,建立了求解该问题的4个混合整数线性规划(MILP)模型;鉴于混合整数线性规划不适合求解中大规模问题,提出了一种改进的回溯搜索算法以求解中大规模问题,在该算法中,引入了轮盘赌选择策略以及变邻域搜索算法,以提高算法的收敛速度以及局部搜索能力。最后,对所提MILP模型以及算法进行了对比分析,通过对具体实例的求解验证了所提MILP模型以及算法的有效性及优越性。     

变邻域改进遗传算法求解混合流水车间调度问题

针对混合流水车间调度问题的NP难特性,提出一种改进的混合变邻域搜索的遗传算法。建立了数学模型,提出了算法的总体流程,设计了基于操作的编码和解码方法,并采用NEH启发式算法产生初始种群。随机采用基于位置的交叉和线性次序交叉,选用反转逆序的变异算子,交叉变异后合并子代与父代,保留较优个体,对当前最优个体执行变邻域搜索,以增强遗传算法的局部搜索能力。通过初始对比实验,证明了NEH启发式算法能够产生质量更好的初始解,随机采取两种交叉算子能够提高算法的搜索效率,标准算例实验结果表明所提算法能够有效求解混合流水车间调度问题。     

基于改进蚁群算法求解带软时间窗的车辆路径问题

针对带软时间窗的车辆路径问题(VRPSTW),建立以配送成本为优化目标的混合整数规划模型，提出一种改进蚁群算法(IACO)求解该问题。在传统蚁群算法(ACO)的基础上，改进蚂蚁状态转移概率公式，通过自适应调整信息素挥发系数改进信息素更新策略，设计插入算子和交换算子嵌入变邻域局部搜索，并设置开始和退出局部搜索的条件，更新当前局部最优解。选取Solomon标准测试集里3类不同规模的算例，测试算法改进效果，以客户规模为100的C类算例验证所提算法求解较大规模算例的可行性，并与传统蚁群算法以及其他文献中的算例结果进行对比。实验结果表明，改进蚁群算法的寻优能力高于其他算法，求解得到的最优配送方案能够实现更低的车辆配送成本，从而验证了改进蚁群算法的有效性。     

求解二维矩形装箱问题的启发式算法

为实现二维矩形装箱问题的高效求解,提出一种启发式最优剩余空间算法。该算法以促使小矩形的放置更为紧密和剩余空间更加平滑为基本思想,通过空间分割、放置位置选择和最优解搜索3个相来实现对三维矩阵装箱问题的求解。基于两个经典的C21和N13数据集,最优剩余空间算法与多种算法进行了对比实验。测试结果表明,所提算法能够在最短的时间内得到C21全部算例的100%布置和N13数据集的9个最优解,在计算效率和计算效果上均优于现阶段的其他算法。     

求解拆卸线平衡问题的一种变邻域搜索算法

针对拆卸线平衡问题特点,建立以最小化工作站数、平滑指数、危害指数和需求指数为优化目标的多目标数学模型,进而提出一种改进的变邻域搜索算法求解该问题。所提算法采用了一种启发式方法产生初始解,并构造了3种邻域结构,扩大算法搜索范围。采用初始解集进行局部搜索,搜索过程使用一步改进策略,并引入禁忌表方法,提高算法全局寻优能力。通过对大量不同规模测试问题进行算法实验,并与现有方法对比,结果表明,所提变邻域搜索算法在求解效率与求解质量上具有优越性。     

一种求解集成生产计划的混合协同进化算法

讨论了一类带有序列相关的机器调整时间和有限缓冲空间的流水车间批量计划与调度的集成优化问题,给出了该问题的非线性混合整数规划模型,提出了一种求解混合协同进化问题的算法.模型的目标函数是使库存费用、缺货费用和加班费用之和最小,约束函数考虑了库存平衡约束和需求平衡约束.算法采用协同进化算法与遗传算法的并行混合搜索结构,通过迁移算子把协同进化的子种群和独立进化的公共种群有机联系起来,同时算法采用基于邻域的进化策略,以提高算法性能.最后,对三种不同规模的问题进行了数值仿真实验,结果验证了算法的有效性.