基于自适应变邻域搜索算法的一类混合流水车间调度问题

混合流水车间调度是一类典型的生产调度问题,属于NP-难问题。传统的研究通常针对中间存储无限的情况,但是在实际生产中,相邻工序之间的存储一般是有限的。针对中间存储能力有限的混合流水车间调度问题,建立了该问题的混合整数规划模型,并提出了一个自适应变邻域搜索算法。在算法中,针对混合流水车间调度问题的特点,提出了基于工件顺序的编码及解码方法。针对传统邻域类型广域搜索能力不足的问题,提出了基于块删除与插入的大规模邻域搜索,并提出了邻域规模的自适应选择机制。基于随机测试问题的实验结果表明,所提出的自适应变邻域搜索算法具有较好的局域与广域搜索能力。     

基于迭代变邻域下降算法求解TTRP问题

为了求解卡车带挂车的车辆路径问题(truck and trailer routing problem, TTRP),提出迭代变邻域下降算法(iterated variable neighborhood descent, IVND).该算法首先使用T-cluster算法求得一个初始可行解.然后,设计了基于多邻域算子的变邻域下降搜索算法.在搜索过程中,借鉴"粒邻域"的思想定义了"受限邻域",同时设计了基于switch-vehicle-type算子的扰动策略.最后,选取国际上通用的Chao测试数据集(21个50～199个顾客规模的标准测试算例)对算法性能进行测试.通过与文献中其它4种算法比较,实验结果表明,提出的IVND算法可以在最短的计算时间内收敛到满意解,并且IVND算法结构简单、计算效率高、易实现,可以被灵活地扩展解决其它车辆路径问题和组合优化问题.     

求解非线性双层规划问题的混合变邻域粒子群算法

针对非线性双层规划难以获得全局最优的问题,汲取粒子群算法的快速搜索能力及变邻域搜索算法的全局搜索优势,提出了求解非线性双层规划问题的混合变邻域粒子群算法.首先利用Kuhn-Tucker条件,将非线性双层规划转化为一个单层规划问题,然后由粒子群算法得到一个较优的群体,通过审敛因子判断陷入局部最优的粒子,并进一步利用变邻域搜索算法的全局搜索能力对陷入局部最优的粒子进行优化,从而得到全局最优.测试函数的仿真实验对比分析证明了该算法的有效性.     

求解多车型车辆路径问题的变邻域搜索算法

多车型车辆路径问题（FSMVRP）是车辆类型不同的车辆路径问题（VRP）,基于变邻域搜索,提出一种启发式算法VNS_FSM求解FSMVRP。该算法设计了实现变邻域搜索中的＂抖动＂和局部优化过程的邻域结构组合,同时,还提出了一种新的车型调整策略。在通用的基准测试问题的实验验证了VNS_FSM算法的有效性,并给出问题G_07-G_12的正确解。实验结果表明,VNS_FSM算法能够获得大多数测试问题的已知最好解。与已有算法相比,VNS_FSM算法性能相当或更优。     

具有时间窗口约束的并行机床调度问题研究

具有时间窗口约束的并行机床调度问题可以被描述为在M台互不相同机器上安排加工N个工件。每个工件只能在一个给定机器子集中的一台机器上加工，且加工过程只能在给定的离散时间窗口内进行，并且工件的加工时间长度和时间窗口约束与加工机器有关。为了解决该问题，本文给出一种集成约束规划与禁忌搜索的搜索算法，其中约束规划系统被作为验证解的可行性和确定变量的值，而禁忌搜索过程被用来对解空间进行搜索。讨论禁忌搜索过程中的初始解产生、邻域结构、禁忌列表、解空间搜索等算法设计问题。最后给出算法在不同问题实例上的算法效率比较及分析。     

求解N-车探险问题的离散水波优化算法

N-车探险问题是一类NP-hard离散优化问题，针对该问题，首次提出一种融合局部搜索的离散水波优化算法。结合该问题等价于置换排序的特性，设计基于置换序列的编码方式；利用反转、移动、交换等操作重新定义传播、折射和碎浪算子；开发基于插入邻域的局部搜索策略，以增强水波优化算法的局部搜索能力。最后，利用实验设计探讨关键参数对算法性能的影响。基于14个标准问题的测试结果表明：所提方法的寻优精度、稳定性等整体优于标准水波优化算法、粒子群算法、烟花算法和启发式算法H1~H4；与离散水波优化算法相比，基于禁忌搜索的变邻域搜索算法用至少66.6倍的计算时间得到了最大相对偏差比为0.017的寻优精度。结果表明，离散水波优化算法能在较短时间内获得较满意的解。     

求解Job Shop调度问题的改进禁忌搜索算法

提出一种改进的禁忌搜索算法,解决传统禁忌搜索算法优化效果对运行次数和初始解依赖的不足,提高这类问题的求解质量.根据Job Shop调度问题解的特征,提出基于关键工序的邻域选择方法,采用此邻域选择方法构造禁忌搜索算法,当无邻域时,重新产生初始解进行禁忌搜索,将传统的禁忌搜索算法从单起始点搜索改进成多起始点搜索.采用改进的禁忌搜索算法对13个难的benchmarks问题进行10次求解,得到的平均值8个优于TSAB算法,得到的最优解6个优于TSAB算法、4个与TSAB算法相同.采用基于关键工序的邻域结构构造的改进TS算法具有较强的搜索能力.     

时变路网下考虑时空距离的同时配集货车辆路径优化

针对道路行驶速度时变且软时间窗条件下的同时配集货车辆路径问题,以车辆派遣成本、时间窗惩罚成本以及车辆运输成本之和最小化为目标建立路径优化模型。根据问题特征设计了考虑时空距离的混合变邻域搜索遗传算法,采用时空距离对客户进行聚类生成初始解,提高算法求解质量;将变邻域搜索算法的深度搜索能力运用到遗传算法的局部搜索策略中,增强算法的局部搜索能力;提出自适应邻域搜索次数策略以及模拟退火的新解接受机制,平衡种群进化所需的广度和深度。通过多组不同规模的算例验证了本文模型及算法的有效性,研究成果不仅深化和拓展同时配集货车辆路径问题的相关研究,也为物流企业优化车辆调度方案提供理论依据。     

混合变邻域搜索算法求解大规模电动车辆路径优化问题

基于真实的物流场景,研究了带时间窗的多车型和多循环电动车辆路径问题.建立了一个基于路径的混合整数线性规划模型,可精确求解小规模算例.提出了将变邻域搜索算法和标签算法相结合的混合启发式算法,用以求解大规模情形.该算法提出了一种带随机因子的启发式算法构造初始解,并对时间窗和里程约束进行了松弛,使用邻域算子进行变邻域搜索,使...     

基于禁忌表的捕食搜索算法及其在旅行商问题中的实验研究

针对捕食搜索算法搜索过程中容易走回头路的缺点,提出了一种基于禁忌表的捕食搜索算法,然后对三个旅行商测试问题进行了实验研究.结果表明,新算法在求解的速度方面稍慢于原捕食搜索算法,但是解的质量比原捕食搜索算法有明显提高.     

基于混合禁忌搜索算法的水位流量关系拟合

将禁忌搜索算法与免疫进化算法、模拟退火算法有机地结合起来，建立了求解优化问题的混合禁忌搜索算法（HTS）。具体的改进策略为：通过与模拟退火算法结合，使用蒙特卡罗准则和退火过程，改善禁忌搜索的“下山”能力，提高搜索效率的同时避免陷入局部最优；采用免疫优化算法产生优秀子代解的思想生成禁忌搜索算法的邻域结构，增大了寻找优秀解的几率。将混合禁忌搜索算法应用于水位流量关系公式的参数优化，得到的拟合结果与实际值接近，误差较小，表明此混合算法精度较高，性能稳定。     

考虑工作量均衡的成品油二次配送车辆路径问题

为避免工作量分配不均,研究了考虑工作量均衡的成品油二次配送车辆路径问题.以总配送成本极小化和不同车辆路径长度之差极小化为目标,建立了双目标混合整数规划模型;并设计了变邻域禁忌搜索启发式算法.利用改进的Solomon_Il 插入算法求出使总配送成本尽量小的初始解;再利用变邻域禁忌搜索算法改进初始解,得到近似最优解.模拟计...     

求解柔性作业车间调度问题的一种新邻域结构

针对柔性作业车间调度问题(flexible job-shop scheduling problem,FJSP),提出了一种新的邻域结构,该邻域结构保证任意一次邻域移动可以改进当前解,从而显著地缩小了邻域规模.在此基础上,在求解FJSP问题的禁忌搜索算法中,设计了基于该邻域结构的两级邻域搜索策略,该策略既增加了邻域搜索的有效性,又保证了最优解的连通性.最后,针对69个FJSP的Benchmark问题进行了测试,实验结果验证了新邻域结构的有效性,并更新了 4个Benchmark问题的历史最优解.     

成像卫星集成调度的变邻域禁忌搜索算法

探讨了一类涉及多星、多地面站的成像卫星系统集成调度问题,要求从可能过度订购的卫星观测需求中,选择一个能够无冲突完成的任务子集,并为相应的观测和数据下传活动安排资源和时间,以最大化对所有用户需求的总体满足程度.建立了该问题的变体形式车辆路线问题模型,设计了改进型和调整型两类邻域结构,并提出了一种变邻域禁忌搜索算法.通过交替使用两类邻域结构,增强了算法对解空间的探索能力和规避局部极值的能力.测试算例的计算结果和与其它算法的比较表明,该算法能够在相近的计算时间内显著改善求解质量.     

基于离散状态转移算法的无等待流水车间调度研究

针对制造行业中广泛存在的无等待流水车间调度问题,提出一种改进的离散状态转移算法进行求解。基于流水车间调度问题的特性,设计工件的编码方式,采用基于工件加工时间标准差为优先级的NEH(Nawaz-Enscore-Ham)方法构造初始解,设计基于插入和交换的多邻域组合搜索策略以提高初始解的质量;提出一种基于群状态的离散状态转移算法,并利用带二次状态转移操作的三种离散操作算子扩大算法的搜索范围;为进一步提高离散状态转移算法的求解性能,设计了基于莱维飞行的破坏重构局部搜索方法,对全局搜索发现的优质解进行细致搜索。仿真实验表明,改进的离散状态转移算法能够有效求解无等待流水车间调度问题。     

基于变邻域分布估计算法的数传资源配置优化

分析了地面站数传资源分配中的影响因素, 建立了问题的约束优化模型, 提出了变邻域搜索与分布估计相结合的优化算法. 算法在概率模型和种群个体两个层次分别设计了邻域结构, 以提高算法的全局搜索能力和局部优化能力, 并避免优化过程陷入局部极值. 构建了变邻域分布估计算法的优化流程, 推导证明了算法的收敛性. 利用仿真算例分别对算法性能及控制参数选择进行了分析, 实验结果表明, 算法能够有效地解决数传资源配置优化问题, 且求解精度较高.     

基于改进蚁群优化的多目标资源受限项目调度方法

多目标资源受限项目调度是一类典型的NP难组合优化问题,具有广泛的实际应用背景.本文提出了一种带局部搜索的改进蚁群优化算法用于求解多目标资源受限项目调度问题,优化指标为最小化项目工期和资源投资.首先,采用改进的蚁群优化算法获取Pareto解集;其次,通过基于带逻辑约束的Insert和Swap邻域搜索方法对已获得的非支配解进行局部搜索,进一步提高算法的性能;最后,基于PSPLIB国际标准测试集的数值仿真实验与现有最好的算法比较,验证了所提算法的有效性和高效性.     

果蔬采后分级和预冷车辆协同调度模型与算法

新兴的移动式分级、预冷技术应用于果蔬田间采后处理,有助于降低采后损耗,也催生了采后“最先一公里”冷链物流环节协同运作优化问题。以采后分级、预冷环节为例,综合考虑果蔬最佳预冷时间、先分级后预冷的服务顺序等特有协同情景,构建了移动式分级预冷资源协同调度优化模型。与现有模型不同,本研究考虑延迟预冷对果蔬新鲜度的特殊影响,设计了延迟预冷成本函数,在保障产品质量的同时最小化服务运作成本。设计混合遗传算法对模型进行求解,该算法融合了遗传算法与邻域搜索算法,增强混合算法的局部和全局搜索能力。其中,结合问题的双需求特点及关键协同约束,设计了基于双序列的解的表达方式、基于最佳插入策略的交叉算子以及基于三阶段邻域搜索的变异操作,以提高算法的收敛速度与求解质量。通过与标准遗传算法和变邻域搜索算法对比,验证了本文算法在求解大规模算例时可以更快收敛到更高质量的解。基于陕西省洛川县水蜜桃产业的分级预冷数据证明了模型的合理性。本研究有助于把协同运作优化思想引入果蔬采后“最先一公里”冷链物流环节,为降低我国果蔬采后损耗提供创新性解决思路。     

求解多车场车辆路径问题的分散搜索算法

提出了一种求解多车场车辆路径问题(Multi-depot Vehicle Routing Problem,MDVRP)的分散搜索算法(Scatter Search,SS).该算法基于顾客信息进行编码,采用扫描算法(Sweep algorithm)与最优划分过程产生待选解集;通过启发式规则选择不同解包含的弧来生成新解;并由2-交换、2-交换*及最坏移出-预测插入启发式三种局部搜索策略构成迭代下降算法对解进行改进.通过采用文献中随机生成的小规模数据及MDVRP的Benchmark问题对算法进行测试,验证了算法的有效性.     

基于业务外包的集装箱港口车辆调度问题

针对集装箱港口自身运输车队能力的限制,提出了一类基于业务外包的车辆调度模型并对其求解方法进行研究。在详细分析集装箱港口各种业务订单特性的基础上,依据作业订单信息对集装箱港口作业任务进行分类;抽象出了描述此类基于业务外包的车辆调度问题的数学模型并提出一种业务外包定价策略,设计了一种禁忌邻域搜索求解算法;通过对实际调查数据进行处理验证了该模型和算法的有效性,通过与其他算法处理结果进行对比验证了所设计的邻域搜索算法的优越性;最后通过对实验结果数据进行统计分析,得出了一些对集装箱港口作业有实际指导意义的业务外包规则。