不等面積設(shè)施布局問題的多目標粒子群算法研究

發(fā)布時間：2020-07-07 21:59

【摘要】：布局問題(Layout Problem)是指將多個待布物在給定的空間內(nèi)進行布局規(guī)劃,滿足一定的布局原則和約束條件,從而使設(shè)計目標得到優(yōu)化的一類問題。本文以企業(yè)生產(chǎn)中車間設(shè)施布局設(shè)計為背景,主要研究不等面積靜態(tài)設(shè)施布局問題(SFLP)和動態(tài)設(shè)施布局問題(DFLP)的智能求解方法。設(shè)施布局問題由于其求解的復雜性,存在組合爆炸現(xiàn)象,并具有工程系統(tǒng)的繁瑣性,屬于數(shù)學上的NP難度問題,因此此類問題難以用確定性算法求得問題的最優(yōu)解。然而提升生產(chǎn)車間布局的合理性對制造企業(yè)降低生產(chǎn)成本,增強其自身核心競爭力具有重要意義,因此尋找最優(yōu)布局或近似最優(yōu)布局十分重要。本文研究的主要內(nèi)容如下:(1)研究SFLP的多目標粒子群算法。建立數(shù)學優(yōu)化模型,并提出一種改進的多目標粒子群優(yōu)化算法(MOPSO)來求解SFLP。為了提高MOPSO算法的效率,提出一種改進的目標空間分割法,該方法通過控制鄰域拓撲結(jié)構(gòu)來評估粒子的適應度值,并依據(jù)適應度值來選擇粒子自身的歷史最優(yōu)位置和全局最優(yōu)粒子。同時,針對布局問題中設(shè)施之間“互不嵌入”這一特定的約束條件,在算法中增加一種啟發(fā)式構(gòu)形變異策略和基于加速與回退的自適應梯度法的合法化操作,由此得到基于目標空間分割法的多目標粒子群算法(MOPSO-OSD),用以求解SFLP。使用兩類算例對所提的MOPSO-OSD方法進行測試,實驗結(jié)果表明所提出的算法是解決SFLP的一種有效的算法。(2)研究DFLP的多目標粒子群算法。先建立不等面積動態(tài)設(shè)施布局問題的數(shù)學模型,對算法中解的表示方式重新定義,再根據(jù)動態(tài)車間設(shè)施布局問題的特點,對MOPSO-OSD算法加以改進�？紤]到動態(tài)布局過程的多階段的特性同時提高解的多樣性,定義了一種單位搬運費用策略對所有周期的設(shè)施位置進行更新。使用經(jīng)典的動態(tài)設(shè)施布局算例,實際生產(chǎn)應用算例兩類算例對所提的MOPSO-OSD方法進行測試,并將其計算結(jié)果與文獻中其他幾個優(yōu)秀算法進行比較。實驗結(jié)果表明所提出的模型的有效性以及MOPSO-OSD算法在求解DFLP時的可行性。
【學位授予單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP18
【圖文】：

示意圖,最優(yōu)布局,最優(yōu)解,算例

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