多舱共配绿色车辆路径问题的改进变邻域搜索算法

针对社区团购前置仓配送场景中“多中心、高时效、多品类、高排放”难题,本文提出多车场带时间窗的绿色多舱车车辆路径问题(MDMCG-VRPTW),构建混合整数线性规划模型,并设计改进的变邻域搜索算法(IVNS)实现求解.采用两阶段混合算法构造高质量初始解.提出均衡抖动策略以充分探索解空间,引入粒度机制以提升局部搜索阶段的寻优效率.标准算例测试结果验证了两阶段初始解构造算法和IVNS算法的有效性.仿真实验结果表明,模型与算法能够有效求解MDMCGVRPTW,且改进策略提高了算法的求解效率和全局搜索能力.最后,基于对配送策略和时效性的敏感性分析,为相关配送企业降本增效提供更多决策依据.

混合遗传变邻域搜索算法求解柔性车间调度问题

针对考虑生产成本的柔性作业车间调度问题(flow job shop scheduling problem, FJSP),以完工时间与加工成本为优化指标,提出一种求解FJSP的混合遗传变邻域搜索算法。根据个体适应度对种群分割,结合自适应交叉概率改进子代种群产生方式;设计两种邻域结构增强算法的局部搜索能力;提出一种基于动态交叉变异概率的优化算法流程提高求解效率。运用提出的算法求解基准实例与实际问题测试,验证了算法的有效性。

基于遗传-变邻域搜索算法的堆垛机作业调度优化

基于缩短自动化立体仓库中堆垛机完成货物出入任务时间的目的,建立了堆垛机作业调度的作业时间模型,通过修补机制、校正机制和遗传-变邻域搜索算法的优化方法,使得在优化的过程中,确保出入库任务序列的长度相等,并能够复用同一批作业任务中因出库作业产生的空货位。12组作业任务的仿真实验结果表明,相较于变邻域搜索算法,遗传-变邻域搜索算法的收敛速度更快,其中3组作业任务解的质量更高,总耗时和相对耗时的优化率分别为11.57%~21.56%和35.85%~68.89%,且复用空货位可以缩短堆垛机的作业时间。

基于改进变邻域搜索的多隔室车辆路径优化算法

为了研究多隔室车辆路径优化问题,建立最小化配送距离数学模型,提出一种改进变邻域搜索算法进行求解。基于变邻域搜索算法框架,设计了多起点寻优机制,运用扫描法构造初始解,设计了Shaking过程与全局扰动过程进行邻域解空间探索,提出还原及再分配策略探寻解空间中不可行区域,结合贪婪算法和多种混合算子设计了Local Search过程的子路径内及子路径间搜索优化机制以展开局部搜索,应用最大迭代次数停止准则结束循环并保留最优解。通过改编算例的实验及对比分析表明,针对多隔室车辆路径优化问题特点设计的改进变邻域搜索算法能够在合适的时间内规划出更合理的配送路径,获得更稳定的高质量解,达到更明显的优化效果。

基于粒子群优化和变邻域搜索的混合调度算法

提出了用于解决作业车间调度问题的离散版粒子群算法。该算法采用基于工序的编码和新的位置更新策略,使具有连续本质的粒子群算法直接适用于调度问题。同时,针对粒子群算法容易陷入局部最优的缺陷,利用粒子群算法和变邻域搜索算法的互补性能,设计了粒子群-变邻域搜索算法、改进的粒子群算法、粒子群-变邻域搜索交替算法和粒子群-变邻域搜索协同算法4种混合调度算法。仿真结果表明,混合算法能够有效地、高质量地解决作业车间调度问题。

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。

以提高生产率的流水线转单元的变邻域搜索

为了探索通过流水线向单元转换的方式来提高生产效率的有效方法,研究了在不增加劳动时间的前提下,通过流水线向单元转化来提高生产效率,即降低产品的流通时间。为了降低流水线向单元转化的多目标模型复杂度,提出了将劳动时间作为约束条件而只考虑最小化产品流通时间的单目标模型。鉴于流水线向单元转化是一个NP-hard问题,针对模型的特点,提出了基于变邻域搜索的算法。通过大量的计算实例,验证了流水线向单元转化可以在不增加劳动时间的前提下有效地提高生产效率,并依据实验结果给出了如何进行单元构造以提高生产效率的建议。

变邻域搜索算法综述

变邻域搜索算法(Variable Neighborhood Search,VNS)作为一种新的元启发式算法,已初步成功地用于解决优化问题,尤其是对于大规模组合优化问题效果良好。对VNS的扩展研究层出不穷,并将其成功地应用到旅行商问题、车辆路径问题、调度、图着色等问题中。简述了经典的元启发式算法,并依次论述了优化问题,VNS算法起源,VNS算法原理,VNS算法分析,扩展的VNS分析,VNS在初始解构造、邻域结构构造、局部搜索和停止准则几个方面的改进方法,针对不同版本的VNS归纳了其在各种优化问题应用情况。基于对改进的VNS的分类,从算法自身研究角度和实际应用角度提出了未来研究方向。

改进变邻域搜索算法求解动态车辆路径问题

针对动态车辆路径问题DVRP(Dynamic Vehicle Routing Problem)的优化问题,提出一种改进算法。该算法在分析路径寻优问题的局部特性的基础上,利用变邻域搜索算法VNS(Variable Neighbourhood Search)对路径空间进行"局部探索",结合变异机制对路径空间进行"全局开采",最后根据近邻优先原则将动态路径片段安插到适宜的路径中。实验结果验证了算法的有效性。

接运公交网络设计的多目标优化模型及遗传变邻域搜索求解算法

为了使接运公交网络更好地为轨道交通车站集散客流服务,将其作为研究对象,提出了接运公交网络的优化方法.考虑接运公交网络服务的需求量与接运公交供给密切相关、接运公交发车时刻与轨道交通车辆到站时刻构成有序衔接,以接运公交服务的乘客量最大化、接运乘客平均成本最小化、运营成本最小化为优化目标,构建了接运公交网络的多目标优化模型.为求解模型,设计了利用产生式方法获得Pareto解集的遗传-变邻域搜索算法.将设计的遗传-变邻域搜索算法与遗传算法、精确算法分别进行比较,通过算例验证了模型与算法的有效性.

求解单行布局问题的一种变邻域搜索算法

设施布局问题对于企业内部的物流合理化起着重要作用,单行布局问题作为设施布局问题的一个典型特例,属NP-hard问题,常规方法难以精确求解。针对单行布局问题的复杂性,提出了一种改进的变邻域搜索算法进行求解。首先构建单行布局问题的数学模型,然后分析模型并构造一种有效的初始解;针对问题特征,设计了4种邻域结构,该邻域结构采用了从简单到复杂的推进搜索机制;改进了局部搜索算法并对邻域结构进行搜索;最后进行了实例验证,并与多种经典算法进行了对比,结果表明,所提变邻域搜索算法可在短时间内得到单行布局问题高质量的近优解。

面向柔性作业车间调度问题的改进变邻域搜索算法

针对柔性作业车间调度问题的特点,提出一种求解该问题的改进变邻域搜索算法。结合问题特点设计合理的编码方式,采用遗传算法进行最优解搜索,将搜索的结果作为变邻域搜索算法的初始解,以提高初始解的质量。为提高局部搜索能力,设计3种不同的邻域结构,构建邻域结构集以产生邻域解,保证邻域解的搜索过程中解的可行性以提高求解效率。针对一系列典型的柔性作业车间调度问题的实例,运用所设计的改进变邻域搜索算法进行测试求解,并将计算结果与文献中其他算法的测试结果进行比较,验证了所提出方法求解柔性作业车间调度问题的可行性和有效性。

求解护士排班问题的变邻域搜索算法

变邻域搜索算法是求解护士排班问题的一个有效算法,其扰动方法对算法性能有显著影响。为提高护士排班问题中护士的满意度,提出一个改进的变邻域搜索(IVNS)算法。该算法使用了三种邻域结构,而且当使用任意的邻域都不能进一步改进当前解时,设计了一个对当前最优解进行扰动的方法,即在排班期间内随机地选择两天,在不违反硬性约束的条件下选出一组值班护士并交换他们在这两天中的班次。在2010年举行的第一次全球护士排班大赛提供的一组公共测试集上与一个混合变邻域搜索(HVNS)算法进行了比较,在Sprint-early、Medium-early和Long-early组算例上的结果表明,IVNS算法的最优值至少不劣于HVNS,而平均值均优于HVNS;IVNS算法的最大方差为0.72,波动范围小,求解性能稳定。IVNS的扰动方案对现有方案的扰动较小,能有效跳出当前局部最优,增强变邻域搜索算法的优化能力,与HVNS算法相比,其求解性能更优。

求解VRPBTW的变邻域搜索算法

以电子商务环境下物流配送为背景,建立了带有时间窗和回程载货约束的车辆路径问题优化模型,设计了改进的变邻域搜索求解算法.该算法采用改进的Braysy顺序插入法生成问题初始解,再根据变邻域搜索算法机制应用4种不同搜索范围的局域搜索算子对初始解进行改进.通过对多个算例的求解实验,并与采用一般流程的变邻域搜索算法进行比较,结果表明所提出的变邻域搜索算法的求解效果明显优于采用一般流程的变邻域搜索算法,是求解该类问题的有效算法.

两级定位—路径问题的路径重连变邻域搜索人工蜂群算法

为适应物流需求从少品种大批量到多品种少批量的转变,建立了两级定位—路径问题的数学模型,提出求解该问题的路径重连变邻域搜索人工蜂群算法,即在基本人工蜂群算法中嵌入近年来广泛应用于组合优化问题求解的两种启发式搜索策略——变邻域搜索和路径重连。采用Lingo求解小规模两级定位—路径问题;选取三组较大规模的两级定位—路径问题,分别采用基本人工蜂群算法、路径重连人工蜂群算法、变邻域搜索人工蜂群算法和路径重连变邻域搜索人工蜂群算法进行求解。结果表明,所建数学模型是正确的,所提算法不但能够取得更好的优化结果,而且具有更好的收敛性。

基于改进变邻域搜索算法的成型机分批重调度优化

针对成型机故障和工单交货期提前两类事件,提出一种基于改进变邻域搜索算法的分批重调度方法,基于最小分批原则和非等量分批原则对工单进行批量划分,考虑重调度过程的稳定性与准时性,建立数学模型。设计一种改进的变邻域搜索算法(VNS),通过构建转移邻域和叠加邻域两种邻域结构,提高了搜索的收敛速度和寻优能力。最后以某磁性材料成型车间作为实例进行验证。结果表明,所提重调度方法能够在保证工单准时交付的基础上,提高成型机利用率,为工厂的实际生产决策提供参考。

基于变邻域搜索算法的物流配送系统集成优化研究

本文针对物流配送系统集成优化问题,考虑取货和送货两种业务的配送情形下仓库和车辆的容量上限约束,构建包括仓库的开放成本、配送成本以及容量溢出成本的非线性混合整数优化模型,设计变邻域搜索启发式算法对模型进行求解。算法通过泰森多边形确定位置上的初始订单分配,再通过扫描半径及消费者数据结构标识实现邻域搜索,改进算法对解决方案进行迭代更新,完成优化求解。最后通过对辽宁宅急送取/送一体化物流配送案例进行数值分析,验证算法可行性和有效性。

用差异进化和变邻域搜索解决无等待流水线调度问题

提出了解决无等待流水线调度问题的离散差异进化(DDE)算法和变邻域搜索(VNS)算法。与标准差异进化(DE)算法不同,DDE算法采用了基于工序的编码和新的个体生成方法,因而能直接用于求解生产调度这类复杂问题;VNS算法采用多重移动邻域以提高性能。为了进一步提高求解质量,将DDE和VNS结合,得到三种混合算法:DDE—VNS、DDE_(VNS)和DDE&VNS。仿真试验表明:上述算法都是有效的,混合算法优于单一算法,VNS、DDE—VNS、DDE_(VNS)和DDE&VNS等4种算法优于国际上同类研究的最新成果。

面向动态车辆路径的改进变邻域搜索算法

为了切实求解带时间窗的车辆动态路径问题,提出一种改进变邻域搜索算法,并建立了相应数学模型。算法运用聚类方法完成客户分配和路线规划的初始解构建。插入-交换混合算子实现抖动过程,提出后优化过程改进解空间,并采用最佳改进策略实现算法在求解质量和运行时间上的最佳平衡,引入模拟退火思想控制新解接受、地理位置分布等,并对路径选择进行了分析。通过与其他算法的实验结果比较表明该算法的可行性和高效性。

解决无等待流水线调度问题的变邻域搜索算法

提出了解决无等待流水线调度问题的变邻域搜索调度算法。采用基于自然数编码的工件序列表达问题的解,采用多重Insert移动邻域和多重Swap移动邻域作为变邻域搜索的两种邻域结构。多重移动有利于算法向包含较优解的区域搜索,因而有较高的求解质量和效率。仿真实验证明了变邻域搜索算法的有效性。