动态连续设备布局问题的启发式算法研究

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本文以企业生产中车间设备的布局规划为背景,研究动态连续设备布局问题。动态连续设备布局问题是一种多阶段的连续车间内的布局优化问题,属于NP(Non-deterministic Polynomial)难度问题。此类问题难以使用确定性算法求得问题的最优解。然而由于其在制造业中的重要意义,所以寻找其最优布局或近似最优布局也十分重要。首先建立问题的数学模型,包括确立其约束条件与目标函数;然后采用具有全局搜索能力的启发式算法对该模型进行求解;最后进行算法验证。具体研究的内容如下:(1)研究求解动态连续设备布局问题的启发式Wang-Landau算法。Wang-Landau算法是一种改进的蒙特卡罗算法。通过将Wang-Landau算法与空位点放置策略、外推移动策略以及内压移动策略相结合,提出一种基于Wang-Landau抽样的启发式算法。通过4组测试算例对算法进行验证,实验结果表明了所提出的算法在求解动态连续设备布局问题上的有效性。(2)研究求解设备面积可变的动态连续设备布局问题的启发式禁忌搜索方法。首先将设备与车间边界均想象为具有弹性的物体,通过挤压弹性力相互作用原理以解决设备间的嵌入问题,并采用梯度算法实现该过程。其次将禁忌搜索算法中禁忌对象与接收准则进行改进,并结合空位点放置策略,提出一种基于禁忌搜索的启发式算法。通过3组算例验证算法,实验结果表明所提方法在求解该问题上是有效的。
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