遺傳算法在物流系統(tǒng)優(yōu)化中的應(yīng)用研究.pdf

1、物流已被認(rèn)為是繼降低原材料消耗和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率之后的“第三利潤(rùn)源”。通過(guò)優(yōu)化物流系統(tǒng)，可以降低物流成本，從而增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。因此，研究物流系統(tǒng)中的優(yōu)化問(wèn)題，具有十分重要的意義，是國(guó)內(nèi)外研究的一個(gè)熱點(diǎn)。 庫(kù)存成本與配送成本是物流系統(tǒng)的核心成本，在物流總成本中占據(jù)了很大的比例。如果能降低庫(kù)存成本與配送成本，就能有效地降低物流成本。 遺傳算法是一種應(yīng)用很廣泛的智能優(yōu)化算法，本文對(duì)遺傳算法進(jìn)行了分析研究，針對(duì)遺傳算法的一

2、些缺陷提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法。在上述研究基礎(chǔ)上，本文基于遺傳算法，研究了物流系統(tǒng)中的庫(kù)存優(yōu)化問(wèn)題及車(chē)輛路徑問(wèn)題。本文將庫(kù)存仿真優(yōu)化問(wèn)題與車(chē)輛路徑問(wèn)題都看作是組合優(yōu)化問(wèn)題，并應(yīng)用遺傳算法進(jìn)行求解。 本文的主要研究工作及貢獻(xiàn)可歸納如下： (1)對(duì)隨機(jī)庫(kù)存系統(tǒng)建立了基于離散事件系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真模型。用系統(tǒng)仿真方法求解最優(yōu)庫(kù)存策略時(shí)，其難點(diǎn)之一在于仿真的優(yōu)化。為此，本文將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和遺傳算法相結(jié)合，應(yīng)用遺傳算法來(lái)優(yōu)化模型的控制

3、參數(shù)，即獲得最優(yōu)的庫(kù)存控制策略。針對(duì)隨機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了候選解收集器，它能夠收集在仿真優(yōu)化過(guò)程中產(chǎn)生的Pareto解；提出了M精英選擇算子，用于保護(hù)潛在的最優(yōu)個(gè)體，使它們?cè)诮徊?、變異算子中不被破壞。針?duì)兩種常用的庫(kù)存控制策略進(jìn)行了仿真優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明本文提出的仿真優(yōu)化方法是有效的。 (2)旅行商問(wèn)題(TSP)是車(chē)輛路徑問(wèn)題的子問(wèn)題。為了求解TSP問(wèn)題，研究了常用于TSP問(wèn)題的三種交叉算子的優(yōu)化效果，提出了一種求解TSP問(wèn)題

4、的高效混合遺傳算法HGA-TSP。在該算法中以變形的OX算子作為交叉算子，以2-opt算法作為遺傳算法的變異算子；提出了K近鄰點(diǎn)集的概念以縮減搜索空間并提高算法的時(shí)間效率。 (3)將單配送中心，多輛運(yùn)輸車(chē)且無(wú)約束的車(chē)輛路徑問(wèn)題建模成具有總路徑長(zhǎng)度最短、子路徑長(zhǎng)度均衡性好這兩個(gè)目標(biāo)的雙目標(biāo)多旅行商問(wèn)題(MTSP)，并基于HGA-TSP算法，研究了三種求解上述問(wèn)題的解決方案。 (4)對(duì)于帶能力約束的車(chē)輛路徑問(wèn)題(CVRP)，

5、提出了一種新的雙層染色體編碼方案和一種子路徑交換算法。雙層染色體編碼方案不需要預(yù)先知道最優(yōu)解所需要的車(chē)輛數(shù)，并能確保染色體不違反能力約束，這更適合求解實(shí)際物流配送系統(tǒng)中的車(chē)輛路徑問(wèn)題。此外，相對(duì)于常用的單層染色體編碼方案，該編碼方案還能降低搜索空間的大小，從而提高搜索效率并降低計(jì)算時(shí)間。子路徑交換算法可以有效提高遺傳算法的求解精度。基于上述雙層染色體編碼方案和子路徑交換算法，設(shè)計(jì)了兩種求解CVRP問(wèn)題的混合遺傳算法，分別是HGA-CVR

6、P算法和HGA-SE-CVRP算法。 (5)對(duì)于帶時(shí)間窗約束的車(chē)輛路徑問(wèn)題(VRPTW)，首先改進(jìn)了雙層染色體編碼方案，以便在編程實(shí)現(xiàn)時(shí)更方便地進(jìn)行子路徑的處理。然后研究了遺傳算法與鄰域搜索算法的結(jié)合方式，在遺傳算法中引入了帶克隆操作的鄰域搜索算子。最后提出了一種求解VRPTW問(wèn)題的新型混合遺傳算法HGA-VRPTW。 (6)綜合應(yīng)用了面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)、多線(xiàn)程、UML等先進(jìn)的軟件開(kāi)發(fā)方法與技術(shù)，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了VRP仿真實(shí)驗(yàn)室，這