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蚂蚁算法的杂交改进

张新华  
【摘要】:生产调度问题,即对生产过程进行作业计划,是指产品在制造过程中,在满足各种生产约束的前提下,实现人力、材料、机器等共享资源的有效配置及使用顺序,以达到生产费用最低的目的。有效的调度方法和优化技术的应用,可大大提高生产效率和资源利用率,进而增强企业的竞争能力。 蚂蚁算法是意大利学者M.Dorigo受蚂蚁等社会性昆虫的行为方式启发而提出的一种全新的并行式算法。蚂蚁算法模仿了自然界中蚂蚁间相互协作以优化群体行为的方式,并具有应用简单、便于实现、鲁棒性强等特点,已成功应用于组合优化、工程设计等不同领域。 然而蚂蚁算法在求解大规模组合优化问题中显示了其容易陷入局部极小值的缺陷,为此本文选择了将蚂蚁算法和模拟退火算法进行杂交以改进算法性能。首先,文章介绍了生产调度问题,包括调度问题简介、特性和加工性能指标的描述。其次介绍了蚂蚁算法的生物学机理、算法流程,并详细介绍了Max Min AntSystem。然后重点阐述蚂蚁算法的具体操作以及参数选择,将蚂蚁算法与模拟退火进行杂交的操作、算法流程。最后针对21个Rec类FlowShop问题进行实证分析,分析了该类问题的拓扑空间特性以及杂交算法性能的改进情况。 本文提出的杂交蚂蚁算法策略结合了蚂蚁算法和模拟退火算法各自的特点,使两种算法的搜索能力得到相互补充,弥补了各自缺点,是一种优化能力、效率和可靠性较高的优化方法。对解决现实流水线生产中的产品排序具有一定的实际意义。


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