概要:本章介紹了造船企業跨車間集成作業計劃問題的NP性質,分析了遺傳算法(GA)、蟻群算法(ACO)這兩種近期發展迅速的智能算法的尋優原理及特點,介紹了一種結合這兩種算法的組合智能算法(GA.ACO)的算法流程,提出了一種新的組合智能算法(HACO),並給出了其算法流程。

由於2階段以上的FSP等基本作業計劃問題即屬於NP問題[19],而本書所研究的造船企業跨車間集成作業計劃問題更為複雜,因此其顯然屬於NP問題。對於NP問題,必須采用啟發式規則或智能優化算法進行求解,其中智能優化算法比啟發式規則具有更好的尋優精度,而組合智能算法往往又比單個智能算法具有更好的尋優性能[75~77]。本書將在現有智能優化算法的基礎上,開發一種新的組合智能算法進行問題求解,並與原來的算法進行性能對比。鑒於本書第4章至第6章都將采用這些算法,因此這章給予統一介紹。

清華大學的金鋒等[104]、北京航空航天大學的段海濱等[105]指出,在現代智能算法中,ACO算法和GA算法是20世紀末發展起來的兩種新型算法。它們均是基於對原有信息的更新進行尋優。ACO算法采用正反饋原理,加快了進化過程,並且其具有很強的並行性,個體之間不斷進行信息交流和傳遞,有利於發現較好解。單個個體容易收斂於局部最優,多個個體通過合作,可很快地收斂於解空間的某一子集。ACO算法存在的問題是容易出現停滯現象,即搜索進行到一定程度後,所有個體所發現的解完全一致,不能對解空間進一步進行搜索。遺傳算法是通過對染色體進行遺傳操作,使其適應值得以更新。清華大學的王淩等[107]認為,GA算法具有快速隨機的全局搜索能力,但對於係統中的反饋信息利用卻無能為力,當求解到一定範圍時,往往要做大量、無為的冗餘迭代,求精確解效率低。

本書將組合GA算法和ACO算法這兩種智能算法構建混雜蟻群算法,充分發揮GA算法並行搜索、魯棒性強、適應性廣和搜索效率高等優點,以及ACO算法的智能搜索、全局優化、分布式計算、穩健性強、易與其他方法結合等優點,達到運算效率高、運算結果集中度和滿意度高的效果。下麵先分別介紹ACO算法和GA算法的原理、特點等,然後再介紹其組合算法。