人工蜂群优化及其在资源管理中的应用

《人工蜂群优化及其在资源管理中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、人工蜂群优化及其在资源管理中的应用李俊青王永桑红燕高幵周韩玉艳孟涛聊城大学计算机学院山东师范大学信息科学与工程学院近年來，各种智能优化算法得到Y广泛推广和应用，人工蜂群优化作为其屮的一种典型算法被成功应用到工业界和制造业，譬如求解钢铁生产调度问题、供应链优化过程、交通问题等.本文首先对人工蜂群优化算法进行描述，并分析了该算法的收敛性.其次，对人工蜂群优化算法在各个领域的应用进行归类总结.最后，分析了讨论了人工蜂群优化如何疲用于教学设计，以推动人工智能在教学改革屮的应用.关键词：人工蜂群优化;智能优化算法;收敛性;教学设计;表示初始解

2、集.3人工蜂群算法研宄进展3.1针对连续优化问题求解Karaboga和Basturk£jJ_针对多维数值优化问题，对比了ABC、DE、PSO和EA等多种算法，验证了AB^法的有效性.Kang等M融合标准单纯形算法和ABC算法，用于求解反演分析问题(inverseanalysisproblem).Alatas［9］针对全局数值优化问题，给出了混沌ABC算法求解.Omkar等［10］给出了一•种H标八BC优化算法，用于求解组合结构的设计问题.Karaboga和Akay［11］针对约束优化问题，给出了改进的ABC算法.Akay和Karab

3、oga£j^l设计了一种改进的ABC算法,用于求解实参优化问题.研宄表明，基本ABC算法主要应用于求解连续优化问题,如何采用ABC算法解决离散优化问题是一个研宄热点.3.2针对算法改进Banharnsakun等［13］改进Y棊本ABC算法屮的跟随蜂策略，全局最好解用于在全体解中共享，以提高算法收敛能力.同时，每次迭代过程中，调整蜜蜂的搜索范围半社，提高了算法全局搜索的能力.Karaboga和0zturk［14］针对ABC算法进行聚类分析，验证了算法的收敛能力.Ozturk等结合遗传算子，改进了ABC算法的收敛能力和搜索性能.3.3针

4、对优化调度问题求解近年来，ABC算法被广泛用于求解各种优化调度问题，典型的应用括资源有限的项B调度问题［15］、带奋吋间窗的旅行商问题II虹、低空航空器0标识别问题［17］、无人作战飞行器路径规划问题可靠性冗余分配问题［19］、设计和制造中的鲁棒优化问题［20］等.在求解车间调度问题中，ABC算法也得到了一定应用.Huang和Lin［21］针对开放车间调度问题，给出了基于空闲时间过滤机制的ABC算法.Pan等［22］给出了自适应邻域结构的ABC算法框架;Sang等拉虹研究了最小化总流经吋间的批量流水线调度问题;Al-SalamahX

5、M则针对不同批次大小的单机批量调度问题，给出丫基于约束二进制的ABC算法.针对柔性作业车间调度问题:文设计了一种多目标ABC优化算法;进一步，Li等［26］给出了基于Pareto文档集的多目标ABC算法，用于求解带设备维修约朿的FJSP问题;Gao等位立则研究了带有订单插入的FJSP问题.晏晓辉等则针对铜板带熔铸作业调度问题，给出了一种多目标ABC算法.Stmdar等针对无等待作业车间调度问题，给出了多种邻域结构的ABC算法.4人工蜂群优化在资源管理中的应用4.1人工蜂群优化在排课设计中的应用排课是教学中的一项非常重要的工作，涉及学

6、生、教室、教师等多种因素，包含诸多约束条件和目标，因而复杂的排课任务可以认为是一种NP难问题［30］.解决此类问题的有效方法包括确定性算法，譬如分支定界方法、迭代搜索算法等.随着智能优化算法的推广和应用［30,31］，元启发式方法在排课系统中得到了越来越多的应用和推广，如粒子群优化算法［31］、离散型荧火虫算法［32］等.通常，排课系统的主要约束包括:一位教师同一基本教学时间段只能在一个班级上课;一个班级在同一棊本教学时间段只能上一位教师的课;一个教室在同一棊本教学时间段只能有一个教师上课.另外，由于个别教师的特殊要求，还需要加入一

7、些软约束条件，譬如，重要的专业课程最好安排在黄金时间段，教师不要连续长时间教授课程等.优化的目标是教师的满意度、学生的满意度达到最大化，同时满足各项约束条件.采用人工蜂群优化算法设计排课系统，核心工作如下：（1）编码问题.本文给出的方法是，建立两个向量，即课程向量和教师向量.课程向量以课程代号为编码基本元素，课程代号的有序排列作为排课系统的一个既定方案，如｛CbC2,C3，…，CJ代表m门课的一个排列次序，即一个课程向量.教师向量以教师编号为编码基本元素，如｛TbT2,T3，…，T丄代表n位教师的一个排列次序，即一个教师向量.（2）

8、解码方案.解码的基本过程是，从课程向量屮提取一门课，对应位置选择一位教师，从空闲教室中选择一个教室.但上述解码过程中，有可能存在非法编码问题，如对应的教师无法胜任所选的课程.此时，应该融合修复方案，即选择另外一个教师选择这门课程.（3