论文阅读|《基于重力装载的自适应随机算法求解多箱型三维装箱问题》

《基于重力装载的自适应随机算法求解多箱型三维装箱问题》

                                  计算机集成制造系统/2020/北京科技大学

多箱型装箱问题的定义为:已知一组数量有限且三维尺寸不同的待装载货物,有一组不同三维尺寸且价值不同的可选箱型,选择单个或多个箱子在满足装载要求的情况下将货物装载完毕,使选择的箱子总价值最小。

1 选箱模型的建立

货物的6种摆放规则

 

2 算法介绍

      异构型强的货物如果采用分层装载,则将导致 层间有很多剩余空间。本文提出一种新的重力式空间搜索策略,其 弱化“层”的 思 想,不明显区分每一层,通过模仿重力作用进行空间搜索,优先选择较低的支撑平面,以当前情况为基础作最优选择,而不考虑整体上各种可能的情况,不需要回溯,大大缩短了 计算时间。装载过程可以看作为从一维到二维再到三维的 过 程,重力式空间搜索主要在二维和三维方向。

       自适应随机算法是建立在重力式空间搜索策略上的一 种串行求解算法,在初始装载过程上具有随机性,包括初始箱型的选择和首件装入货物的选择,在已装载货物的基础上选择新的装载空间,并动态更新可选空间集合,根据即时更新的装载空间得到候选装载货物集合,再根据最佳货物选择规则得到装载货物,摆放时结合空间和货物选择摆放方向,空间与货物之间 相互反馈,自动调整。

(1)一维过程

一维方向的装在过程沿着X轴方向装载

(2)二维过程

二维方向即在箱子底面的装载,将XOZ平面看作地面。在重力作用下,货物总会摆在尽可能低的位置。

(3)三维过程

将XOZ平面看作地面,在底面已摆货物的基础上寻找支撑面,候选支撑面Z的坐标 集合记为P,选择最小的Z。

3 改进的粒子群算法

算法步骤:

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