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Learning-based hyper-heuristic algorithm for space-free multi-row facility layout problem
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AI
DOI：10.1007/s11227-025-08150-5.png)
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摘要
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为有效降低物料搬运成本，我们研究了走廊分配问题的一个推广：空间自由的多行设施布局问题。针对空间自由的多行设施布局问题，提出了一种新的混合整数线性规划模型。该模型旨在满足现代制造系统中复杂车间布局的实际需求，并纳入了相关运营约束。应用CPLEX精确求解器求解小规模实例以验证模型的准确性。为应对NP-hard特性，我们提出了一种基于奖励机制的强化学习超启发式算法。算法框架分为两层。低层启发式算法由七个简单高效的算子组成。学习过程基于解的质量，作用于低层启发式算子的得分。基于奖励机制的高层策略根据得分自动选择最合适的低层启发式算子。此外，还引入了蒙特卡洛接受准则，以自适应地调整低层启发式算子的得分。将三种不同的超启发式策略应用于求解不同规模的基准实例。与两种对比算法相比，所提算法在54个实例中实现了53个更优的目标值。并将实验结果与不同算法及相关文献中的方法进行了比较。对于36个产生相同目标值的案例，计算时间相比已有方法减少了约4至900倍。结果表明，所发展的方法在求解空间自由的多行设施布局问题时稳定高效。最后，该方法应用于一个车间布局案例，结果显示了解质量的提升。
Keyword:
Space-free multi-row facility layout problem
Mixed-integer linear programming model
Hyper-heuristic algorithm
Reward mechanism
Learning
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0
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