[发明专利]一种基于黏菌导航针对制造企业物流的寻优算法

说明书

本发明公开了一种基于黏菌导航针对制造企业物流的寻优算法，首先构建黏菌培养环境，给出黏菌导航寻优的正反馈机制，构建黏菌导航寻优算法，提出启发式规则，设计非最短路径淘汰模型；基于黏菌导航寻优算法，构建车间二次分配问题模型，设计涵盖最小物流量、最大面积利用率和网络交叉拥堵修正参数的多目标函数，设置包括边界约束和间距约束的约束条件，针对制造企业物流系统中的物料搬运问题进行寻优处理。本发明基于黏菌的智能行为，提出一种新的智能仿生算法，本发明的方法可效应用并解决制造企业物流系统路径寻优问题，能够更加准确的对企业未来的物流方案做好预测。

技术领域

本发明属于物流路径的优化设计领域，具体涉及一种基于黏菌导航针对制造企业物流的寻优算法。

背景技术

现代企业物流的复杂性使得大部分企业在解决物流系统设计问题时，往往会考虑人工智能算法，启发式算法和智能仿生算法。作为智能仿生领域的最新热点，黏菌的路径导航寻优的能力正逐步应用于物流路径的优化设计，其设计的路径网络在成本、效率、容错率等方面都具有良好的性能。黏菌导航寻优算法可有效应用并解决制造企业物流系统路径寻优问题，同时算法仍存在着一些缺陷和不足，有效性和实用性仍需要提高。

发明内容

针对现有物流路径优化设计的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于黏菌导航针对制造企业物流的寻优算法。

所述的一种基于黏菌导航针对制造企业物流的寻优算法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：构建黏菌培养环境，培养黏菌的原生质团，进行多食物源黏菌摄食实验，黏菌在把所有食物源通过摄食网络连接在一起时，在平面上使原质团尽量铺开，铺张过程中逐渐形成摄食网络，得到黏菌导航寻优的摄食网络管道模型；

步骤二：基于黏菌导航寻优的正反馈机制，构建黏菌导航寻优算法，提出启发式规则，设计非最短路径淘汰模型；

步骤三：基于黏菌导航寻优算法，构建车间二次分配问题模型，设计涵盖最小物流量、最大面积利用率和网络交叉拥堵修正参数的多目标函数，设置包括边界约束和间距约束的约束条件；

步骤四：针对制造企业物流系统中的物料搬运问题，以无人搬运小车的运行路径为对象，以最短路径长度为目标，以避免冲突碰撞为重点约束条件，构建多辆无人搬运小车的路径寻优模型，实现制造企业物流的运行优化过程。

所述的一种基于黏菌导航针对制造企业物流的寻优算法，其特征在于步骤二中，设计非最短路径淘汰模型的过程为：根据黏菌导航寻优机制的数学表达，能够得知若要得到最优路径，则需要随着时间推移也就是迭代次数的增加，使得较差的路径管道的通导性越来越低，直到低于一个固定值后，视为该管道消失，最终最优管道的通导性将会稳定数值，总流量D只从一条最优路径通过，而达到总流量D的各个节点之间即可连接成一条最优路径；以此构建黏菌算法，具体步骤如下：

1)根据黏菌导航寻优的摄食网络管道模型，获得网络管道的节点及各边管道；

结合黏菌摄食网络中的流体和流量的概念，数学模型采用哈根-泊肃叶公式和基尔霍夫定律；假设节点i和节点j处的压力分别为P_i、P_j，连接两个节点的管道长度为L_ij、半径为r_ij，两节点间的体积流量为Q_ij；假设流动形态为层流，则运用哈根-泊肃叶方程可以得到：

其中，η表示粘滞系数，用来衡量管道的传导性，r表示管道半径；令D_ij的初始为全1矩阵，假设从入点和出点流过的总流量为I₀；根据流量守恒原则，管道中的流量应满足基尔霍夫方程组：