基于微进化机理的动态调度策略优化方法及应用研究

Strategy optimal methods are studied and proposed for the production dispatching adjustment, including the extraction of strategy with fixed structure and strategy without fixed structure, formulation of optimal strategy models, solution of strategy models with microevolution mechanism. The mechanism of genomes on sequence, structure, epigenetic modification, mutation at the transcriptional level and phenotypic evolution factors in the dynamic changed environment, extreme environment, and manual evolution environment are analysed and learned. A new evolution algorithm with microevolution mechanism is designed to meet the demands of dynamic production dispatching problem. The application case study is done with the illustrations from actual transportaton fields such as railway dispatching problems. With the research work, the complexity of the dispatching problem based on strategy optimization will be decreased compared with the traditional methods based on the optimization of decision values. The quality and efficiency of the dispatching adjustment will be improved. The new research methods and theory will be provided to realize the optimization of production operations and increase the adaptability of the dispatching plan.

研究建立一整套基于策略的生产调度调整优化新方法，包括结构固定与不固定的策略提取、策略优化模型构建、以及求解动态策略的智能进化算法等；借鉴微进化中生物适应快速变化环境的基因组在序列、结构、表观遗传修饰、及转录水平上的变异及其影响表型进化的作用机理，改进智能进化算法的基因表述及算法实现过程,包括基因编码结构、算子设计、适应值计算、进化选择机制、参数选择、收敛条件等；并结合交通运输领域动态调度实际案例展开应用研究。为降低调度调整问题复杂性，提高动态生产环境调度调整的质量与效率，实现生产作业组织优化，增强调度计划适应性，提供新的研究手段和理论依据。

研究建立一整套基于策略的生产调度调整优化新方法，包括基于马氏决策过程模型的策略优化方法、基于策略元提取技术的策略优化模型构建方法、基于动态变化环境与策略元映射关系的神经网络方法等；借鉴微进化中生物适应快速变化环境的基因组在序列、结构、变异及其影响进化的作用机理，提出基于优势基因结构的微进化算法；揭示了基因突变、群体迁移、自然选择等对优势基因结构稳定性的影响，提出适应渐变环境和极端环境的改进微进化算法、和适应人工选择环境的复合微进化算法，证明了算法收敛性及效率；在此基础上，给出策略优化与微进化算法融合的智能进化算法；结合交通运输领域动态调度实际案例，对高铁列车运行调整问题、定制商务班车车站动态选址问题、定制商务班车线路设计问题、车辆径路VRP问题、城市轨道交通乘务排班问题、公交微循环线路设计优化问题、铁路机车调度优化问题、既有线货运列车运行调整问题、铁路编组站列车解体调度问题等展开应用研究，验证了基于微进化机理的策略优化方法有效性。本项目发表论文29篇，其中SCI\EI检索论文18篇，获得软件著作权3项，为降低调度调整问题复杂性，提高动态生产环境调度调整的质量与效率，实现生产作业组织优化，增强调度计划适应性，提供了新的研究手段和理论依据。