食物链算法及其在供应链管理中的应用

摘要

人工生命是一门新兴学科，在信息科学和生命科学的研究领域中显示了巨大的生命力。该领域的研究对探索自然生物的计算原理、构造新型算法具有极其重要的理论价值和应用价值。本文围绕人工生命、人工生命计算、食物链算法及其在供应链管理中的应用等方面进行了理论研究。具体研究内容包括：(1)人工生命综述研究：本文详细综述了人工生命的产生和发展，回顾了有关人工生命科学的重要国际会议，着重介绍了人工生命研究的思想以及人工生命研究的框架，并阐述了人工生命的应用发展情况，特别是在智能优化计算与仿真领域的重要应用。最后部分介绍国际上人工生命软件平台，包括人工生命环境，基于多智能体的Swarm仿真平台以及Avida软件。 (2)人工生命计算研究：本文从人工生命的角度定义了人工生命计算的概念；概述了人工生命计算的理论基础包括遗传算法、人工神经网络、自增殖单元自动机理论、L-系统、智能体和多智能体系统和计算生态学等进行；同时对两种典型的人工生命计算方法进行了初步的研究。本文认为，人工生命计算是一种以人工生命为形式、研究人工生命信息表达和处理机制，提取相应的计算模型，嵌入相应的计算方法模拟自然界生物进化过程与信息处理机制来求解与优化问题的智能计算方法。人工生命计算具有非常显著特点和优点，在科学和工程的诸多实际应用领域具有广泛的应用前景。 (3)食物链与食物链算法研究：本文研究了生态系统一些重要现象，特别是生态系统中的食物链现象、动物捕食策略、集群行为与群集智能和动物的领域行为等对人工生命研究的重要启示。提出了一种改进的人工生命算法——食物链算法，详细说明了基于人工生命的食物链算法的定义、思想、流程和人工生命规则；然后本文采用标准测试函数对算法进行了系统测试，比较食物链算法与基于实数编码的遗传算法；讨论了一类特殊形式的食物链算法——基于共生关系的人工生命算法。食物链算法和传统优化算法相比，具有非常明显的优势，比如鲁棒性，并行计算等。 (4)分布式制造型企业集团供应链组成问题研究：本文以分布式网络全球制造环境为背景，针对由多原料工厂、多制造厂、多客户区的分布式制造型企业集团所组成的供应链网络，研究供应链组成过程中是如何挑选成员企业组成的企业联盟；以及供应链网络中上、下游企业是如何不断调整自己的生产能力以满足市场需求这样一个生产-协调问题。在本文第四章讨论的食物链算法基础上，考虑到供应链组成问题具有离散变量的特性，对食物链算法作了部分修改，并把这种算法称为离散值域的食物链算法，然后应用该算法对供应链组成问题进行优化仿真计算。该算法较好的解决了既有企业联盟伙伴挑选又有生产能力分配，这一具有离散、分布特征的问题，并可应用于供应链管理的其他的问题，比如分销。 (5)分销网络设计问题研究：分销网络的设计问题是供应链管理中十分重要的一类决策问题，也是一个具有离散变量特性的分销网络设计问题。本文针对分布式制造企业进行二级分销网络设计优化过程中的选址-分配问题，根据分销网络中选址—分配问题的特点，把离散值域的食物链算法应用到分销网络选址—分配问题，优化设计分销网络结构并最小化供应链成本，取得了较好的解，可以作为企业分销渠道设计的参考。该算法也可应用于物流、电子商务中的优化问题。 食物链算法是一类生态级的优化算法，它具有人工生命计算的特点与优点，可以用来模拟非常复杂的优化问题。但是由于人工生命是一门新兴学科，其理论还不完善，相关数学分析比较薄弱，算法中涉及的各种参数设置尚无确切的理论依据。另外还缺乏与各种智能的优化算法的比较研究，比如微粒群算法、遗传算法和人工神经网络，这些都需要在以后进一步研究。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章人工生命研究综述

第三章人工生命与人工生命计算

第四章食物链与食物链算法

4.1生态系统与人工生命

4.2基于人工生命的食物链算法

4.3食物链算法算例与分析

4.4一类特殊形式的食物链算法——基于共生关系的人工生命算法

本章小结

第五章食物链算法在供应链组成中的应用

第六章食物链算法在分销网络设计中的应用

第七章结论与展望

参考文献

致谢

攻读博士学位期间参与的科研项目

作者在攻读博士学位期间撰写的论文

作者简介