進化的メタヒューリスティクスに基づくファジィ多目的離散最適化と産業界での実用化

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13558048
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 坂和 正敏 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70093507)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 片桐 英樹 広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40325147) ; 加藤 浩介 広島大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00263731) ; 西崎 一郎 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80231504) ; 柴野 俊弘 新菱冷熱工業(株), 都市設備事業部, 課長(研究職) ; 四郎丸 功 中国電力(株), 燃料供給・エネルギー利用・事業設立準備室, 専任部長(研究職)
• Keywords: メタヒューリスティクス / 進化的アルゴリズム / ファジィシステム / 多目的システム / 離散最適化 / ファジィ計画法 / 多目的計画法 / 遺伝的アルゴリズム

Research Abstract

複雑に依存しあう現実の様々な意思決定状況における最適化は,ファジィ情報のもとでの,多変数でしかも離散変数を含むとともに,複数個の相競合する目的をも考慮して行わなければならないことに着目して,ファジィ多目的離散最適化問題の定式化を進め,進化的メタヒューリスティクスの代表的な手法である遺伝的アルゴリズムに基づく対話型ファジィ多目的離散最適化手法を提案して,数多くの数値例によりその有効性を示した。また,さまざまなファジィ多目的離散最適化問題にも対処し得るような対話型ファジィ多目的最適化手法を開発するために,ナップサック問題に対してこれまで申請者が提案してきた2重構造文字列遺伝的アルゴリズムを,制約式の係数に負の数が含まれたり,不等号の向きが一定でないような一般の整数計画問題に対しても適用が可能となるような拡張を試みた.特に,2重構造文字列によって表現された個体に対する基準解を導入したデコーディングアルゴリズムと基準解更新のアルゴリズム化の提案によって,すべての個体を実行可能解に対応づけるのみならず大域的な探索を可能とし,数多くの数値例によりその有効性を検証した.さらに,離散最適化の観点から,地域冷暖房システムにおける最適運転計画問題を取り上げて,混合0-1計画問題としての定式化のみならず,混合整数計画問題としての定式化をも行った.このように定式化された混合0-1計画問題や混合整数計画問題は,実規模の問題では数百の変数を含む大規模な問題になり,厳密最適解の導出は困難となるため,それぞれの問題の構造を巧みに利用した遺伝的アルゴリズムの提案による近似解法を試みた.さらに,現実の地域冷暖房システムの運転計画問題に対して数値実験として遺伝的アルゴリズムを用いた提案解法と分枝限定法による解法を適用し,提案解法の有効性を比較・検討した.

Research Products

• [Publications] Masatoshi Sakawa: "Interactive fuzzy programming for decentralized two-level linear programming problems"Fuzzy Sets and Systems. 125・3. 301-315 (2002)
• [Publications] Masatoshi Sakawa: "Operational planning of district heating and cooling plants through genetic algorithms for mixed 0-1 linear programming"European Journal of Operational Research. 137・3. 677-687 (2002)
• [Publications] 加藤浩介: "多目的確率線形計画問題に対する分散最小化モデルに基づく対話型ファジィ満足化手法"日本ファジィ学会誌. 14・4. 404-411 (2002)
• [Publications] 加藤浩介: "確率変数係数を含む多目的線形計画問題に対する確率最大化モデルに基づく対話形ファジー満足化手法"電子情報通信学会論文誌. J85・A・9. 967-975 (2002)
• [Publications] Masatoshi Sakawa: "Genetic algorithms with double strings for 0-1 programming problems"European Journal of Operational Research. 144・1. 581-579 (2003)
• [Publications] Masatoshi Sakawa: "An interactive fuzzy satisficing method for multiobjective stochastic linear programming problems through an expectation model"European Journal of Operational Research. 145・3. 665-672 (2003)