驟S44)種群初始化；隨機生成一個種群的個體，使得該個個體滿足步驟S3中 各廢紙種用量Xi限定的范圍，并使用步驟S1中所建立的廢紙配比預(yù)測紙漿指標(biāo)模型檢驗 生成的所述種群的個體，若不符合預(yù)期的紙漿性能指標(biāo)要求，則重新再隨機生成一個種群 的個體，直到滿足要求，重復(fù)個體的初始化，直到個體數(shù)量達到種群規(guī)模的數(shù)量時即完成種 群個體的初始化。
[0066](步驟S45)種群個體選擇；W廢紙成本的倒數(shù)作為適應(yīng)度函數(shù)F00計算個體的 適應(yīng)度值，從原有種群（即第一種群）中W-定概率選擇優(yōu)良個體組成新的種群（第二種 群），個體被選中的概率與適應(yīng)度值有關(guān)，個體適應(yīng)度值越大，被選擇的概率越大，采用輪盤 賭選擇方法，對個體進行選擇，個體的適應(yīng)度函數(shù)和被選中的概率如下：
[006引其中斯是各廢紙種的采購成本，Gi是個體i被選中的概率，F(xiàn)i是個體i的適應(yīng)度 值，N是種群規(guī)模；
[0070](步驟S46)染色體交叉；從新生成的第二種群中隨機選擇兩個染色體，根據(jù)事 先選定的交叉概率（交叉概率的取值范圍為0. 5-1. 0,本實施例中優(yōu)選的交叉概率選定為 0.6,）決定上述兩個染色體是否進行交叉，如果進行交叉，再隨機選擇染色體的交叉位置， 并通過交叉算子進行交叉，如果不進行交叉，則跳至下一步驟S47,其中所述交叉算子如 下：
[ocm] Xpi= (l-b)Xki+bXii
[0072] Xpj=Xkj+Xki-(l-b)Xki-bXii 做
[0073] (l-b)Xii+bXki
[0074]Xqj=X1戶X。- (1-b)Xii-bXki
[007引其中，第k個染色體Xk和第1個染色體Xi在i，j位置交叉產(chǎn)生新的染色體Xp和Xq，b是[0，1]區(qū)間的隨機數(shù)；
[0076] (步驟S47)染色體變異；從新生成的第二種群中隨機選擇一個染色體，根據(jù)事先 選定的變異概率（變異概率的取值范圍為0. 001~0. 05,本實施例中優(yōu)選的變異概率選 定為0.01，）決定上述染色體是否進行變異，如果進行變異，再隨機選擇染色體的變異位 置，并通過變異算子進行交叉，如果不進行變異，則跳至下一步驟S48,其中所述變異算子如 下：
[0077]
[0078] f(g) =r2(l-g/GmJ2 妨
[0079] 其中，Xy是第i個染色體的第j位，Xm"、Xmi。分別是第j位的上下限，r、r2都是 [0, 1]區(qū)間的隨機數(shù)，f(g)是非均勻變異系數(shù)，g是當(dāng)前進化代數(shù)，Gm"是最大進化代數(shù)。
[0080] (步驟S48)種群個體檢驗：檢驗經(jīng)過染色體交叉或/和變異的種群的個體是否符 合步驟S3中所述紙漿性能指標(biāo)范圍要求，若不符合，則重新返回步驟S46執(zhí)行交叉和變異， 若符合，則完成此次進化。
[0081] (步驟S49)記錄配比結(jié)果；檢驗種群個體是否達到步驟S42中指定的進化代數(shù)， 若沒有達到指定的進化代數(shù)，則返回步驟S45繼續(xù)選擇新的種群個體，若達到指定的進化 代數(shù)，則記錄配比結(jié)果。
[0082] (步驟S410)第二次運算；再重新執(zhí)行W上步驟S44至步驟S49,完成第二次遺傳 運算。
[0083] 由于步驟S1中建立的紙漿指標(biāo)預(yù)測模型有一定的誤差，使得將進化代數(shù)設(shè)置很 高是沒有意義的，而較低的進化代數(shù)并不能保證最終的結(jié)果完全收斂，所W為了盡可能找 到合適的配比，有必要進行第二次遺傳運算。
[0084] 步驟S5、篩選配比結(jié)果
[0085] 組合W上兩次遺傳運算求得的廢紙配比結(jié)果，綜合根據(jù)廢紙成本和紙漿性能指 標(biāo)，按照由優(yōu)到劣的順序排列，取排列靠前10%的廢紙配比組合，并剔除其中相似的配比結(jié) 果，剔除原則是對任意相鄰的兩個配比，若各紙種的用量差值都在5%內(nèi)，則剔除其中一種 配比，最終剩下的結(jié)果即是優(yōu)化配比的結(jié)果，
[0086] 如下表1和表2所示；
[0087] 表1 ;采購成本優(yōu)化后的最佳配比
[0088]
[0091] 該預(yù)測結(jié)果符合設(shè)定的預(yù)期要求；使用廢紙A、廢紙F、廢紙G、廢紙J四種廢紙，其 中廢紙A的使用量要大于50%，粗漿塔出口處紙漿的白度大于42%。
[0092] W上實施例說明該發(fā)明所設(shè)及的依據(jù)紙漿性能使采購成本最低的廢紙配比優(yōu)化 方法能夠運用于實際生產(chǎn)。
[0093] 上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種依據(jù)紙漿性能使采購成本最低的廢紙配比優(yōu)化方法，其特征在于，包括下列步 驟： 51、 采集某紙廠廢紙制漿生產(chǎn)線上若干年的廢紙配比和紙漿性能指標(biāo)檢測歷史數(shù)據(jù)， 確定廢紙紙種M種，紙漿性能指標(biāo)Y個，建立依據(jù)廢紙配比預(yù)測紙漿性能的模型； 52、 獲取當(dāng)前的所述M種廢紙紙種的價格； 53、 設(shè)定期望的廢紙配比中的廢紙紙種類型及類型數(shù)量η種、用量范圍和預(yù)期達到的 紙衆(zhòng)性能指標(biāo)； 54、 采用遺傳算法，以廢紙的采購總成本倒數(shù)作為適應(yīng)度函數(shù)，分別進行指定次數(shù)C次 遺傳算法的運算，得到廢紙配比結(jié)果； 55、 根據(jù)上述遺傳算法求得的廢紙配比結(jié)果，分別根據(jù)廢紙采購總成本和紙漿性能指 標(biāo)，擇優(yōu)選擇廢紙配比結(jié)果。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種依據(jù)紙漿性能使采購成本最低的廢紙配比優(yōu)化方法，其 特征在于，所述步驟S4具體為： 步驟S41、將所述步驟S3中確定的η種廢紙用量比例\設(shè)為種群的個體，即將個體的 染色體編碼為（X1J2，…，Xn); 步驟S42、選定所述遺傳算法中種群規(guī)模的數(shù)量S和進化代數(shù)J，其中所述種群規(guī)模的 數(shù)量S的選定原則是在4η到6η之間，所述進化代數(shù)J的選定原則是不超過100代； 步驟S43、選定交叉概率和變異概率，其中，所述交叉概率的選定范圍為0.5~1.0,所 述變異概率的選定范圍為〇. 001~〇. 05 ; 步驟S44、隨機生成一個種群的個體，使得滿足各廢紙種用量Xi限定的所述用量范圍， 并使用所述廢紙配比預(yù)測紙漿指標(biāo)模型檢驗生成的所述種群的個體，若不符合所述預(yù)期達 到的紙漿性能指標(biāo)，則重新再隨機生成一個種群的個體，直至滿足要求，重復(fù)個體的初始 化，直到種群的個體數(shù)量達到種群規(guī)模的數(shù)量時即完成第一種群個體的初始化； 步驟S45、以廢紙成本的倒數(shù)作為適應(yīng)度函數(shù)F(X)計算個體的適應(yīng)度值，從所述第一 種群中以一定概率選擇優(yōu)良個體組成第二種群，采用輪盤賭選擇方法，對個體進行選擇，個 體的適應(yīng)度函數(shù)和被選中的概率如下：其中是各廢紙種的采購成本，G i是個體i被選中的概率，F(xiàn) i是個體i的適應(yīng)度值， N是種群規(guī)模； 步驟S46、從所述第二種群中隨機選擇兩個染色體，根據(jù)所述交叉概率決定上述兩個染 色體是否進行交叉，如果進行交叉，再隨機選擇染色體的交叉位置，并通過交叉算子進行交 叉，如果不進行交叉，則直接轉(zhuǎn)至下一步驟S47 ; 步驟S47、從所述第二種群中隨機選擇一個染色體，根據(jù)所述變異概率決定上述染色體 是否進行變異，如果進行變異，再隨機選擇染色體的變異位置，并通過變異算子進行交叉， 如果不進行變異，則直接轉(zhuǎn)至下一步驟S48 ; 步驟S48、檢驗經(jīng)過染色體交叉或/和變異的種群的個體是否符合所述紙漿性能指標(biāo) 范圍要求，若不符合，則重新返回步驟S46執(zhí)行交叉和變異，若符合，則完成此次進化； 步驟S49、檢驗所述種群的個體是否達到所述進化代數(shù)J，若沒有達到，則返回步驟 S45,若達到，則記錄配比結(jié)果； 步驟S410、再重新執(zhí)行以上步驟S44至步驟S49,直至完成第C次遺傳運算。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種依據(jù)紙漿性能使采購成本最低的廢紙配比優(yōu)化方法，其 特征在于，所述交叉算子如下： 其中，第k個染色體Xk和第1個染色體X 1在i，j位置交叉產(chǎn)生新的染色體X 5和X ,，b 是[〇，1]區(qū)間的隨機數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種依據(jù)紙漿性能使采購成本最低的廢紙配比優(yōu)化方法，其 特征在干，所沭?異筧子如下：其中，Xij是第i個染色體的第j位，X _、Xmin分別是第j位的上下限，r、r 2都是[0, 1] 區(qū)間的隨機數(shù)，f(g)是非均勻變異系數(shù)，g是當(dāng)前進化代數(shù)，Gmax是最大進化代數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的一種依據(jù)紙漿性能使采購成本最低的廢紙配比優(yōu)化 方法，其特征在于，所述紙漿性能指標(biāo)的個數(shù)Y的取值范圍為< Y < 4。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的一種依據(jù)紙漿性能使采購成本最低的廢紙配比優(yōu)化 方法，其特征在于，所述進行遺傳算法運算的指定次數(shù)C的取值范圍為：1 < C < 3。7. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的一種依據(jù)紙漿性能使采購成本最低的廢紙配比 優(yōu)化方法，其特征在于，所述期望的廢紙配比中的廢紙紙種類型的數(shù)量η的取值范圍為 K η < Μ，其中，M為所述廢紙紙種類型的總數(shù)數(shù)量。8. 根據(jù)權(quán)利要求2至4任一所述的一種依據(jù)紙漿性能使采購成本最低的廢紙配比優(yōu)化 方法，其特征在于，所述種群規(guī)模的數(shù)量S的取值范圍4n < S < 6η，所述進化代數(shù)J的取值 范圍為100,其中η為所述期望的廢紙配比中的廢紙紙種類型的數(shù)量。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種依據(jù)紙漿性能使采購成本最低的廢紙配比優(yōu)化方法，其 特征在于，所述廢紙配比預(yù)測紙漿性能的模型以廢紙配比作為輸入?yún)?shù)，以紙漿性能指標(biāo) 作為輸出參數(shù)，其預(yù)測精度誤差范圍保證在5%以內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種依據(jù)紙漿性能使采購成本最低的廢紙配比優(yōu)化方法，步驟包括：1、收集紙廠若干年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立廢紙配比預(yù)測紙漿指標(biāo)模型；2、獲取當(dāng)前各廢紙種的價格；3、確定期望的廢紙配比中的廢紙種類、用量范圍以及所預(yù)期達到的紙漿性能指標(biāo)；4、采用遺傳算法，以廢紙的采購總成本倒數(shù)作為適應(yīng)度函數(shù)，分別進行若干次遺傳算法的運算，得到廢紙配比結(jié)果；5、分別根據(jù)廢紙的采購總成本和紙漿性能指標(biāo)，擇優(yōu)選擇廢紙配比結(jié)果。該方法簡便易行，優(yōu)化得到的廢紙配比能夠幫助企業(yè)實現(xiàn)原料成本的降低，滿足紙廠期望的紙漿指標(biāo)要求，解決了紙廠廢紙配比難以確定的難題，并能適用于以不同種類紙漿為原材料的紙廠。
【IPC分類】G06Q50/02
【公開號】CN104978690
【申請?zhí)枴緾N201510444433
【發(fā)明人】沈文浩, 劉章
【申請人】華南理工大學(xué)
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年7月24日