We investigate an important research question for solving the car sequencing problem, that is, which characteristics make an instance hard to solve? To do so, we carry out an instance space analysis for the car sequencing problem, by extracting a vector of problem features to characterize an instance. In order to visualize the instance space, the feature vectors are projected onto a two-dimensional space using dimensionality reduction techniques. The resulting two-dimensional visualizations provide new insights into the characteristics of the instances used for testing and how these characteristics influence the behaviours of an optimization algorithm. This analysis guides us in constructing a new set of benchmark instances with a range of instance properties. We demonstrate that these new instances are more diverse than the previous benchmarks, including some instances that are significantly more difficult to solve. We introduce two new algorithms for solving the car sequencing problem and compare them with four existing methods from the literature. Our new algorithms are shown to perform competitively for this problem but no single algorithm can outperform all others over all instances. This observation motivates us to build an algorithm selection model based on machine learning, to identify the niche in the instance space that an algorithm is expected to perform well on. Our analysis helps to understand problem hardness and select an appropriate algorithm for solving a given car sequencing problem instance.


翻译:为了解决汽车测序问题,我们调查了一个重要的研究问题,即,哪些特征使得一个实例难以解决?为此,我们为汽车测序问题进行一个实例空间分析,通过提取一个问题矢量来描述一个实例。为了对实例进行特征分析,特质矢量被投射到一个二维空间上,使用维度减少技术。由此产生的二维可视化为测试实例的特点提供了新的洞察力,以及这些特征如何影响优化算法的行为。这一分析指导我们用一系列实例属性来构建一套新的基准实例。我们证明这些新事件比以往的基准更为多样,包括一些更难以解决的问题。为了解决汽车测序问题,我们引入了两种新的算法,并将它们与文献中的四种现有方法进行比较。我们的新算法展示了这一问题的竞争性,但是没有一种单一的算法能够在所有实例中优于所有其他方法。这一观察激励我们根据机器学习的结果建立一套算法选择模型,确定一个实例空间的定位点,以便算法能够很好地处理汽车测序问题。我们的分析有助于理解一个硬的算法问题。

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