第3章 教學建物整建之機能空間配置求解模式
5. 類型 V 建物：此類型建物包含高科技製程廠房、以及食品加工廠等，其主 要服務對象為產品顧客(基於顧客需求，轉換成各類規格產品)，特性為機能
3.6 機能空間最佳配置
3.6.2 機能空間最佳配置流程
本研究機能空間最佳配置模式為以快速混元基因演算法(fmGA)作為求解，
其中配置目標函數為式(1)第一部分機能偏好空間屬性值(Pfisi)，以尋找最適切空 間屬性，以及式(1)第二部分機能移動關連強弱(Rfifj)，以尋找最小空間相鄰距離 (Dsisj)。最後以此兩部分加權平均，得之最佳機能空間配置解(Xfisi )。
圖9 為本模式之機能空間最佳配置流程，包含下列 4 個步驟，詳述如下。其 中需取得4 項資料作為輸入，包括(1)機能偏好之空間屬性(Pfisi) (2)空間相鄰距離 (Dsisj) (3)機能移動關連(Rfifj )，以及(4)fmGA 運算參數，最後輸出資料為最佳 機能空配置解。
圖9 機能空間配置流程 步驟1-隨機產生競爭樣板
步驟1，為隨機產生一競爭樣板(Competitive Template, CT)。競爭樣板係依
據求解問題所定義之固定字串，且是在演化過程中，隨機搜尋求得的 (Goldberg et (Primordial Phase)及並列階段(Juxtapositional Phase)等三大階段(Goldberg et al., 1993)。各階段運作目的：(1) 初始化階段—產生足夠數量之 k 長度基石母代；(2)
：任意給定之值，一般設定為l－k，k＜ ≦l；
) (
c ：根據正常隨機對應之尾端機率平方值；
：BBs 基石中最佳適存值與次佳適存值之比值；
m : BBs 基石係數。
步驟3-原始階段
原 始 階 段 包 括 基 石 過 濾(Building-block Filtering) 及 門 檻 選 擇 (Threshold Selection )等二大運作 (Goldberg et al., 1993)。其中基石過濾運作，係執行基石選 取(Building-block Selection)及基因隨機刪除(Random Gene Deletion)等二個步 驟，主要目的在於複製足夠數量且品質較佳之染色體基因於母代中，儘管隨機刪 除基因，仍然有保留好的基石，進行後續過程運作(Goldberg, 2002)。換言之，基 石過濾可使品質較差之基因，進行過濾刪除。
此外基石被定義為短的、低階且高適存值之一組字串基因 (Goldberg et al., 1993)，故本模式基石過濾之運作設計，首先是在基石選取步驟中(鎖定關鍵基 因)，選取具最大機能移動關連值(Rfifj)之 y 個成對機能作為基石。然後針對每 一世代50%之最差適存值染色體，檢視其 y 個成對機能之空間配置解(Xfisi )。假
若y 個成對機能，皆在設定之空間位置相鄰距離內(Dsisj)，則保留該條染色體，
否則將予以刪除。接著進入基因隨機刪除步驟(改造母代整體品質)，仍針對每一 世代最差適存值之50%染色體，進行基因刪除，唯設定刪除後，每一條染色體長 度 需 與 基 石 長 度 相 同 。 最 後 ， 再 利 用 每 一 世 代 競 爭 樣 板 ， 填 補 不 足 設 定 (Under-specified)之染色體基因。
另外，為避免基石競爭時，基因彼此間缺少共同特性，Goldberg 等人(1991) 提出門檻選擇機制，即兩個字串進行適存值比較前，共同基因數量須大於設定之 門檻值，其又稱作競賽式選取(Tournament Selection)。然而，本研究需完整之染 色體問題長度，方可進行染色體適存值計算(上式(1))，即基石過濾後須透過競爭 樣板填補不足表示之染色體基因。因此適存值計算前，染色體皆具有共同數量基 因，已符合門檻選擇限制。此階段運作完成後，本模式保留世代中最佳適存值之 50%染色體，進入下一步驟。
步驟4-並列階段
為產生更多可能之最佳解，並列階段為執行染色體切割結合(Cut-splice)及突 變(Mutation)等二大運作。首先依設定之交配率(Pc)，隨機選擇此世代染色體進行 切割結合運作。完成切割結合運作後，接著進行染色體適存值評估。由於可能產 生優於或小於(或等於)前一世代競爭樣板等 2 種結果染色體，其中若染色體適存 值小於(或等於)前一世代，代表僅進行切割結合運作，可能無法產生具競爭力之 染色體，因此需進行突變。本模式依據設定之突變率(Pm)，隨機選擇此世代染色 體進入突變運作。相反地，假若染色體優於前一世代，則不進行突變。
切割結合及突變運作後，對於基因不足設定(Under-specified)之染色體，仍透 過每一世代競爭樣板，填補缺漏之基因；對於基因過度設定(Over-specified)之染 色體，則採由左至右瀏覽之先到先服務(First-come-first-served)原則，刪除多餘之 基因。
此外，每一世代新產生與前一世代原有之染色體，皆被貯存至母體交配池 中。本模式為取出每一世代最佳適存值染色體，作為下一世代之競爭樣板，此外 並保留一定比例較佳適存值之染色體，作為下一世代母體。重複步驟2 至步驟 4，
直至達到設定之最大世代數(=Epoch_max × Era_max)，本模式則停止運算。最後 輸出資料為最佳機能空間配置解。