基于MapReduce模型带准备时间的平行机调度优化

研究了一类基于MapReduce模型的平行机调度问题.每个工件包含Map和Reduce两道加工工序,Map工序可以分割为若干个子任务,并且在多台平行机上同时并行加工,Reduce工序只有在该工件的所有Map工序的子任务加工完成后才能进行,而且Reduce只能在一台机器上加工且不可中断.结合工件具有释放时间和加工准备时间等约束,以最小化最大完工时间为目标,构建了混合整数规划模型,并设计了采用差分变异策略和逐维Levy扰动机制的改进正弦余弦算法来求解该模型.最后,利用数值仿真实验与标准正弦余弦算法及遗传算法进行对比,实验结果表明,运用改进正弦余弦算法求解的结果与下界值的平均相对偏差GAP为3.02%,较标准正弦余弦算法以及遗传算法的效果提升显著,显示了该改进算法的有效性.     

加工时间线性递减的平行机排序问题

主要讨论了具有两台处理机的平行机排序问题和每批恰为k个工件的串行工件同时加工排序的平行机排序问题。在这两个问题中,工件加工时间均为开工时间的线性递减函数,目标函数为极小化总完工时间。对于第一个问题,证明了其最优排序可由工件按基本加工时间不减排列得到,由此得出其最优算法,并指出了该结论对于加工时间随开工时间线性递增的情况并不成立。对于第二个问题,根据其与第一个问题在某些性质上的相似性,给出了其最优算法。最后指出所讨论的两个问题的结论均可推广到m台处理机的情况。     

面向两客户的差异工件平行机批调度问题

将差异工件的批调度问题扩展到两客户生产环境,建立了两个客户分别以最小化制造时间跨度和最小化最大工件延迟时间为生产目标的差异工件平行机批调度模型.首先提出了一种启发式算法TSEDD(two-set earliest due date)对分批方案进行排序并安排到平行机,然后设计了一个多目标蚁群优化算法MOACO(multi-objective ant colony optimization)对不同客户中的工件进行分批并结合TSEDD完成对问题Pareto最优解集的求解.实验结果表明,与经典的多目标问题求解算法NSGA-Ⅱ和SPEA2算法相比,MOACO具有较好的求解效果,且随着问题中工件规模的增大,算法的优势更加明显.     

可选时间窗车辆调度问题的改进禁忌搜索算法

考虑了带可选时间窗约束的车辆调度问题(简称VRPATW),对现有的单时间窗约束的车辆调度模型进行了拓展,建立了VRPATW的数学模型,并进一步构造改进的禁忌搜索算法用于问题求解,算法首先用改进的PFIH算法提供较好的初始解,然后利用禁忌搜索对初始解进行改进,最后通过实验结果,说明该算法能够有效的解决100个用户的VRPATW问题.     

模糊作业时间的并行多机调度问题与算法研究

结合抚顺钢厂实际,利用模糊数学理论,对生产实际中的模糊作业时间进行处理,通过定理将模糊作业时间问题转换为非模糊的精确问题,利用禁忌搜索智能优化方法,对问题进行了求解,使调度计划具有一定的柔性,让管理者能够掌握调度时间范围,从而使计划调度更接近现实,大大缩短总完工时间,对于钢厂一体化管理,使连铸生产的高温铸坯,能够在允许时间范围到达热轧厂,降低了能源消耗,缩短生产周期。     

具有时间窗口约束的并行机床调度问题研究

具有时间窗口约束的并行机床调度问题可以被描述为在M台互不相同机器上安排加工N个工件。每个工件只能在一个给定机器子集中的一台机器上加工，且加工过程只能在给定的离散时间窗口内进行，并且工件的加工时间长度和时间窗口约束与加工机器有关。为了解决该问题，本文给出一种集成约束规划与禁忌搜索的搜索算法，其中约束规划系统被作为验证解的可行性和确定变量的值，而禁忌搜索过程被用来对解空间进行搜索。讨论禁忌搜索过程中的初始解产生、邻域结构、禁忌列表、解空间搜索等算法设计问题。最后给出算法在不同问题实例上的算法效率比较及分析。     

考虑成本限制的最小化最大延迟时间平行机调度问题

以绿色制造为背景,假定机器设备具有不同的能源消耗成本或维护成本,研究了一类考虑成本限制的平行机调度问题.调度的目标是最小化最大延迟时间.为该问题建立了整数规划模型MIP,设计了改进的EDD (earliest due date firstly)算法,命名为MEDD.由于考虑成本限制,证明了MEDD算法的可行性,并进而理论分析了算法的最坏误差界.通过算例说明了算法的执行情况,同时采用大量随机数据实验验证算法的性能.对于小规模问题,将MEDD的解与MIP的精确解进行了对比;对于大规模问题,由于MIP精确解难以获得,以MIP对应的线性规划松弛模型MLP的最优值为下界对MEDD算法的解进行了衡量.实验结果表明了所构建MEDD算法的有效性.     

有时间窗约束车辆调度优化的一种禁忌算法

针对有时间窗的V SP问题提出了一种禁忌算法,本算法运用了多初始解和全局禁忌表等各种措施来减小解的不稳定性和扩大搜索范围,并根据容量约束和时间窗约束性质的不同,结合惩罚函数和各约束的性质来联合控制车场的分配。给出了两组具有代表性的试验数据,并与其他算法优化时间窗V SP的实验结果作了比较。结果表明,此禁忌算法是解决有时间窗约束的一条有效途径。     

不确定条件下卫星鲁棒性调度问题

在对地观测卫星调度过程中，存在着很多不确定性因素，其中云层覆盖变化是主要的不确定性来源。本文针对考虑云层覆盖不确定性的卫星调度问题，借鉴了连续函数的鲁棒性优化思想，提出了一种基于邻域的鲁棒性指标，用于衡量卫星调度方案的鲁棒性。在此基础上，建立了卫星鲁棒性调度的CSP模型，设计了基于分级优化策略的随机变邻域禁忌搜索算法。实例研究表明，本文提出的模型和求解算法能够在保证调度方案性能的基础上，获得鲁棒性强的调度方案。     

一种用于Job-Shop调度问题的改进禁忌搜索算法

提出了一种改进的禁忌搜索算法 .该算法利用了 Hash技术和对 Job-Shop调度问题的解进行编码实现了对 Job-Shop调度问题的解进行禁忌 .在算法中增加了回访功能 ,它可对未访问到的先前产生的解的相邻解继续搜索 .仿真实验表明算法是可行的和有效的 .     

一类安装时间受资源约束的单机成组排序问题

讨论了具有连续资源的单机成组排序问题。在这类问题中,同一组内的工件不允许分开加工,各工件组的安装时间是所消耗资源的线性非增连续函数,同一组内的工件具有同位置有关的学习效应。考虑三类问题,第一类问题的目标函数是在满足最大完工时间限制条件下,极小化资源消耗总量;第二类问题是在满足资源消耗总量限制条件下,极小化最大完工时间;第三类问题是在满足资源消耗总量限制条件下,极小化最大完工时间与资源加权消耗总量的加权线性组合。对三类问题分别给出了求解最优资源分配的方法,并通过数值例子进行了说明。     

线性减少加工时间的资源约束单机排序问题

讨论具有连续资源的单机排序问题。在这一模型中,工件的准备时间是所消耗资源的非负严格减少连续函数,工件的加工时间是开工时间的严格减少线性函数。考虑两类问题,第一类问题的目标函数是在满足最大完工时间限制条件下极小化资源消耗总量。第二类问题的目标函数是在满足资源消耗总量限制条件下极小化最大完工时间。对两类问题讨论了最优排序的某些特征。基于对问题的分析,分别给出了求解最优资源分配的方法。结果表明,加工时间为常数情况的结论对于加工时间是开工时间线性函数的情况仍然成立。     

一类带有安装时间的单机成组排序问题

针对一类带有准备时间和安装时间的单机成组排序问题,给出了求解最优排序的多项式算法。其中每个工件都具有自己的准备时间,组和组之间具有安装时间,并且安装时间和已经加工完工件的加工时间有关。所有工件在机器上加工时,一次只能加工一个工件,工件不可中断,组内工件连续加工,组和组之间需要安装时间。对目标函数为极小化最大完工时间的单机成组排序问题,给出了求解最优排序的多项式算法。原问题不是成组问题,为此在原问题的基础上添加了工件的成组问题且组内每个工件都具有自己准备时间,其结果是依然能给出求解最优排序的多项式算法。     

堆区混贝的堆场场吊调度模型与算法

为提高集装箱码头堆场场吊作业效率,研究了堆场单堆区混贝条件下的场吊调度问题.在单堆区内集装箱混贝堆放的前提下,提出了堆场场吊装卸作业时间窗约束、作业次序依赖的设备调整时间及堆场空间约束等,并在此基础上建立了整数规划模型.针对这一模型设计了改进禁忌搜索算法对问题进行求解.最后通过数值实验表明改进后的算法在对大规模问题求解时具有良好的效果,且算法效率较高.     

释放时间具有凸减函数约束的单机调度问题

研究了作业释放时间具有凸减资源消耗函数约束的单机调度问题, 调度的目标是在限定Makespan的条件下使得作业消耗资源总量最小化. 对于此类强NP-hard问题, 定义了作业右移和左移两种基本运算以及交换和插入两种邻域生成方式, 并在此基础上构造了模拟退火算法. 为评价算法的性能, 将此问题松弛成指派问题, 从而用匈牙利方法得到松弛问题的最优解, 并进一步改进下界的质量. 实验表明所构造的模拟退火算法能够在合理的时间内提供高质量的满意解.     

一类资源约束单机排序问题

讨论具有连续资源的单机排序问题．在这一模型中，工件的释放时间是所消耗资源的非负严格减少连续函数，工件的加工时间是开工时间的严格增加线性函数．考虑两类问题，第一类问题的目标函数是在满足最大完工时间限制条件下极小化资源消耗总量、第二类问题的目标函数是在满足资源消耗总量限制条件下极小化最大完工时间．对两类问题讨论了最优排序的某些特征．基于对问题的分析，分别给出了求解最优资源分配的方法．结果表明，加工时间为常数情况的结论对于加工时间是开工时间线性函数的情况仍然成立。     

基于时间片段的多IT项目人力资源调度问题求解

针对多个IT项目的人力资源调度问题, 根据其在时间和人员方面的特殊要求, 可以将项目的演进时间划分 为相等的时间片段, 然后根据特定时间片段内的活动与可选人员之间的关系, 建立相应的人员调度方案搜索树. 将所有时间片段内的搜索树按顺序连接后, 可以得到总的方案树, 并列出所有的方案, 然后根据不同方案下得到的平均提前完工率和提前完工率方差, 找到最优解. 又为该搜索算法添加了启发规则, 使搜索空间急剧收缩, 极大提高了搜索效率. 基于该算法的特殊性, 可以将其用于求解许多具有与上述问题类似条件的资源调度问题. 本研究通过实例发现, 根据运算中的特殊规律, 该算法还具有进一步提取启发规则的潜力.     

IFF算法求解顺序依赖的单机总权重拖期调度问题

转换(启动)时间是工业中带有清洗、更换物料工序的生产过程所需要的, 该时间一般很大程度上依赖于紧接工序. 这种环境下的调度问题都是工件顺序依赖的. 本文研究顺序依赖的单机总权重拖期调度问题, 为NP难的组合优化问题. 针对该问题, 提出了一种迭代的过滤-扇出算法(IFF), 算法以分支树的结构形式在解空间中搜索. 在算法中, 当分支移动不能改进根节点时, 重新产生有继承性的根节点, 使得算法继续进行. 根据问题特性, 提出了带序列片段重组和参考局部搜索的分支移动策略, 获得分支节点. 对文献中的120组数据的算法测试结果表明: 对大多数实例, IFF算法的计算结果优于或不劣于DE算法和DPSO算法的计算结果, 同时改进了42个实例的最好解.     

面向多核任务调度的混合遗传算法

多核处理器的并行任务调度一直是研究的热点话题,属于NP-hard问题。针对此问题,本文提出了一种集启发式算法、禁忌搜索算法、模拟退火算法于一体的改进混合遗传算法(modified hybrid genetic algorithm,MHGA)。MHGA改进如下:首先,采用启发式的分层调度来初始化种群,提高初始种群质量;其次,提出基于禁忌搜索(tabu search,TS)的随机编号交叉算子,提高种群的多样性;最后,采用基于模拟退火(simulated annealing, SA)的变异,提高个体质量。实验结果表明,与其他遗传算法(genetic algorithm,GA)相比,MHGA可以得到更小的任务调度时间和更快的最优解搜索能力。