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《华东理工大学》 2012年
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基于元启发式算法的调度问题若干研究

邓冠龙  
【摘要】:调度问题是将有限的资源分配给各项不同任务的决策过程,其目的是优化一个或多个目标,它广泛存在于当今大多数的制造和生产系统中。优化的生产调度方案,可以提高生产效率、降低生产成本,从而为企业带来更好的经济效益和市场竞争力。因此,对生产过程进行有效合理的调度具有重要意义。许多调度问题从复杂度理论上讲是NP-hard的,经典的调度算法如启发式规则、分支定界法求解调度问题面临很大的困难,它们很难获得问题的最优解或者获得最优解需要巨大的计算代价。而近年来兴起的元启发式算法(metaheuristic)在不需要复杂数学模型的基础上即可获得较为满意的调度解,是解决调度问题简单有效的方法。本论文以几类调度问题为对象,在对调度问题进行分析的基础上,提出了几种元启发式算法进行求解,同时,将其拓展到处理时间不确定条件下的随机调度问题。论文的主要贡献如下: (1)针对以加权总滞后为目标的具有顺序相关准备时间的单机调度问题,提出了一些用于交换移动的删除规则和加速方法,并提出了一种增强迭代贪婪(enhanced iterated greedy, EIG)算法进行求解。对该问题对应的解结构,分析了交换移动,首次提出了对应交换移动的删除规则和加速方法,并将其应用于提出的EIG算法中。此外,在EIG算法中,为避免算法陷入局部最优,提出了一种新的扰动算子—最优插入过程(best insert procedure),来替换当前常用的破坏重建过程(destruction and construction procedure)。基于标准测试算例的仿真计算结果表明,提出的EIG算法的求解效果明显优于当前较先进的几种元启发式算法。 (2)针对以总滞后为目标的同等并行机调度问题,提出了一种混合离散差分进化(hybrid discrete differential evolution, HDDE)算法进行求解。受前人分支定界方法的启发,在元启发式算法中采用了基于工件排列的编码解码方案,该方案可直接将工件的排列对应于一个活跃调度。在此基础上,对基本差分进化算法进行了离散化,并结合了一种改进的局部搜索方法,提出了HDDE算法来求解并行机调度问题。基于标准测试算例的仿真计算结果表明,提出的HDDE算法求解效果明显优于基本差分进化算法和一种高效的混合粒子群算法;同时,和当前较先进的分支定界方法对比,它具有求解时间和求解规模上的巨大优势。 (3)针对以makespan为目标的零空闲flow shop调度问题,提出了基于网络表达的插入邻域加速方法,并提出了一种有效的混合离散差分进化(hybrid discrete differential evolution, HDDE)算法。为了评估一个解的插入邻域,提出了一种新的基于网络表达的加速方法,该方法将评估整个插入邻域的计算时间复杂度从O(mn3)降低到O(mn2),m、n分别表示机器数和工件数。提出的HDDE算法混合了特殊设计的具有加速方法的扰动局部搜索,因而在探索和开发方面均有较好的性能。基于标准测试算例的仿真研究中,一方面测试了提出的加速方法的效果,另一方面测试了提出的HDDE算法的有效性。实验结果表明,提出的加速方法可大大减小计算代价,且提出的HDDE算法的求解效果明显优于当前较先进的几种元启发式算法。 (4)针对中间存储flow shop调度问题,提出了一种离散人工蜂群(discrete artificial bee colony, DABC)算法进行求解。首先,蜂群中的个体都表达为离散的工件排列;其次,采用启发式规则和局部搜索方法来产生具有较好性能和多样性的初始种群;再次,设计了引领蜂、跟随蜂、侦察蜂的有效更新方案。基于标准测试算例的大量仿真结果表明,提出的DABC算法求解分别以makespan和total flow time为目标的几类中间存储flow shop调度问题均具有较好的可行性和有效性。 (5)针对随机flow shop调度问题,考虑处理时间随机分布的零空闲flow shop调度,建立了随机期望值模型。并将(3)中的HDDE算法进行改编以求解该随机期望值模型,通过仿真计算验证了HDDE算法的优越性。
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP301.6

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 顾幸生;不确定性条件下的生产调度[J];华东理工大学学报;2000年05期
2 程俊;顾幸生;;灾变合作型协同进化遗传算法及其在Job Shop调度中的应用[J];华东理工大学学报(自然科学版);2007年05期
3 黄志;黄文奇;;一种基于禁忌搜索的作业车间调度算法[J];计算机工程与应用;2006年03期
4 姜思杰,张付亮,王孔茂;基于遗传和禁忌算法求解一类车间调度问题[J];计算机集成制造系统-CIMS;2003年11期
5 吴大为,陆涛栋,刘晓冰,孟永胜;求解作业车间调度问题的并行模拟退火算法[J];计算机集成制造系统;2005年06期
6 王万良;王磊;王海燕;徐新黎;赵燕伟;;基于混合差分进化算法的作业车间动态调度[J];计算机集成制造系统;2012年03期
7 赵良辉;邓飞其;;用于作业车间调度的模拟退火算法[J];制造业自动化;2006年03期
8 潘全科;段俊华;赵清理;朱剑英;;解决车间调度问题的改进模拟退火算法[J];机械科学与技术;2007年01期
9 潘全科;王凌;高亮;桑红燕;;基于差分进化与块结构邻域的作业车间调度优化[J];机械工程学报;2010年22期
10 盛立纲;顾幸生;;混合遗传NEH算法在流水车间调度中的应用[J];控制工程;2010年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苏发慧;;模糊支持向量机在粮食安全预警中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2009年02期
2 韦忠良;崔斌;;基于管径的管道输水灌溉管网优化设计[J];安徽农业科学;2009年25期
3 张琳;李海燕;王莉;;模糊需求下批量生产优化模型[J];辽宁科技大学学报;2008年01期
4 刘卫果,胡思继;旅客交通方式选择行为的模糊机会约束规划模型[J];北方交通大学学报;2002年02期
5 吕鑑,贾燕兵;应用遗传算法进行给水管网优化设计[J];北京工业大学学报;2001年01期
6 王亚敏;冀俊忠;潘全科;;基于离散蛙跳算法的零空闲流水线调度问题求解[J];北京工业大学学报;2010年01期
7 毕春长,张有忱;基于实码遗传算法的汽车变速箱可靠性优化设计[J];北京化工大学学报(自然科学版);2004年05期
8 左秀峰,韩伯棠,何世伟;供应链库存控制策略的进化仿真[J];北京理工大学学报;2004年08期
9 刁宪君,高俊,杨树文;多阶段建筑物资产运销随机规划模型[J];商业研究;2003年14期
10 李晓峰;赵海;杜洪军;刘小勇;;柔性流水作业排序问题的贪心算法求解[J];吉林大学学报(信息科学版);2009年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨吉会;;模糊关系规划概述[A];中国运筹学会第九届学术交流会论文集[C];2008年
2 吴波;原进凯;石国新;江征风;丁毓峰;;生产调度中时间不确定性及其控制策略[A];湖北省机械工程学会机械设计与传动专业委员会第十五届学术年会论文集(一)[C];2007年
3 胡咏梅;肖长歌;贾磊;;一种基于广义控制的滚动调度建模方法[A];2004中国控制与决策学术年会论文集[C];2004年
4 宁树实;胡国奋;王伟;李耀华;;迭代局部搜索算法在混合流水车间调度问题中的应用[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(下)[C];2005年
5 王冰;羊晓飞;;加工时间不确定的Job Shop鲁棒调度模型及其求解[A];2009中国控制与决策会议论文集(2)[C];2009年
6 ;Solving the Flow Shop Problem with Limited Buffers Using Differential Evolution[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference(CCDC)[C];2011年
7 ;Hybrid Tabu Search algorithm for bi-criteria No-idle permutation Flow Shop Scheduling Problem[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference(CCDC)[C];2011年
8 ;Harmony Search Algorithms for Bi-criteria No-idle permutation Flow Shop Scheduling Problem[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference(CCDC)[C];2011年
9 王雪峰;陈志祥;;一种多级分布式制造系统生产计划问题研究[A];中国企业运筹学[2010(1)][C];2010年
10 麻倩倩;马新顺;石彤菊;;求解机会约束规划的回溯算法[A];第四届中国不确定系统年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 何非;装配制造系统复杂特性建模及其应用研究[D];华中科技大学;2010年
2 彭北青;第三方物流配送车辆路径问题模型及算法研究[D];华中科技大学;2009年
3 孔令启;基于内外圈协同优化策略的间歇化工过程不确定性调度研究[D];华南理工大学;2010年
4 李艳红;综合运输通道客运结构优化理论与方法研究[D];北京交通大学;2010年
5 陈驻民;混合流程企业的生产决策研究[D];东华大学;2010年
6 马鑫;基于协同机制和智能算法的多代理系统研究及应用[D];吉林大学;2011年
7 王宏亮;钢铁企业多粒度分型生产计划管理方法研究[D];大连理工大学;2011年
8 王书齐;可变模糊集多属性决策理论在大型编队防空决策中的应用研究[D];大连理工大学;2011年
9 王晓娟;多目标柔性作业车间调度方法研究[D];华中科技大学;2011年
10 杨春霞;不确定环境下的集装箱码头泊位—岸桥调度优化研究[D];大连海事大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李云刚;自由搜索算法的改进及其在图像分割中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 靳松;基于节拍的4G9缸体工艺流程设计及其生产能力研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 赵海坤;模糊线性规划理论的模糊结构元解法研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 秦剑平;模糊Job-Shop调度问题的研究与应用[D];哈尔滨理工大学;2010年
5 马威;基于免疫克隆算法的多目标flow shop生产调度的研究[D];华东理工大学;2011年
6 乔纯陆;基于改进协同蚁群算法的生产调度问题研究[D];华东理工大学;2011年
7 严少斌;优化算法研究及其在不确定条件下生产调度问题的应用[D];华东理工大学;2011年
8 陈峰;基于MES架构的轮胎成型与硫化工序优化排产系统研究[D];浙江大学;2011年
9 陈小燕;高校人力资源模糊管理研究[D];福建师范大学;2010年
10 季宝慧;改进的蜜蜂进化型遗传算法在生产调度中的研究与应用[D];大连交通大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄明;梁霞;梁旭;;一种改进的遗传算法及其在作业车间调度的应用[J];大连铁道学院学报;2006年03期
2 韩亚欣,谭跃进,沙红兵;面向并行工程的重调度方法[J];系统工程;1997年06期
3 胡斌,黎志成;考虑随机因素的单件车间生产作业计划方法研究[J];系统工程;1999年01期
4 姜思杰,徐晓飞;一类资源负荷均衡问题的优化调度算法[J];高技术通讯;2000年11期
5 周艳平;顾幸生;;差分进化算法研究进展[J];化工自动化及仪表;2007年03期
6 徐俊刚,戴国忠,王宏安;生产调度理论和方法研究综述[J];计算机研究与发展;2004年02期
7 黄志,黄文奇;作业车间调度问题的一种启发式算法[J];计算机工程与应用;2004年26期
8 廖美英,张勇军;灾变算子在遗传算法中的作用研究[J];计算机工程与应用;2005年13期
9 姜思杰,徐晓飞,李全龙;基于遗传优化算法求解作业车间调度问题[J];计算机集成制造系统-CIMS;2002年03期
10 王万良,宋毅,吴启迪;求解作业车间调度问题的双倍体遗传算法与软件实现[J];计算机集成制造系统-CIMS;2004年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 沈益民;范玉顺;;带有跨工序约束的柔性job shop调度问题[J];计算机应用研究;2008年07期
2 曹杰;史金飞;戴敏;;使用着色Petri网实现调度仿真系统中的启发式算法[J];中国机械工程;2006年15期
3 杨明珠;;单船装卸作业的岸桥调度[J];计算机工程与应用;2011年10期
4 乔佩利;张宏芳;李小平;高祥;;FLOW SHOP调度问题的启发式算法[J];电机与控制学报;2008年01期
5 李凯;杨善林;刘桂庆;;求解目标是最小完成时间和的同类机调度的改进算法[J];系统仿真学报;2007年11期
6 曹杰;史金飞;戴敏;;基于TNEH算法求解混合Flowshop的调度问题[J];中国制造业信息化;2009年11期
7 洪宗友;庞哈利;;基于工件间隙的Blocking流程车间调度启发式算法[J];计算机应用;2007年S2期
8 常俊林;郭西进;马小平;;并行机成组调度问题的启发式算法[J];计算机工程与应用;2007年04期
9 张治中;程方;雒江涛;毛期俭;王俊;邱绍峰;;具有切换时延的抢占和非抢占式光交换调度研究[J];中国科学(E辑:信息科学);2007年04期
10 闫纪红,吴澄;一种基于神经网络的并行设计活动调度方法[J];应用科学学报;2001年03期
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1 谭思彤;涂奉生;;具有准备时间的单机多类产品调度[A];1997年中国控制会议论文集[C];1997年
2 尹新;杨自厚;;带有等待时间惩罚的提前/拖期调度问题的启发式解法[A];1994中国控制与决策学术年会论文集[C];1994年
3 辛维政;董光亮;李济生;黄永宣;;多星测控调度问题的建模与仿真[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年
4 陈国仁;王秀梅;杨书评;;应用于立体仓库的自动导引车(AGV)的运行优化设计[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年
5 刘志雄;;求解置换Flow Shop调度的混合演化策略算法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
6 乔非;吴启迪;严隽薇;;基于扩展Petri网的FMS调度结构[A];1998中国控制与决策学术年会论文集[C];1998年
7 刘长有;薛原;石青辉;;固定货架中大规模拣选任务的拣选路径优化[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
8 刘智力;刘晓强;谢国庆;;一种启发式炼钢-连铸动态调度算法研究[A];冶金轧制过程自动化技术交流会论文集[C];2005年
9 李兵;蒋慰孙;;优化调度的一种新方法[A];1995年中国控制会议论文集(下)[C];1995年
10 于达;张钹;陈陈;;基于层次Petri网模型的调度算法[A];1994中国控制与决策学术年会论文集[C];1994年
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1 河南省邮政局公众服务处 雷俊发;改进车辆配置和调度[N];中国邮政报;2003年
2 清华大学计算机科学与技术系 经彤 洪先龙 许静宇;IC布线理论与关键技术[N];计算机世界;2005年
3 谢群;水库调度的可持续发展之路[N];中国水利报;2006年
4 张瑛 记者 李及肃;市长王兆华检查全市棚户区拆迁 回迁工作[N];辽源日报;2007年
5 本报评论员 邵颖波;民工潮应该如何调度?[N];21世纪经济报道;2006年
6 费宗莲;UTM引领安全潮流[N];计算机世界;2005年
7 学生记者 肖佳平;人生是一个不断学习的过程[N];新清华;2004年
8 阎轶洁;凌晨入住怎么收费[N];太原日报;2007年
9 ;事故教训应以改革诚意弥补[N];21世纪经济报道;2011年
10 ;精品ASON构建智能光传输网[N];网络世界;2006年
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1 邓冠龙;基于元启发式算法的调度问题若干研究[D];华东理工大学;2012年
2 柳春锋;工程项目中技能型员工调度问题研究[D];合肥工业大学;2011年
3 刘志雄;调度问题中的粒子群优化方法及其应用研究[D];武汉理工大学;2005年
4 汤健超;基于混合进化算法的若干调度问题研究[D];华南理工大学;2012年
5 孙连坤;网络化控制系统调度与控制协同设计[D];天津大学;2009年
6 杜冰;批处理机调度问题的模型与优化方法研究[D];中国科学技术大学;2011年
7 黎展滔;具有成组约束的柔性流水车间作业计划制定的启发式算法[D];广东工业大学;2012年
8 杨敬松;数字微流控生物芯片的布局及调度问题研究[D];吉林大学;2008年
9 展勇;柔性开放车间调度算法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
10 龚卫国;筹集、储备、调度和投送:应对灾害事件的赈灾物资物流管理[D];中南大学;2010年
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1 曲绍云;分布式异构系统中任务调度问题的研究[D];青岛大学;2005年
2 张斐斐;公共交通驾驶员调度问题研究[D];北京交通大学;2007年
3 杨新玲;基于时间D-子集任务排序与调度问题研究[D];沈阳大学;2010年
4 王雪;基于异步智能算法的生产调度问题的研究[D];华东理工大学;2012年
5 谷宏志;基于启发式算法的卫星地面资源调度系统设计与实现[D];西安电子科技大学;2007年
6 周万里;基于遗传禁忌算法的网格资源调度[D];山东大学;2009年
7 黄剑;制造执行系统体系结构与生产调度算法研究[D];华中科技大学;2007年
8 周宏根;高速船智能推进系统综合优化设计技术研究[D];江苏科技大学;2005年
9 张子健;混合批量生产的车间调度模型研究[D];广东工业大学;2008年
10 张强;多重资源约束下的作业车间优化调度研究[D];广东工业大学;2008年
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