求解车间作业调度问题的快速算法

《求解车间作业调度问题的快速算法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、华中科技大学硕士学位论文，籍的时1日J不切实际。针对不同的应用背景，在调度理论中有多种调度模型被使用和例究，而其中车间作业调度(JobShop)模型是最受关注的模型之一，因为它是实助、，J!产中最普遍的调度问题的抽象并且也是经典NP难解问题之一，该模型可能是l矧度理论中被研究得最多和使用最为广泛的模型之一。鉴j二牟J’日J作业调度问题本身的复杂性所导致的寻求其精确解的高难度性。使得×Jj‘该问题的研究主要集中在寻求具有实际应用价值的近似算法的方向上，这种方¨出是当前求解众多NP完全问题的主要方向。我的导师黄文奇教授多年以来一直从事SAT、

2、PACKING等具体的NP完全问题的研究工作。是国际上率先提出了求解NP难度问题的拟物、拟人思想的学者之一11-51，并应用这一思想提出了达到国际领先水平的求解SAT、PACKING问题的高效率的实用算法，积累了求解NP完全问题丰富的经验。这些经验是我们研究车间作业凋度问题的宝贵财富。12国内外研究概况牟问作业调度问题是最难解的组合优化问题之一。不仅是因为它是NP完全的，mlL在：实际计算中也是NP完全问题中最难问题之一16l：对于随机产生的城市数目为300-400的旅行商问题或者是数百个约束条件和数予个变量的集合覆盖问题在迅、与的时I、

3、日j内可以对其进行精确的求解。但对于20个：[件20台机器400个工序的4问作业调度I、uj题，采用精确求解的算法所需要的计算时间将是不切实际的。车

4、、日j作业调度问题的精确求解主要是采用数学规划方法和枚举方法。早期有学者采j羁整数规划的方法尝试求解车间作业调度问题，但不久就有学者指出整数规划方法4i能产生实用的求解算法，面French明确表示将车间作业调度问题用整数规划公，℃表示来出在计算上是不可行的【7J，这表明求解车间作业调度问题采用整数规划的数学方法是不恰当的。因此，对于精确求解车间作业调度问题就集中到枚举方法，』巾分枝定界又是主

5、要的枚举策略之一，其基本思想是隐式的枚举一切可行解。这种牧举彳i是简单的完全枚举，而是以一种比较“聪明”的方式进行，尽可能的去掉一些明显的非最优点，从而避免完全枚举。这种方法自诞生之日起，流行至今。目前，埘这种方法研究的重点放在如何改进分枝定界策略，从而产生一个更强大的排除规华中科技大学硕士学位论文则，以便侄搜索的最初阶段排除更多的非最优点，从而大幅度减少运算时间。对于求解小规模实例的最优解，分枝定界方法是一种有效的方法，但计算大规模实例所需的计算时问仍是不切实际的，因而限制了这种方法的广泛使用。dl于车间作业调度问题在实际生产中，并不总

6、是要求得到精确的最优解，因此州f究者很自然的考虑到使用近似算法在适当的时问内得到一个可接受的近似最优解。而近似算法中的灵感主要是受自然现象和人类社会中的智慧的启发，因此又称为启发式方法。心管近似算法不能确保得到精确的最优解，甚至在多数情况下，无法预计所得列的解同最优解的近似程度，但对于一个大规模的实例采用最优算法是不切实际的，f『Ji使刖近似算法则可以在可接受的时间范围内得到近似最优解。而实际的计算表明，女f的近似算法通常能在可接受的时间内得到与精确最优解相差甚小的近似解，甚至刈r人；等

7、i分的实例，近似算法能得到的近似解与精确最优解一致

8、。这种曾经被称为“快速与H陋(quickanddirty)”的方法，由二F能够满足解决实际问题的需要，得刨l!人的发展【8l。求解车间作业调度问题的启发式算法主要以如下四种类型：优先规则、基于瓶颈策略的启发式算法、人工智能方法、局部邻域搜索方法【9l。应厢于车间作业调度问题的启发式算法最早的发展就是基于优先指派规则的，dIj：这种算法易于实现并且能够显著的降低计算花费(主要指计算时间、空间花费)，仗得它成为实际应用中被普遍使用的方法。这种方法主要是确定一种优先级规则。使j}Ji幺规则从待调度的工序集合中选择一个优先级最高的工序，并用贪心的

9、方法对该I．f，f进行凋度，如此进行，直到所有的工序都调度完毕。bi在1955年就有研究学者进行这种算法的研究．r作，二十世纪六七十年代，优先措派规则算法得到巨大的发展，各种优先规则数以百计。1977年Panwalker和Iskander在发表的论文中收集和整理了多达113中优先规则110J，Haupt在1989年发表的论文辞t对优先规则算法进行了更为广泛的讨论和总结I川。在许多有关优先指派规{则算法的研究中存在一个共识：使用单一优先指派规则的算法在计算时间上占绝对的优势，但在计算结果的优度(与精确解的逼近程度)上，到目前为止没有一种单‘

10、优先指派规则算法占有优势。鉴于单一优先指派规则算法在计算优度上的拙劣表脱，按某种策略将多个单一优先指派规则结合起来，形成一种组合优先指派规则算法是很自然的想法。这种组合单一优先规则的算法在过去