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种群进化+邻域搜索的混合算法求解作业车间调度问题之算法原理介绍

2020-08-09 12:47
程序猿声
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JBX非常类似:

将工件随机分配成两组,Jobset1和Jobset12;将P1中属于JS1的部分插入O1相同位置处,P2中属于JS2的部分插入O2相同位置中;将P2中属于JS2的部分按顺序插入O1的空余位置中(如图所示),P1则插入O2中。MS

MS更简单,随机选择两个位置,如图所示,属于范围内的P1部分放到O1中,不属于范围内的P2部分放到O1中;属于范围内的P2部分放到O2中,不属于范围内的P1部分放到O2中。

变异OS

OS的变异有两种方法,交换式和邻域式。

交换式即随机选择两点交换位置。

邻域式则是选择三个点,组成种情况,再随机选择其中一种。

选择

选择可以有多种方法。精英选择,锦标赛选择,轮盘赌选择。这里介绍论文里使用的前两种。(小编的代码中三种都有写)

精英选择:直接按适应度排序,取最优的几个。

锦标赛选择:每次随机选择k个子代(k一般在2~6之间,论文里采用k=2),选出其中最优的一个。

论文里采用精英选择+竞标赛选择的方法。

禁忌搜索算法部分

禁忌搜索算法部分是嵌套在GA中的。按原论文的说法,对每一代子代的每一个个体,都需要decode成可行解,然后运用禁忌搜索优化解,再编码回GA编码,进入下一代。(听起来就觉得时间复杂度蛮高的)

除了甘特图外,JSP / FJSP还有自己的一套表示解的方法,称为析取图。简单来说,就是把工序作为点,前后加工关系作为边,以此表示工序的加工顺序。

如前文所说,由于嵌套至每一个个体,算法的运行时间很容易爆炸,多写一个循环都会产生不可估量的后果。同时,原论文在这一部分没有很详细的描述,因此小编在复现这一部分的时候也没有处理的很好,来来回回写了多个Tabu Search。由于篇幅原因,这一部分暂时留到下期讲,后续应该还会对小编的代码进行简单讲解,请大家多多关注!

参考

[1]Li, Xinyu , and L. Gao . "An effective hybrid genetic algorithm and tabu search for flexible job shop scheduling problem." International Journal of Production Economics 174.Apr.(2016):93-110.

[2]Zhang, Chao Yong , P. G. Li , and Y. R. Zailin Guan . "A tabu search algorithm with a new neighborhood structure for the job shop scheduling problem." Computers & Operations Research 34.11(2007):3229-3242.

[3]Mastrolilli, Monaldo , and L. M. Gambardella . "Effective Neighbourhood Functions for the Flexible Job Shop Problem." Journal of Scheduling 3.1(2015):3-20.

[4]Zhang, Guohui , L. Gao , and Y. Shi . "An effective genetic algorithm for the flexible job-shop scheduling problem." Expert Systems with Applications 38.4(2011):3563-3573.

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