[发明专利]一种基于博弈论的云制造多任务调度优化方法

权利要求书

1.一种基于博弈论的云制造多任务调度优化方法，应用于云制造环境下多个任务和多个服务之间的调度，各任务包括多个子任务，其特征在于，所述基于博弈论的云制造多任务调度优化方法，包括：

步骤1：结合博弈论建立基于时间、成本和可靠性的CMMS博弈模型，包括：

以时间、成本和可靠性作为参与者收益的标准，建立参与者T_i的收益U_i作为CMMS博弈模型，所述收益U_i如下：

式中，参与者T_i即第i个任务，为偏好权重，且TCT_i表示完成第i个任务的总时间，TC_i表示完成第i个任务的总成本，TR_i表示完成第i个任务的总可靠性；

步骤2：采用BBO算法求解所述CMMS博弈模型，包括：

步骤2.1：初始化获得CMMS博弈模型的解，即栖息地，并采用矩阵表示各栖息地，并且每一个栖息地用一个矩阵表示；

步骤2.2：采用基于纳什均衡的适应度函数计算各栖息地的栖息适宜性指数，根据所述栖息适宜性指数确定初始的最优解；其中，所述适应度函数为：

式中，表示栖息适宜性指数，I表示任务的总个数，表示第i个任务在第v个栖息地的收益值，表示第i个任务的完美收益值；

步骤2.3：计算种群的迁入率和迁出率，根据所述迁入率和迁出率选择栖息地执行迁移操作，更新最优解；

步骤2.4：计算种群的变异率，根据所述变异率选取相应的栖息地进行变异操作，更新最优解；

步骤2.5：采用精英替换策略更新种群；

步骤2.6：判断是否达到预设的迭代次数，若达到迭代次数，则输出最优解，即最优的调度方案；否则进入步骤2.3继续迭代。

2.如权利要求1所述的基于博弈论的云制造多任务调度优化方法，其特征在于，所述总时间包括服务时间、物流时间和等待时间，即：

式中，J_i表示T_i包括的子任务总个数，E表示服务供应商的总个数，K_e表示第e个服务供应商提供的服务总个数，表示布尔变量，表示s_ke完成t_ji所需的服务时间，表示s_ke完成t_ji所需的物流时间，表示s_ke被占用导致t_ji所需的等待时间，s_ke表示第e个服务供应商的第k个服务，t_ji表示第i个任务的第j个子任务；

所述总成本包括服务成本和物流成本，即：

式中，SC_ke表示s_ke每单位时间的服务成本，LC_ke表示s_ke每单位时间的物流成本；

所述总可靠性的计算公式为：

式中，表示s_ke完成t_ji的可靠性。

3.如权利要求1所述的基于博弈论的云制造多任务调度优化方法，其特征在于，所述采用矩阵表示各栖息地，包括：

每个栖息地由一个3行n列的矩阵表示，矩阵中的第一行用于表示任务编码，第一行中的元素值为1至I之间的整数，I表示任务的总个数，同一元素值出现的次数表示子任务的编码；矩阵中的第二行用于表示完成子任务的服务的编码，第二行中的元素值为1至K，K表示所有服务供应商中每个服务供应商提供的服务总个数的最大值；矩阵中的第三行用于表示提供服务的服务供应商的编码，第三行中的元素值为1至E，E表示服务供应商的总个数；

n为各栖息地中所有任务包括的子任务的总个数，矩阵的每一列表示一个子任务的调度情况。