[发明专利]基于自适应蚁群优化的弹性车间调度技术

摘要

本发明公开了一种基于自适应蚁群的弹性车间调度技术。该技术将蚁群优化算法应用于弹性车间调度问题。为使算法在不同问题实例上均取得理想性能，本发明在蚁群优化算法中引入了一种能够根据待解问题实例和当前搜索状态来自动选择启发式信息及其引导力控制参数的自适应策略。自适应策略的引入，极大提高算法的优化效率，为高效解决弹性车间调度问题提供了一条新的途径。在弹性车间调度问题标准测试库上的实验表明，本发明公开的弹性车间调度技术能够高效地找到工期最短或接近最短的调度方案。

主权项

一种基于自适应蚁群优化的弹性车间调度技术，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)建立解构造图：解构造图是一个有向连通图，图中每个结点表示一个操作到一台机器可行分配，此外，图中还有两个虚拟结点v0和vT+1，分别表示蚂蚁路径的起点和终点，T表示所有可行分配的数目，除了v0和vT+1，每个结点vl(1≤l≤T)分别记录了其各自相应的作业、操作和机器的索引，所有结点通过有向弧相互连接，弧的指向满足操作间的顺序约束；(2)初始化：初始化解构造图上信息素分布，同时为蚁群中的每只蚂蚁a初始化一个启发式信息档案P(a)，P(a)中包含该蚂蚁对启发式信息的定义及其引导力控制参数的选择；(3)解构造：每只蚂蚁根据自身的启发式信息档案P(a)构造一个弹性车间调度方案S(a)，S(a)由M个序列组成，每个序列Sk记录了那些将操作分配给机器k的结点，k＝1，2，...，M，解构造过程中维护一个候选结点列表C，蚂蚁每次从C中按规则选择一个结点，并将其插入方案S(a)中相应序列的相应位置，之后更新C中的结点，当C为空时，说明一个完整的解构造完毕；(4)信息素更新：蚂蚁每选择一个结点，便根据局部信息素更新规则对相应的有向弧进行一次信息素更新，当所有蚂蚁完成解构造过程后，再根据全局信息素更新规则对信息素进行更新；(5)启发式信息档案更新：每隔G次迭代进行一次启发式信息档案的更新，两次更新间隔期间，每只蚂蚁构造的调度方案的工期将与该蚂蚁的启发式信息档案共同保存到一个外部档案A，自适应策略选择A中工期最短的λ％个元素的启发式信息档案进行统计，然后根据统计量对每只蚂蚁a的启发式信息档案进行更新；(6)结束条件检查：当算法对蚂蚁所构造的解的评估次数达到预先设定的最大次数时，终止算法。