用于作业调度的基于瓶颈的多代理方法研究

来源 :西安电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liyan19821021
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随着工业化的快速发展,制造业的生产线变得越来越复杂,对于能及时处理订单的能力也要求越来越高。怎样设计一个好的调度方案成为了制造业成功的关键的因素之一。车间调度是一个经典的调度问题,始于上个世纪50年代。在车间调度问题中,当一个或多个活动的开始时间发生了改变,可能会产生活动操作时间上的冲突,则系统需要一个高效率的方法来调整调度方案。因为多代理方法可以快速得到一个可行解,所以本论文选择多代理方法进行研究。多代理方法是指系统包含了一系列不同的代理,这些代理相互独立,并且每一个代理都有独自解决问题的能力和不同的方法。代理之间通过信息的更新及传达,进行合作和交互从而解决问题,当每一个代理上的个体不存在违反约束的情况,则得出最终结果。正是由于每个代理具有非常强的问题解决能力,所以多代理方法可以快速得到一个可行解。而根据调度理论上的研究,因为瓶颈机器对系统而言,有最紧的约束,所以瓶颈机器很大程度上决定了整个系统的性能。为了使多代理方法得到更好的解,本文在多代理方法的基础上运用了瓶颈策略,即选择出系统的瓶颈机器并对瓶颈机器上活动的处理加以优化。基于瓶颈策略的多代理算法将系统分为了三个代理:生产作业代理,机器代理和瓶颈机器代理。瓶颈机器的优化包含两部分,一是指对瓶颈机器的初始化进行优化,二是指对解决冲突时的做法进行了优化,使优化的算法比原先算法有更进一步的提高。然而根据基于瓶颈策略的多代理系统解决问题的算法框架,虽然这个方法显示了良好的性能,但由于解决过程是一个循环的迭代,所以算法有陷入死锁的可能性。根据大量的能引起死锁产生的实验数据,总结出三种死锁和每种死锁产生的原因。为了使这三种死锁得以解决,在原算法的基础上,本文提出了两种方法:预防死锁和发现并解决死锁,并且努力减少因解决死锁所而带来对系统性能的影响。本文提出的方案可以在较短时间内得到不错的调度方案,同时也解决了自身算法的缺陷-死锁。实验结果表明改进的算法成功地解决了较小规模问题中存在的死锁,对于较大问题,因为机器的分配方案非常多,所以不能一一测试,但在几百次的测试中没有检测到任何遗留的死锁。改进算法与原算法相比,针对相同问题,改进该算法可以得到更好的调度方案。与基于调度规则的算法比较中,虽然用时比基于调度规则的算法用时长,但是可以得到较好的可行解。在本文算法与禁忌搜索算法比较中,在某些问题上可以得到与禁忌搜索算法所的解相近似的解决方案。
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