Задача поиска оптимального расписания одного станка с директивными сроками работ
Автор: Сеничев Константин Николаевич
Журнал: Ученые записки Петрозаводского государственного университета @uchzap-petrsu
Рубрика: Физико-математические науки
Статья в выпуске: 2 (147), 2015 года.
Бесплатный доступ
Представлена задача оптимизации работы одного станка, которая может возникать при расчете оптимального плана работы бумагоделательной машины, гофроагрегата, фанерного пресса или других производственных агрегатов, последовательно и неразрывно выполняющих определенные работы. В случае преждевременного начала работы или ее завершения позже установленного директивного срока на расписание налагается штраф в заданных размерах, пропорциональных величине нарушения срока. Требуется минимизировать сумму штрафных санкций за выполнение всех работ. Также рассмотрены вариации задачи в условиях минимизации общего количества нарушенных директивных сроков, одинаковых значений верхних и нижних штрафных санкций, отсутствия ранних сроков начала выполнения работ. Для решения задачи использованы как базовые метаэвристические алгоритмы, так и предложенный автором комбинированный алгоритм, использующий набор метаэвристик для последовательного улучшения найденного решения. При этом для построения окрестности текущего решения используются операторы инверсии, сдвига в начало, сдвига в конец и сдвига в начало и в конец. В результате комбинированный алгоритм демонстрирует прирост качества найденного решения без изменения порядка вычислительной сложности.
Директивные сроки, оптимальное расписание, метаэвристические методы, комбинированный алгоритм
Короткий адрес: https://sciup.org/14750840
IDR: 14750840 | УДК: 519.8
Search of optimal master schedule for single machine optimization
The article is concerned with the single machine optimization problem that is typical for scheduling production processes with a number of consecutive and non-preemptive operations. A paper machine, a plywood press or a corrugator execution plan construction can be considered as an example. The processing work should start at a particular release time and should be completed no later than the relative due date. Otherwise, a proportional to the violation fine is imposed. The objective of the problem is to find a processing order of the works that minimize total weighted tardiness. Moreover, the study covers the case of the total number of violated due dates minimization and an option with the works available at zero start time. The solution of the problem is based on metaheuristic algorithms that provide an opportunity to obtain sufficiently good result. Additionally, the author proposes a new combined algorithm that exploits basic metaheuristics in order to consistently improve the current plan. Inversion operators, shift forward, shift back and shift forward, and back operators are used to employ obtained solutions in practice. As a result, the combined algorithm provides an important solution in quality improvement comparable to the level of computation complexity in mentioned earlier metaheuristics.
Список литературы Задача поиска оптимального расписания одного станка с директивными сроками работ
- Гладков Л. А., Ку р е й ч и к В. В., Ку р е й ч и к В. М. Генетические алгоритмы: Учеб. пособие. 2-е изд. М.: Физматлит, 2006. 320 с.
- Кузнецов В. А., Сеничев К. Н. Метаэвристики для решения комбинаторных задач: Учеб. пособие. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2012. 40 с.
- Кузнецов В. А., Сеничев К. Н. Использование метаэвристик для решения задач дискретного программирования//Вестник Череповецкого государственного университета (технические науки). 2012. № 4. С. 27-31.
- Кузнецов В. А., Сеничев К. Н. Состав и структура метаэвристик для решения комбинаторных задач//Новые информационные технологии в ЦБП и энергетике: Материалы X Междунар. конф. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2012. С. 34-35.
- МакКоннелл Дж. Основы современных алгоритмов. М.: Техносфера, 2004. 368 с.
- Хачатуров В. Р., Веселовский В. Е., Злотов А. В. и др. Комбинаторные методы и алгоритмы решения задач дискретной оптимизации большой размерности. М.: Наука, 2000. 354 с.
- Ballestin F., Leus R. Meta-heuristics for stable scheduling on a single machine//Computer and Operation Research. 2008. № 7. P. 2175-2192.
- Blum C. Metaheuristics in Combinatorial Optimization: Overview and Conceptual Comparison//ACM Computing Surveys. 2003. № 3. P. 268-308.
- Glover F., Kochenberger G. A. Handbook of Metaheuristics. Springer Science & Business Media, 2003. 556 p.
- Mautor T. Intensification Neighborhoods for Local Search Methods. Essays and Surveys in Metaheuristics. Operation Research Computer Science. Kluwer Acad. Publ., 2001. P. 493-508.
- OR-Library. Weighted tardiness. Available at: http://people. brunel.ac.uk/~mastjjb/jeb/orlib/wtinfo.html