[发明专利]面向动态等效并行机调度问题的快速非支配排序遗传算法

权利要求书

1.面向动态等效并行机调度问题的快速非支配排序遗传算法，其特征在于，按下述步骤进行：

S1：通过混合启发式规则和随机规则，生成规模为N的初始种群P_t，混合启发式规则包括MODD、ATC和X-RM；

S2：利用基于动态规划的解码方法，计算每个个体的最大完工时间C_max与总拖期时间和∑T_j；

S3：判断是否满足终止条件；若是，结束；否则，对种群P_t中的个体进行快速非支配排序；

S4：通过自适应概率交叉与变异、精英选择策略的遗传算子产生子代种群Q_t；

S5：将父代种群P_t和子代种群Q_t合并而成规模为2N的种群R_t；

S6：对R_t进行基于动态规划的解码和快速非支配排序，从第一层r₁开始逐层选择非支配解个体放入新父代种群P_t+1，直到种群规模为N；若选择层级r_k的个体无法全部放入，则对r_k层个体进行拥挤度计算，选择拥挤度大的个体放入；

S7：对种群P_t+1中的个体进行邻域搜索产生新解替换冗余解；令t＝t+1，返回步骤S3。

2.根据权利要求1所述的面向动态等效并行机调度问题的快速非支配排序遗传算法，其特征在于，所述步骤S1中的初始种群P_t生成方法按下述步骤进行：

步骤2.1：问题描述与目标界定；动态等效并行机调度问题可以描述为将J＝{J₁，J₂，…，J_j…，J_n}中的n个工件安排到M＝{M₁，M₂，…，M_i…，M_m}台等效的并行机上，工件J_j的到达时间为r_j，交期时间为d_j，处理时间为p_j，完工时间为C_j，拖期时间为T_j＝max{0，C_j-d_j}，工件J_j的加工过程不可中断；机器在生产过程中需要进行弹性预防维护PM，即机器的连续加工时间或役龄不能超过界限值UT，每次维护的时长为t，优化目标为同时最小化最大完工时间C_max＝max{C_j}与工件拖期时间和∑T_j；决策内容是确定工件在机器上的分配与加工顺序；

步骤2.2：根据初始种群中MODD、ATC、X-RM以及随机规则比例确定的数量，即N＝n_MODD+n_ATC+n_X-RM+n_Random；

步骤2.3：初始化每台机器的完工时间C₁＝C₂＝…＝C_m＝0，最早开工时间t₁＝t₂＝…＝t_m＝0，役龄Age₁＝Age₂＝…＝Age_m＝0，拖期时间和∑T_j＝0，已调度工件集合SJ₁＝SJ₂＝…＝SJ_m＝φ，未调度工件集合USJ＝{J₁，J₂，…，J_n}，工件数量n，维护界限值UT，维护时长t，种群规模N，工件指标j＝1，机器指标k＝1：

步骤2.4：利用MODD规则生成数量为n_MODD的初始解集，包括以下步骤；

步骤2.4.1：判断USJ＝{φ}吗，若是，结束；否则，转步骤2.4.2；

步骤2.4.2：选择J_j∈USJ，转步骤2.4.3；

步骤2.4.3：当机器数量k≤m时，转步骤2.4.4；否则，转步骤2.4.5

步骤2.4.4：计算机器的役龄Age_k＝Age_k+p_j；如果Age_k＞UT，则t_k＝t_k+t，Age_k＝p_j，d′_jk＝max{d_j，max{r_j，t_k}+p_j}；否则，Age_k＝Age_k+p_j，d′_jk＝max{d_j，max{r_j，t_k}+p_j}；令k＝k+1，返回步骤2.4.3；

步骤2.4.5：工件J_j的d′_j＝min{d′_jk}；

步骤2.4.6：令j＝j+1，返回步骤2.4.2；

步骤2.4.7：按照USJ中工件J_j的d′_j值对工件进行排序，d′_j值越小的排序越靠前；当d′_j值相同，则交期早的排前面；如果交期相同，则序号小的工件排前面，得到排序结果π＝{J_[1]，J_[2]，…，J_[|USJ|]}；

步骤2.4.8：当k≤m时，转步骤2.4.9，否则，转步骤2.4.11；

步骤2.4.9：当j≤|USJ|时，转步骤2.4.10；

步骤2.4.10：判断r_[j]≤t_k是否成立；若成立，则Age_k＝Age_k+p_[j]，如果Age_k＞UT，则t_k＝t_k+t，Age_k＝p_[j]，C_[j]k＝max{r_j，t_k}+p_[j]；否则，Age_k＝Age_k+p_[j]，C_[j]k＝max{r_j，t_k}+p_[j]；

步骤2.4.11：C_[j]h＝min{C_[j]k}，将集合π中第一个当前已经到达的工件J_[j]安排到机器h上，并更新C_h＝C_[j]h，Age_h，t_h，SJ_h＝SJ_h∪J_[j]，USJ＝USJ/J_[j]以及∑T_j；返回步骤2.4.1；

步骤2.4.12：循环步骤2.4.1-步骤2.4.11，生成数量为n_MODD的初始解集；

步骤2.5：利用ATC规则生成数量为n_ATC的初始解集；

步骤2.6：利用X-RM规则生成数量为n_X-RM的初始解集；

步骤2.7：随机将n个工件分派到m台机器上，生成数量为n_Random的初始解集；

步骤2.8：将MODD、ATC、X-RM以及随机规则四种规则生成的初始解集合并在一起，构成初始种群P_t。