[发明专利]一种基于Gibbs取样法的调度方法

摘要

本发明提出了一种基于Gibbs取样法的调度方法，本发明不仅考虑了任务的结构特性以及设备的加工能力，还考虑了设备间的运输关系，利用Gibbs取样策略对各备选设备进行调度判断选择。本发明将各设备的负载状态作为调度决策的依据，在考虑关键设备负载最小化的前提下，解决具有固定I/O约束的生产调度问题。

主权项

1.一种基于Gibbs取样法的调度方法，其特征在于，步骤1：将起始工序分配到其指定设备上加工；步骤2：当有工序加工完毕时，判断是否产生可调度工序B，即前续工序均已加工完毕的工序；若存在可调度工序B，按可调度工序层数l由大到小的顺序对各可调度工序进行调度；在对某一可调度工序进行调度时，计算该可调度工序在各个设备上的综合代价O；综合代价O的计算方法如下：O＝VAM                                     (1)其中V是工序加工代价矩阵，A为加工矩阵，M为设备运输代价矩阵，综合代价O中元素O_i,j表示某一可调度工序v_i∈B在设备m_j上的综合代价，O_i,:表示可调度工序v_i在所有设备上的综合代价，综合代价O_i,j越小则将可调度工序v_i分配到m_j上加工的合理性越高；步骤3：利用Gibbs取样法为可调度工序v_i分配加工设备，在区间内生成随机数并按O_i,j取值进行排列，若o落在O_i,j的取值区间内，则选择m_j作为v_i的加工设备；|m|为设备的数量，i和j均为正整数；步骤4：重复步骤2‑步骤3对各个工序进行分配，最后将终止工序E分配到其指定设备上；所述加工矩阵A中元素A_i,j表示工序v_i在设备m_j上加工所需要的时间，矩阵A的第i行表示工序v_i在所有设备上的加工时间构成的向量；所述工序加工代价矩阵V是由工序加工代价模型建立的工序优先关系矩阵，其目标是以任务结构的角度建立后续工序对可调度工序的影响力；该模型以某一工序v_j对另一工序v_i的影响力取决于二者之前的距离为原则，利用式(2)所示的函数作为v_j与v_i距离度量：其中succ(v_i)表示工序v_i的后续工序集合，α为距离控制参数，取值区间为0<α<3，l_i表示工序v_i在任务中的层数，l_j表示工序v_j在任务中的层数；所述设备运输代价矩阵M中元素M_i,j是设备m_i对设备m_j的相对重要度，建立设备间的转移概率矩阵H，其表达式如下：其中，adj(m_i)表示与m_i直接相邻的设备；R_j表示若某一可调度工序v_k分配到设备m_j且m_j正处于加工状态，则R_s为需要等待的时间；m_b为工序v_k的紧前工序的加工设备；m_e为固定输出设备；u(i,j)表示设备m_i与设备m_j间的运输时间；u(b,j)表示可调度工序v_k的紧前工序加工设备m_b与设备m_j间的运输时间；u(j,e)表示设备m_j与固定输出设备m_e间的运输时间；u(b,s)表示设备m_b与设备m_s间的运输时间；u(s,e)表示设备m_s与固定输出设备m_e间的运输时间；u(i,s)表示设备m_i与设备m_s间的运输时间；以设备间的l_i步转移矩阵判断设备相对于可调度工序v_i的调度优先性，即设备运输代价矩阵