一种基于有向图适应度评估的混合差分进化算法
【专利摘要】本发明提供了一种基于有向图适应度评估的混合差分进化算法来解决一个同时结合了时间依赖转换时间、选择与调度结合和时间依赖收益特点的调度问题，包括编码及种群初始化、变异操作、交叉操作、选择操作，本发明所述的算法在能够在不同阶段循序渐进不断调整自身的值，具有优化性能；本发明在算例上取得的收益明显优于其他算法；本发明能够处理任何形式的转换时间表现形式，具有很强的灵活性。
【专利说明】一种基于有向图适应度评估的混合差分进化算法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于解决时间依赖转换时间调度问题的基于有向图适应度评估的混合差分进化算法。
【背景技术】
[0002]订单受理与调度问题来源于面向订单生产的加工制造业。企业按照订单生产加工，可以满足用户个性化、差异化的产品定制需求，降低产品的库存成本，从而提高企业的竞争力。但与此同时，面向订单生产也给企业带来一定的挑战:客户的订单通常具有时效性，如果企业不能在用户期望的时间段内提交产品，则必然降低客户的满意度，长此以往将会损害企业的利益。而由于生产能力的限制，企业如果无法按期完成所有加工订单的生产，则必须从接收的订单中选择一部分进行生产并且为各订单安排加工时间。在企业中，受理订单通常是市场部门的工作，而生产加工则由生产部门负责。如果市场部门不考虑所受理的订单对生产部门工作的影响，则很容易造成订单过量、企业无法按期交付的情况发生。因此，订单的选择与生产调度必须统一考虑。在订单受理与调度问题中，同时存在选择和调度两个决策问题，工件延期加工会产生延期惩罚。时间依赖转换时间调度问题中工件不仅存在延期惩罚，还存在提早惩罚，并且还考虑了时间依赖的转换时间，时间依赖转换时间调度问题是在订单受理与调度问题的基础上，引入时间依赖转换时间以及提早-延期惩罚，非常复杂、难以求解。
[0003]差分进化算法是由Storn和Price于上世纪90年代年提出的一种简单而有效的随机优化算法，最初被设计用于实值优化问题，又有许多其他学者陆续对差分进化算法进行了改进，上述这些方法原本是为函数优化问题而设计，在函数优化问题上，有显著优异性，但在解决时间依赖转换时间调度问题上，通过初步实验表明该结论并不成立，针对不同的算例已有方法各有所长。因此，根据解决时间依赖转换时间调度问题的特点，设计除了具有针对性的求解算法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于有向图适应度评估的混合差分进化算法来解决一个同时结合了时间依赖转换时间、选择与调度结合和时间依赖收益特点的调度问题。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:
一种用于解决时间依赖转换时间调度问题的基于有向图适应度评估的混合差分进化算法，所述算法包括以下步骤:
步骤I).编码及种群初始化:采用位于O和I之间的实数作为编码方式，生成一组实值
向量名.f,其中:g表示第f代种群，i表示第i个个体，每个向量构成
一个染色体，每个实数表示工件的实际完工时间占整个时间窗口长度的比率，根据向量中的各实数预先确定对应工件的开工时间和完工时间，并且根据工件的开工和完工时间计算不同工件之间需要的转换时间；种群初始化时使实值向量对应的工件完工时间初始化时在其交货期附近随机采样；步骤2).变异操作:从当前种群中随机选择三个个体，利用其中两个生成一个差分向量，再将差分向量乘以缩放因子之后加到第三个向量上，即得到一个向量，按如下操作:
【权利要求】
1.一种用于解决时间依赖转换时间调度问题的基于有向图适应度评估的混合差分进化算法，所述算法包括以下步骤: 步骤I).编码及种群初始化:采用位于O和I之间的实数作为编码方式，生成一组实值向量為,f:,其中:g表不第g代种群，i表不第i个个体，每个向量构成一个染色体，每个实数表示工件的实际完工时间占整个时间窗口长度的比率，根据向量中的各实数预先确定对应工件的开工时间和完工时间，并且根据工件的开工和完工时间计算不同工件之间需要的转换时间； 种群初始化时使实值向量对应的工件完工时间初始化时在其交货期附近随机采样；步骤2).变异操作:从当前种群中随机选择三个个体，利用其中两个生成一个差分向量，再将差分向量乘以缩放因子之后加到第三个向量上，即得到一个向量，按如下操作:
2.根据权利要求1所述的基于有向图适应度评估的混合差分进化算法，其特征在于采用如下初始化方式生成初始种群:
【文档编号】G06Q10/06GK104021437SQ201410210741
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】陈成, 姚锋, 邢立宁, 陈英武, 谭跃进, 贺仁杰, 李菊芳, 杨振宇, 王沛, 刘晓路, 孙凯, 李江成 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学