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资源动态分配项目调度问题研究与应用

作　者: 徐进
导　师: 费少梅；徐敬华
学　校: 浙江大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 阻尼自适应粒子群算法阻尼自适应惯性权重资源受限资源动态分配模糊项目调度
分类号: TH186
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

项目调度问题是项目管理的重要内容,对其理论和实现方法的研究具有重要的现实意义。本文结合企业项目调度需求,提出了一种阻尼自适应粒子群算法,建立了资源动态分配项目调度问题和资源动态分配模糊项目调度问题的模型并进行了求解,开发了项目调度原型系统。最后将本文的理论和方法应用于实际注塑机开发项目的调度中,取得了良好的效果。全文的内容主要包括：第1章介绍了项目调度问题的研究背景及意义,分析了现有算法和模型中存在的问题,给出了全文主要研究内容和组织结构。第2章介绍了粒子群算法的研究概况,提出了一种阻尼自适应粒子群算法。该算法中,针对粒子群算法全局和局部搜索能力的平衡问题,对阻尼运动的模型加以改进,提出了阻尼自适应惯性权重周期性衰减的非线性改变策略；针对粒子群算法容易出现早熟收敛问题,提出了基于粒子群平均空间距离的自适应变异策略。第3章介绍了经典资源受限项目调度问题的概况,针对传统任务资源固定分配难以实现动态与高效调度,提出了资源动态分配策略：允许任务在资源未全部就绪时可以启动,任务调度期间可随资源的使用情况动态调整。给出了资源阀值的定义和当量工期的计算方法,建立了资源动态分配项目调度问题的数学模型,分析了该模型缩短工期的条件。将资源动态分配策略引入模糊项目调度问题中,建立了基于模糊工期的资源动态分配项目调度问题数学模型,模糊工期采用六点模糊数表示。分别对串行调度产生方案和并行调度产生方案进行了改进,以适应引入资源动态分配策略的项目调度问题。第4章本章将阻尼自适应粒子群算法用于资源动态分配项目调度模型和资源动态分配模糊项目调度模型的求解。提出了一种带有定界概率和定界规则的任务链表的粒子编码方法,采用基于优先规则和随机数的混合策略生成初始种群,提出了不变位交叉法对粒子实施更新、变异位领域对粒子实施变异,保证了粒子更新、变异后的可行性。对通用测试库和典型实例进行了测试,比较了不同粒子编码方法、不同资源水平和不同算法的求解效果,结果表明资源动态分配策略和阻尼自适应粒子群算法能够有效的利用资源,缩短项目工期。第5章开发了项目调度原型系统,给出了该系统的体系结构及功能模块,并将该系统应用于一个具体型号注塑机的调度过程,分析了各个模型的调度结果,得出本文提出的资源动态分配的调度策略和算法改进策略能够充分利用资源,有效的缩短项目工期。该系统在企业得到成功运行和应用。第6章总结本课题的主要研究内容和成果,展望了今后的研究方向。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
目录  10-12
1 绪论  12-23
  1.1 引言  12-13
  1.2 资源受限项目调度研究概况  13-20
    1.2.1 问题的提出与分类  13-15
    1.2.2 研究现状  15-20
      1.2.2.1 求解算法  15-18
      1.2.2.2 模型研究  18-20
  1.3 资源受限项目调度存在的问题  20
  1.4 论文的研究内容及组织框架  20-22
  1.5 本章小结  22-23
2 基于阻尼特性的自适应粒子群算法  23-31
  2.1 引言  23
  2.2 粒子群算法概述  23-25
  2.3 阻尼自适应粒子群算法  25-30
    2.3.1 惯性权重分析  25-27
    2.3.2 阻尼自适应惯性权重  27-29
    2.3.3 改进的自适应变异  29-30
  2.4 本章小结  30-31
3 资源动态分配项目调度问题建模  31-46
  3.1 引言  31
  3.2 经典RCPSP问题概述  31-34
    3.2.1 经典RCPSP问题的数学模型  31-32
    3.2.2 经典RCPSP问题的调度方案  32-34
  3.3 用于确定调度环境的DRCPSP问题建模  34-41
    3.3.1 资源动态分配策略的提出  34-35
    3.3.2 DRCPSP问题的数学模型  35-38
    3.3.3 与经典RCPSP模型的区别  38-39
    3.3.4 DRCPSP问题的调度方案  39-41
  3.4 用于模糊调度环境的DFRCPSP问题建模  41-45
    3.4.1 问题的引出  41
    3.4.2 DFRCPSP问题的数学模型  41-43
    3.4.4 DFRCPSP问题的调度方案  43-45
  3.5 本章小结  45-46
4 资源动态分配项目调度模型求解  46-57
  4.1 引言  46
  4.2 DAPSO算法求解DRCPSP问题  46-53
    4.2.1 算法设计  46-50
      4.2.1.1 编码方法与适值计算  46-47
      4.2.1.3 初始种群的产生  47
      4.2.1.4 粒子的更新和变异  47-49
      4.2.1.5 算法流程  49-50
    4.2.2 实验分析  50-53
      4.2.2.1 算法参数分析  50-52
      4.2.2.2 编码性能测试  52-53
      4.2.2.3 与其它算法的比较  53
  4.3 DAPSO算法求解DFRCPSP问题  53-56
    4.3.1 粒子解表示  53-54
    4.3.2 实验分析  54-56
  4.4 本章小结  56-57
5 项目调度系统的实现与应用  57-71
  5.1 引言  57
  5.2 项目调度系统的实现  57-60
    5.2.1 系统的开发平台  57-58
    5.2.2 系统的体系结构  58-59
    5.2.3 系统的功能设计  59-60
  5.3 项目调度系统的应用  60-70
    5.3.1 RCPSP调度系统的应用  63-66
    5.3.2 DRCPSP调度系统的应用  66-68
    5.3.3 DFRCPSP调度系统的应用  68-70
  5.4 本章小结  70-71
6 总结与展望  71-73
  6.1 总结  71-72
  6.2 展望  72-73
参考文献  73-79
作者简历  79

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