Title of article :
Solving the Dynamic Job Shop Scheduling Problem using Bottleneck and Intelligent Agents based on Genetic Algorithm
Author/Authors :
Nahavandi, N Faculty of Industrial and Systems Engineering - Tarbiat Modares University Tehran , Zegordi, S.H Faculty of Industrial and Systems Engineering - Tarbiat Modares University Tehran , Abbasian, M Faculty of Industrial and Systems Engineering - Tarbiat Modares University Tehran
Abstract :
The Dynamic Job Shop (DJS) scheduling problem is one of the most complex forms of machine scheduling. This problem is one of NP-Hard problems for solving which numerous heuristic and metaheuristic methods have so far been presented. Genetic Algorithms (GA) are one of these methods successfully applied to these problems. In these approaches, of course, avoiding premature convergence, better quality and robustness of solutions is still among the challenging arguments. The adapting of GA operators in amount and range of coverage can operate as an efficient approach in improving its effectiveness. In the proposed GA (GAIA), (1) the adapting in the amount of operators’ algorithm based on the solutions’ tangent rate for premature convergence is done. Then, (2) the adapting in the range of coverage of operators’ algorithm, in first step, happens by operators convergence on Bottleneck Recourses (BR) (which was detected initially) and, in the next step, occurs
by operators convergence on the elite solutions so that the search process focuses on more probable areas than the whole space of solution. Comparing the problem results in the static state with the results of other available methods in the literature indicated high efficiency of the proposed method.
Farsi abstract :
مسئله زمانبندي كار كارگاهي پويا (DJS) يكي از مهمترين و پيچيدهترين مسائل زمانبندي ماشين است. اين مسئله از دسته مسائل NP-Hard ميباشد كه تاكنون روشهاي ابتكاري و فراابتكاري مختلفي براي حل آن ارائه شده است. يكي از معروفترين و پركاربردترين اين روشها، الگوريتمهاي ژنتيك هستند كه به طور موفقيتآميزي در اغلب اين مسائل به كار برده شدهاند. با اين وجود در اين قبيل رويكردها، هنوز هم بهبود كيفيت جوابها و اجتناب از همگرايي زودرس آنها جزء مباحث چالشآفرين بوده و مورد توجه محققين اين حوزه است. از سويي ديگر اكثر سيستمهاي ساختوتوليد داراي منابع (ماشين/ماشينهاي) گلوگاهي هستند. بر اساس مفاهيم تئوري محدوديتها (TOC)، خروجي سيستمهاي ساختوتوليد بر اساس ظرفيت منابع گلوگاهي، محدود ميشود. از اينرو بمنظور بهبود عملكرد سيستم، بايستي به شناسايي و بررسي اهميت اثرات منابع گلوگاهي در سطوح مختلف تصميمگيري پرداخته و ظرفيت اين قبيل منابع تا بيشترين حد ممكن، بهبود داده شود. در اين مقاله بمنظور شناسايي و بهرهمندي از منابع گلوگاهي در تصميمات كفكارگاهي (نظير زمانبندي) يك روش شناسايي جديد گلوگاه براي مسائل DJS، موسوم به روش شناسايي گلوگاه بر اساس رويكرد تاگوچي (TA-DJS) توسعه داده شده است. پويايي عملگرهاي الگوريتمهاي ژنتيك در مقدار و حوزۀ تحت پوشش، ميتواند به عنوان يك رويكردي كارآ در بهبود عملكرد و اثربخشي آنها عمل نمايد. بطوريكه پويايي در مقدار عملگرهاي الگوريتمهاي ژنتيك، سبب اجتناب از همگرايي زودرس الگوريتم و پويايي در حوزۀ تحت پوشش، سبب بهرهگيري بيشينه از منابع بااهميت مسئله تحت بررسي (نظير منابع گلوگاهي) و نيز عملكرد الگوريتم در هر مرحله از اجراي آن شود. در الگوريتم ژنتيك پيشنهادي (GAIA) در گام نخست، پويايي در مقدار عملگرهاي الگوريتم بر اساس نرخ شيب همگرايي زودرس جوابهاي الگوريتم روي ميدهد سپس پويايي در حوزۀ تحت پوشش عملگرهاي الگوريتم در گام اول با همگرايي اعمال بر روي منابع گلوگاهي (شناخته شده در مراحل قبل) و در گام بعدي با همگرايي اعمال بر روي نخبگان الگوريتم روي ميدهد. تا اينكه فرآيند جستجو بر روي حوزههاي محتملتر از كل فضاي جواب متمركز شود. مقايسۀ نتايج مسئله در حالت ايستا با نتايج ساير روشهاي موجود در ادبيات، نشانگر كارايي بالاي روش پيشنهادي است
Keywords :
Dynamic Job Shop , Genetic Algorithm , Unmaturity Convergency , Inteligent Agent , Theory of Constraint , Bottleneck Resource(s) Detection
Journal title :
Astroparticle Physics