[发明专利]一种基于二维平面区域距的算法解决作业车间调度问题

权利要求书

1.一种基于二维平面区域距的算法解决作业车间调度问题，本发明涉及作业

车间调度领域，具体地涉及用算法求解作业车间调度问题，其特征是：该算法的步骤如下：

步骤1：初始化帝国主义竞争算法参数：初始化国家数量、帝国主义国家、殖民地国家，其中，帝国主义国家用机器来表示，殖民地国家用作业来表示

步骤2：计算帝国的相对势力：用机器处理作业能力来刻画

其中，Ncn表示所有有可能等待某台机器Mn处理的作业数量，Mcn表示可以处理这Ncn个作业的机器数量

步骤3：计算帝国主义国家的势力：第n个帝国主义国家的势力大小定义为：

式中，为第i项作业的在第n台机器的运行时间，即代价值

步骤4：初始化帝国主义集团：根据帝国的势力将不同数量的殖民地国家分配给帝国主义国家，帝国国家势力越大，该帝国所拥有的殖民地国家就越多，帝国和它所拥有的殖民地组成一个帝国集团，在车间调度问题中，帝国所拥有的殖民地等于该机器实际处理的作业数，因此，殖民地分配方法按式：

式中，代表第n个帝国所拥有的殖民地，

步骤5：计算帝国集团的总势力：一个帝国集团的总势力包括两部分，一部分为帝国主义国家的势力，另一部分为它所拥有的殖民地国家的势力，在这两部分中，帝国主义国家的势力对势力有更大的影响，因此，一个帝国的总势力计算方式如下：

式中，为第n个帝国集团的总代价函数值，为第n个帝国主义国家的代价函数值，为帝国集团的殖民地的代价函数值，即车间调度问题中作业的在某台机器的运行时间，,是个实数，一般情况下取

步骤6：计算帝国地理位置占有优势：采用基于可拓学的点到区域的距来衡量两个帝国占有同一个殖民地的优势的大小，占有优势越大的帝国越有机会侵占该殖民地

步骤7：殖民地归属的确定: 殖民地的归属性质由帝国集团势力和帝国地理位置占有优势这两部分因素确定

步骤8：殖民地向所属帝国移动：当帝国集团形成后，殖民地国家沿着指向其所属帝国的方向靠近帝国，在该过程中，部分国家会产生革命，即殖民地随机的发生位置上的改变，殖民地向其所属帝国靠近方式如下：

为了使殖民地从各个方向向其所属帝国移动，增强帝国到达全局最优的收敛性，设立两个服从于正态分布的随机参数：

式中，d是殖民地与帝国之间的距离，是一个大于1的数，会使殖民地国家从四面八方向其所属帝国移动，一般取

步骤9：帝国集团之间的战争：帝国主义的竞争过程发生在帝国集团之间，因为每一个帝国集团都试图占有其他帝国的殖民地并且控制他们，帝国集团之间的这种战争，采用可拓学中任意一个点关于两个区域的位置值来衡量

步骤10：殖民地国家的灭亡：在帝国的侵犯过程中，存在殖民地国家灭亡

在车间调度问题中，殖民地灭亡即表示订单处理完毕，此时，殖民地数目会减少

k为消亡的殖民地数量,e为社会进化第e次

步骤11：新殖民地国家的产生：在社会进化过程中，会有新的殖民地产生

在车间调度问题中，新殖民地的产生极为订单的增加，此时，殖民地数目会增加

h为增加的殖民地数量，e为社会进化第e次

步骤12：弱势帝国的灭亡：在帝国竞争中，失去势力的帝国集团将会灭亡，而且它所拥有的殖民地将被其他帝国集团所瓜分，在车间调度问题中，机器故障、机器完工都可用帝国的灭亡来表示，帝国灭亡，则帝国数目减少

l为减少的帝国数量，e为社会进化第e次

步骤13：新帝国的产生：在帝国竞争中，会有新的帝国产生，在车间调度问题中，增加新机器即为新帝国的产生

g为新增的帝国数量，e为社会进化第e次

步骤14：计算帝国存活率：用机器利用率来刻画，如下定义：

e为社会进化第e次.

步骤15：最后，保留最终剩余的帝国，将适应度值作为最优解。

2.根据权利要求1所述的一种基于二维平面区域距的算法解决作业车间调度问

题，其特征是：该算法的创新点为步骤6、步骤7和步骤9，具体如下：

步骤6：计算帝国地理位置占有优势：采用基于可拓学的点到区域的距来衡量两个帝国占有同一个殖民地的优势的大小，占有优势越大的帝国越有机会侵占该殖民地，具体求解过程如下：

帝国国家和殖民地国家的位置关系表示为如图2

对于任意一个殖民地的归属，需要通过计算距离殖民地最近的两个帝国集团的侵占优势的大小来确定，优势大的帝国有权拥有该殖民地，优势相对小的殖民地将失去该殖民地，优势的大小用可拓学中点到平面区域的距来衡量，可拓学中的点到平面的距综述：

定义1：设，为平面区域D中任意二点，称

为与之距

定义2：设与区域D之距为

在帝国主义竞争算法中，为殖民地的位置，D为帝国集团的势力范围

步骤7：殖民地归属的确定: 殖民地的归属性质由帝国集团势力和帝国地理位置占有优势这两部分因素确定，具体求解过程如下：

（1）分别计算殖民地到帝国集团和的距：

（2）计算归属系数：

其中，为势力优势影响参数，一般的

（3）判断归属性质：那个归属性质大，殖民地M就归属于那个帝国集团，即若，则殖民地M归属于帝国集团；若，则殖民地M归属于帝国集团

步骤9：帝国集团之间的战争，帝国集团之间的这种战争，采用可拓学中任意一个点关于两个区域的位置值来衡量，可拓学中任意一个点关于两个区域的位置值综述：

定义3：设区域与区域之距为

定义4：若，称

为M关于与D的位置值，称为位值

在帝国主义竞争算法中，不存在帝国集团包含帝国集团的情况，即不存

在或的情况，故在任意一个殖民地（已被侵占和未被侵占）关于区域与区域的位置计算为：

其中，

表示殖民地M已被帝国集团侵占，它已经是改期过其中一员表示殖民地M未被帝国集团侵占

如果S>0，则被侵占的可能性要大，否则，被侵占的可能性要大。