[发明专利]基于随机变邻域搜索算法的护士排班方法和装置

摘要

本发明公开了一种基于随机变邻域搜索算法的护士排班方法，包括以下步骤：设定护士排班需满足的约束条件，建立目标函数；生成一个随机的初始解，并将其作为当前解和历史最优解；采用随机变邻域搜索算法对当前最优解进行迭代搜索，并设置迭代终止条件；所述迭代过程中，使用随机选择交换或者移动操作算子对临时解执行操作；当临时搜索的解对应的目标函数值小于等于当前解对应的目标函数值时，将该临时搜索的解作为新的当前解；反之，若迭代次数满足一定阈值，将历史最优解设为当前解并执行扰动操作算子得到新的当前解。采用本发明的技术方案，能够对护士进行快速高效的排班。

主权项

1.一种基于随机变邻域搜索算法的护士排班方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：设定护士排班需满足的约束条件，建立目标函数；N：是护士集合；H：表示硬性约束的集合；其中，H1：每天对某个护士只能分配一种工作名称；H2：每天所有的必须的工作都要分配给护士；C：是软性约束的集合，Ci表示第i个约束；其中，C1,C2：指定了分配给某一个护士最大和最小的工作日数；C3,C4：指定了分配给某一个护士最大和最小的连续工作日数；C5,C6：最大和最小的连续休息天数；C7,C8：最大和最小的连续工作周末数；C9：最大工作周末数；C10：完整周末约束；C11：相同工作周末约束；C12：夜班后两天休息；C13：休息周末之前无夜班；C14：不希望出现的工作模式；C15：休息需求；C16：技能水平约束；C17：特定排班需求；W：是软性约束的权重，Wij表示护士Nj的软性约束Ci的权重值；所述目标函数表示为：这里pj(Ci)表示护士Nj的软性约束Ci的值惩罚值，f(x)是整个排班表的目标函数值；步骤2：生成一个随机的满足所有硬性约束的排班表初始解，并将其作为当前解和历史最优解；步骤3：采用随机变邻域搜索算法对当前最优解进行迭代搜索，并设置迭代终止条件；所述迭代过程中，随机选择交换或者移动操作算子，对临时解，即当前解的副本执行操作：随机选取两个护士、一段时间长度，和[0,1]间的随机数b；若b<0.95，采用交换操作算子，若b≥0.95，采用移动操作算子；当临时解对应的目标函数值小于等于当前解对应的目标函数值时，将该临时解作为新的当前解；反之，若迭代次数满足一定阈值，将历史最优解设为当前解并执行扰动操作算子得到新的当前解，并重新计数迭代次数；其中，所述扰动操作算子为循环移动算子，操作过程如下：随机选择一天，随机选择一段序号连续的护士，将这一部分护士的排班进行循环移动操作，移动步数为一固定值。