وزارت علوم، تحقیقات و فناوری

دانشگاه علوم و فنون مازندران

 

 

پایان نامه

مقطع کارشناسی ارشد

 

رشته : فناوری اطلاعات

 

عنوان/موضوع : حل مسئله زمانبندی سیستم باز با الگوریتم ژنتیک چند جمعیتی با در نظر گرفتن نگهداری ماشین

اساتید راهنما : جناب آقای دکتر جواد وحیدی – جناب آقای دکتر جواد رضاییان زیدی

استاد مشاور : جناب آقای دکتر بابک شیرازی

 

تابستان 93

 

 

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

مسئله زمانبندی سیستم باز[1] یک مسئله زمانبندی مهم و جهانی است و این مسئله به طور وسیع در صنعت کاربرد دارد. مسئله زمانبندی سیستم باز جزء مسائل سخت[2]  است. مسئله زمانبندی سیستم باز فضای راه حل آن به طور قابل ملاحظه ای بزرگتر از مسئله زمان‌بندی مغازه کارها[3] است و به نظر می رسد که در کتاب ها و مقالات به آن کمتر توجه شده است. استفاده از روش های کلاسیک برای بدست آوردن جواب بهینه در این مسائل‌دارای پیچیدگی زمانی بالایی است و دربرخی از موارد غیرممکن است درنتیجه برای حل این مسائل بیشتر از روش های ابتکاری استفاده می شود. هدف مسئله زمانبندی سیستم باز بدست آوردن یک ترکیب امکان پذیر از سفارشات ماشین و کار تعیین شده است که زمان کلی اتمام کارها[4] در کمترین زمان ممکن باشد. در بین مقالات مختلفی که در زمینه حل مسئله زمانبندی سیستم های باز ارائه شده است، هیچکدام پارامتر نگهداری ماشین ها[5] را درنظر نگرفته اند  و این درحالیست که در عمل، ماشین آلات موجود در کارخانجات بنا به دلایل مختلف دچار آسیب و خرابی در حین انجام کار می‌شوند که این امر خسارات فراوانی از جمله اتلاف زمان، و هزینه های اضافی در جهت اجرای مجدد فرایند نیمه کاره را به همراه دارد. در این پایان نامه یک روش جدید برای حل مسئله زمانبندی سیستم های باز با استفاده از الگوریتم ژنتیک ارائه شده است که مسئله نگهداری ماشین ها را نیز در نظر می گیرد. در الگوریتم پیشنهادی با استفاده از عملگرهای متنوع در کنار هدفمند کردن انتخاب کروموزوم برای کارایی هر چه بیشتر الگوریتم تلاش شده است و نتایج تجربی نشان دهنده کارایی بیشتر الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با دیگر الگوریتمها می باشد.

 

کلمات کلیدی: مسئله زمانبندی سیستمهای باز، الگوریتم ژنتیک ، نگهداری ماشین ، زمان کلی اتمام کار

 

 

 

 

فهرست مطالب

1    فصل اول مقدمه و کلیات تحقیق.. 1

1-1    مقدمه.. 2

1-2     بیان مسئله.. 2

1-3    ضرورت تحقیق.. 5

1-4     اهداف تحقیق.. 5

1-5     نوآوری تحقیق.. 6

1-6     پرسشهای اصلی تحقیق.. 6

1-7    فرضیه های تحقیق.. 7

1-8     زمینه های کاربردی.. 7

1-8-1      تخصیص گیت در یک فرودگاه.. 8

1-8-2      زمانبندی در یک واحد پردازش مرکزی.. 9

1-8-3      زمانبندی در پالایشگاه نفت.. 10

1-8-4      کارخانه تولید پاکت کاغذی.. 10

1-8-5      کارخانه تولید تجهیزات لامپ های صنعتی.. 11

1-9      تعریف کلمات کلیدی.. 12

1-10      ساختار پایان نامه.. 14

2      فصل دوم ادبیات و پیشینه تحقیق.. 15

1–2   مقدمه.. 16

2-2       تعریف مربوط به زمانبندی.. 16

2-3       زمانبندی  از دیدگاهی دیگر.. 18

2-4       نظریه زمانبندی.. 19

2-5       مروری بر مدل های زمان بندی.. 20

1–5–2       چارچوب و نمادها.. 20

2-5-2       ترکیب ماشین ها (محیط های کار).. 21

2-5-3       مدل های تک ماشینه.. 22

2-5-4       مدل های ماشین موازی.. 23

2-5-5       مدل های جریان کارگاهی.. 24

2-5-6       مدل های کار کارگاهی.. 28

2-5-7       مدل های کارگاه باز.. 31

2-5-8       مدل های کارگاه وابسته.. 33

2-5-9       مدل های پردازش دسته ای.. 33

2-5-10     مدل های خط مونتاژ.. 33

2-5-11     مدل های خط مونتاژ ترکیبی.. 34

2-6       محدودیت های زمانبندی.. 34

2-6-1       معیارهای ارز یابی عملکرد.. 36

2-7       الگوریتم ژنتیک.. 38

2-7-1       تکنیک‌های حل مسائل بهینه سازی.. 38

2-7-2       صورت کلی الگوریتم ژنتیک.. 40

2-7-3  تعاریف.. 41

2-7-4       نمایش کروموزوم.. 41

    2-7-4-1       نمایش باینری.. 41

2-7-4-2       نمایش جایگشتی.. 42

2-7-4-3 …………………………………………………………. نمایش مقداری.. 42

2-7-4-4       نمایش درختی.. 43

2-7-5       تابع شایستگی.. 43

2-7-6       عملگر انتخاب.. 44

2-7-6-1       انتخاب تصادفی.. 44

2-7-6-2       انتخاب چرخ گردان .. 44

2-7-6-3       انتخاب رتبه بندی.. 46

2-7-6-4       انتخاب نخبه‌گرا.. 47

2-7-6-5       انتخاب مسابقه‌ای.. 47

2-7-7       عملگر تبادل.. 48

2-7-7-1       عملگر تبادل تک نقطه ای.. 48

2-7-7-2       عملگر تبادل دو نقطه ای.. 49

2-7-8       عملگر جهش.. 50

2-7-8-1       عملگر معکوس سازی.. 51

2-7-9        عملگر حذف و کپی.. 51

2-7-10       عملگر حذف وتولید مجدد.. 52

2-7-11       پارامترهای الگوریتم ژنتیک.. 52

2-7-12       همگرایی.. 53

2-7-13       شرط خاتمه الگوریتم ژنتیک.. 53

2-7-14       مزایای الگوریتم ژنتیک.. 53

2-7-15       معایب الگوریتم ژنتیک.. 54

2-8        کارهای انجام شده.. 55

2-8-1       الگوریتم ETPN-GA.. 55

2-8-2       الگوریتم AFS Petri Net. 55

2-8-3       الگوریتم GA-ACO.. 56

2-8-4       الگوریتم GA-Fuzzy. 58

2-8-5       الگوریتم HGA.. 59

2-8-6       الگوریتم GADG.. 60

2-8-7       الگوریتم های دیگر.. 61

3       روش تحقیق.. 63

3-1         مراحل الگوریتم پیشنهادی.. 64

3-2         نمایش کروموزوم.. 65

3-3         شرح پارامتر نگهداری ماشین.. 67

3-4         ایجاد جمعیت اولیه.. 68

3-5         شایستگی.. 70

3-6       انتخاب.. 71

3-7         عملگر تبادل.. 71

3-7-1         عملگر تبادل دو نقطه ای.. 72

3-7-2         عملگر تبادل تک نقطه ای.. 73

3-7-3         عملگر تبادل چند نقطه ای.. 74

3-8         عملگر جهش.. 77

3-9         تعویض جمعیت.. 78

3-10       شرط خاتمه.. 79

4       محاصبات و یافته های تحقیق.. 79

4-1        پیاده سازی الگوریتمها.. 80

4-2       طراحی داده های تست و پارامترهای الگوریتم.. 80

4-3       نتایج حاصل از شبیه سازی.. 81

5       نتیجه گیری و پیشنهادات.. 86

      فهرست منابع و مأخذ.. 88

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول

جدول ‏1‑1: مساله معیاری برای 5 کار و 5 ماشین.. 4

جدول ‏2‑1: نمایش برخی از محیط های مختلف کار در مسائل زمان بندی با پارامتر α  22

جدول ‏2‑2: نمایش بعضی از محدودیت های مسائل زمان بندی با پارامتر β  34

جدول ‏2‑3: نمایش بعضی از معیارهای به کار رفته در مسائل زمانبندی با پارامتر g  36

جدول ‏2‑4: احتمال انتخاب در روش چرخ گردان برای داده‌های فرضی   45

جدول ‏4‑1: پارامترهای ورودی الگوریتم پیشنهادی.. 80

جدول ‏4‑2: نتایج اجرای داده های تست جدول 4-1.. 81

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست تصاویر

شکل ‏2‑1: مساله معیاری برای 5 کار و 5 ماشین.. 5

شکل ‏2‑1: رابطه تقذم برای n کار.. 25

شکل ‏2‑2: مساله 3 کار.. 26

شکل ‏2‑3: نمونه اول زمانبندی.. 26

شکل ‏2‑4: نمونه ای دیگر از زمانبندی.. 26

شکل ‏2‑5: قاعده جانسون.. 27

شکل ‏2‑6: مساله 3 کار و 3 ماشین.. 30

شکل ‏2‑7: نمودار گانت بر طبق ماشین.. 30

شکل ‏2‑8: نمودار گانت بر اساس کار.. 31

شکل ‏2‑9: تکنیک بکار برده شده برای مسائل job shop. 31

شکل ‏2‑10: دسته بندی استراتژی‌های جستجو.. 39

شکل ‏2‑11: مراحل کلی الگوریتمهای تکاملی.. 40

شکل ‏2‑12: نمایش کروموزوم به صورت درختی.. 43

شکل ‏2‑13: احتمال انتخاب در روش چرخ گردان.. 46

شکل ‏2‑14: احتمال انتخاب در روش رتبه بندی.. 47

شکل ‏2‑15: انتخاب مسابقه‌ای.. 48

شکل ‏2‑16: عملگر تبادل تک نقطه ای.. 49

شکل ‏2‑17: عملگر تبادل دو نقطه ای.. 50

شکل ‏2‑18: عملگر معکوس سازی.. 51

شکل ‏2‑19: عملگر حذف و کپی.. 51

شکل ‏2‑20: عملگر حذف و تولید مجدد.. 52

شکل ‏2‑21: مراحل الگوریتم GA-ACO.. 57

شکل ‏2‑22: عملگر مبتنی بر کار.. 58

شکل ‏2‑23: عملگر جهش شیفتی.. 58

شکل ‏2‑24: یک کروموزوم نمونه در الگوریتم GA-Fuzzy. 59

شکل ‏2‑25: یک کروموزوم نمونه در الگوریتم HGA.. 59

شکل ‏2‑26: فلوچارت الگوریتم HGA.. 60

شکل ‏2‑27: یک کروموزوم نمونه در الگوریتم GADG.. 61

شکل ‏3‑1: فلوچارت الگوریتم پیشنهادی.. 65

شکل ‏3‑2: یک کروموزوم نمونه.. 66

شکل ‏3‑3: نگهداری ماشین وابسته به سن ماشین.. 67

شکل ‏3‑4: یک کروموزوم نمونه با در نظر گرفتن نگهداری ماشین.. 68

شکل ‏3‑5: نمودار گانت شکل 3-4.. 68

شکل ‏3‑6: ایجاد جمعیت اولیه با استفاده از ویژگی چند جمعیتی.. 69

شکل ‏3‑7: عملگر تبادل دو نقطه ای.. 72

شکل ‏3‑8: عملگر تبادل تک نقطه ای.. 73

شکل ‏3‑9: عملگر تبادل چند  نقطه ای.. 74

شکل ‏3‑10: عملگر جهش دو نقطه ای.. 77

شکل ‏4‑1: نمودار مقایسه بهترین شایستگی الگوریتم ها برای داده تست 1   82

شکل ‏4‑2: نمودار مقایسه بهترین شایستگی الگوریتم ها برای داده تست 3   82

شکل ‏4‑3: نمودار بهترین شایستگی الگوریتم ها برای داده تست 4   83

شکل ‏4‑4: پراکندگی جمعیت اولیه برای داده تست 2.. 83

شکل ‏4‑5: پراکندگی جمعیت اولیه برای داده تست 4.. 84

در این فصل ابتدا مسئله مورد نظر بیان گردیده و ضرورت و اهداف را دنبال می­نمایم در ادامه پرسشهای موجود در  مسئله را بررسی می­نمایم و فرضیه­های تحقیق را شرح می­دهم سپس نوآوری­های تحقیق را ارائه می­نمایم در پایان واژه­های کلیدی تعریف شده و ساختار پایان نامه ذکر خواهد شد.

 

1-1   مقدمه

مسئله زمانبندی سیستم های باز یکی از مهمترین مسائل زمانبندی در دنیای مهندسی و صنعت است. در این مسئله m ماشین و n کار وجود دارد. هرکار شامل تعداد معینی از عملیات است. هر عملیات دارای زمان از پیش تعیین شده ای برای پردازش[1] بر روی ماشین متناظر خود می باشد. ترتیب پردازش این عملیات در زمان به انجام رسیدن همه کارها بسیار تاثیر گذار است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

لینک بالا اشتباه است

برای دانلود متن کامل اینجا کلیک کنید

       

:: بازدید از این مطلب : 785

|

امتیاز مطلب : 0

|

تعداد امتیازدهندگان : 0

|

مجموع امتیاز : 0