编写一个程序求解以下多目标优化问题:将n个工件分配给f个工厂,每个工件安排好工厂后只能在该工厂加工,直至加工完成;每个工厂有相同的i个加工阶段,工件在不同的阶段加工时间不同;每个加工阶段有m个并行机器,机器在开始工作后直到该机器上不再安排加工工件才能关闭(即机器在开启后有空闲和加工两种状态,直至机器关闭),机器在各阶段的加工速度不同,机器在各阶段加工时间等于该阶段工件加工时间除以该阶段机器加工速度,每台机器在工作时和空闲时有不同的能耗,总能耗为机器加工时间与加工能耗的乘积加上机器空闲时间与空闲能;总目标是最小化完工时间和最小化总能耗。

时间: 2024-02-15 08:02:19 浏览: 18
这是一个典型的多目标优化问题,可以使用多目标进化算法(例如NSGA-II、MOEA/D等)来求解。以下是一个简单的Python程序,使用DEAP库实现NSGA-II算法来求解该问题: 首先,定义问题的输入参数和目标函数: ```python import random from deap import base, creator, tools # 输入参数 n = 10 # 工件数量 f = 3 # 工厂数量 i = 2 # 加工阶段数量 m = 2 # 并行机器数量 # 加工时间和速度矩阵 proc_time = [[random.uniform(1, 10) for _ in range(i)] for _ in range(n)] speed = [[random.uniform(1, 10) for _ in range(i)] for _ in range(m)] # 能耗矩阵 work_energy = [[random.uniform(1, 5) for _ in range(i)] for _ in range(m)] idle_energy = [[random.uniform(1, 5) for _ in range(i)] for _ in range(m)] # 定义目标函数 def makespan(individual): # 计算加工时间矩阵 job_machine = [[0 for _ in range(i)] for _ in range(n)] for j, f in enumerate(individual): for k in range(i): machine = min(range(m), key=lambda x: job_machine[j][k][x]) job_machine[j][k][machine] += proc_time[j][k] / speed[machine][k] # 计算完工时间 return max(max(job_machine[j][i-1]) for j in range(n)), def energy(individual): # 计算加工时间矩阵和能耗矩阵 job_machine = [[0 for _ in range(i)] for _ in range(n)] machine_energy = [[0 for _ in range(i)] for _ in range(m)] for j, f in enumerate(individual): for k in range(i): machine = min(range(m), key=lambda x: job_machine[j][k][x]) time = proc_time[j][k] / speed[machine][k] job_machine[j][k][machine] += time machine_energy[machine][k] += time * work_energy[machine][k] # 计算空闲时间和能耗 idle_time = [[max(job_machine[j][k]) - sum(job_machine[j][k][i] for i in range(m) if i != machine) for k in range(i)] for j in range(n)] idle_energy = [[time * idle_energy[machine][k] for k, time in enumerate(row)] for machine, row in enumerate(idle_time)] # 计算总能耗 return sum(sum(machine_energy)) + sum(sum(idle_energy)), # 定义问题的类型(最小化两个目标) creator.create("FitnessMulti", base.Fitness, weights=(-1.0, -1.0)) creator.create("Individual", list, fitness=creator.FitnessMulti) # 定义遗传算法的参数 toolbox = base.Toolbox() toolbox.register("attr_factory", random.randint, 0, f-1) toolbox.register("individual", tools.initRepeat, creator.Individual, toolbox.attr_factory, n) toolbox.register("population", tools.initRepeat, list, toolbox.individual) toolbox.register("evaluate", lambda individual: (makespan(individual), energy(individual))) toolbox.register("mate", tools.cxTwoPoint) toolbox.register("mutate", tools.mutUniformInt, low=0, up=f-1, indpb=0.1) toolbox.register("select", tools.selNSGA2) ``` 然后,使用NSGA-II算法求解该问题: ```python # 定义NSGA-II算法的参数 pop_size = 100 # 种群大小 ngen = 100 # 迭代次数 CXPB = 0.9 # 交叉概率 MUTPB = 0.1 # 变异概率 # 初始化种群 pop = toolbox.population(n=pop_size) # 进化 for gen in range(ngen): # 生成子代 offspring = tools.selTournamentDCD(pop, len(pop)) offspring = [toolbox.clone(ind) for ind in offspring] for ind1, ind2 in zip(offspring[::2], offspring[1::2]): if random.random() < CXPB: toolbox.mate(ind1, ind2) del ind1.fitness.values del ind2.fitness.values for ind in offspring: if random.random() < MUTPB: toolbox.mutate(ind) del ind.fitness.values # 合并种群 pop = tools.selBest(pop + offspring, pop_size) # 输出最优解 best_ind = tools.selBest(pop, 1)[0] print("Makespan = %.2f, Energy = %.2f" % (makespan(best_ind)[0], energy(best_ind)[0])) print("Factory assignments:", best_ind) ``` 该程序将输出求解结果,包括最小化完工时间和最小化总能耗的两个目标函数值,以及每个工件分配给哪个工厂。

相关推荐

最新推荐

recommend-type

Java实现求解一元n次多项式的方法示例

主要介绍了Java实现求解一元n次多项式的方法,涉及java高斯消元法处理矩阵运算解多项式的相关操作技巧,需要的朋友可以参考下
recommend-type

使用Python求解带约束的最优化问题详解

今天小编就为大家分享一篇使用Python求解带约束的最优化问题详解,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧
recommend-type

zigbee-cluster-library-specification

最新的zigbee-cluster-library-specification说明文档。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

MATLAB柱状图在信号处理中的应用:可视化信号特征和频谱分析

![matlab画柱状图](https://img-blog.csdnimg.cn/3f32348f1c9c4481a6f5931993732f97.png) # 1. MATLAB柱状图概述** MATLAB柱状图是一种图形化工具,用于可视化数据中不同类别或组的分布情况。它通过绘制垂直条形来表示每个类别或组中的数据值。柱状图在信号处理中广泛用于可视化信号特征和进行频谱分析。 柱状图的优点在于其简单易懂,能够直观地展示数据分布。在信号处理中,柱状图可以帮助工程师识别信号中的模式、趋势和异常情况,从而为信号分析和处理提供有价值的见解。 # 2. 柱状图在信号处理中的应用 柱状图在信号处理
recommend-type

用前端写一个树形控件读取指定目录的文件夹结构

抱歉,作为AI语言模型,我无法提供完整的前端代码。但是,我可以给您一些指导和建议: 1. 使用递归函数来读取指定目录下的所有子文件夹和文件。 2. 在HTML中使用ul和li标签来构建树形结构。 3. 使用CSS样式来美化树形控件。 4. 使用JavaScript来实现树形控件的交互功能(如展开/收起节点)。 5. 使用Ajax或fetch等技术来异步加载子节点,以提高性能。 6. 如果需要支持拖拽等交互功能,可以考虑使用第三方插件或库(如jQuery UI)。 希望这些建议对您有所帮助!
recommend-type

JSBSim Reference Manual

JSBSim参考手册,其中包含JSBSim简介,JSBSim配置文件xml的编写语法,编程手册以及一些应用实例等。其中有部分内容还没有写完,估计有生之年很难看到完整版了,但是内容还是很有参考价值的。
recommend-type

"互动学习:行动中的多样性与论文攻读经历"

多样性她- 事实上SCI NCES你的时间表ECOLEDO C Tora SC和NCESPOUR l’Ingén学习互动,互动学习以行动为中心的强化学习学会互动,互动学习,以行动为中心的强化学习计算机科学博士论文于2021年9月28日在Villeneuve d'Asq公开支持马修·瑟林评审团主席法布里斯·勒菲弗尔阿维尼翁大学教授论文指导奥利维尔·皮耶昆谷歌研究教授:智囊团论文联合主任菲利普·普雷教授,大学。里尔/CRISTAL/因里亚报告员奥利维耶·西格德索邦大学报告员卢多维奇·德诺耶教授,Facebook /索邦大学审查员越南圣迈IMT Atlantic高级讲师邀请弗洛里安·斯特鲁布博士,Deepmind对于那些及时看到自己错误的人...3谢谢你首先,我要感谢我的两位博士生导师Olivier和Philippe。奥利维尔,"站在巨人的肩膀上"这句话对你来说完全有意义了。从科学上讲,你知道在这篇论文的(许多)错误中,你是我可以依
recommend-type

MATLAB柱状图在数据分析中的作用:从可视化到洞察

![MATLAB柱状图在数据分析中的作用:从可视化到洞察](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/1a36558cefc0339f7836cca7680c0aef.png) # 1. MATLAB柱状图概述** 柱状图是一种广泛用于数据可视化的图表类型,它使用垂直条形来表示数据中不同类别或组别的值。在MATLAB中,柱状图通过`bar`函数创建,该函数接受数据向量或矩阵作为输入,并生成相应的高度条形。 柱状图的优点在于其简单性和易于理解性。它们可以快速有效地传达数据分布和组别之间的比较。此外,MATLAB提供了广泛的定制选项,允许用户调整条形颜色、
recommend-type

如何基于构建的时空知识图谱来构建图神经网络模型

基于构建的时空知识图谱来构建图神经网络模型的步骤如下: 1. 将时空知识图谱转化为图数据结构。时空知识图谱中的实体和关系可以看作图中的节点和边,将它们转化为图的数据结构。 2. 对图数据进行预处理。对图数据进行预处理,包括节点特征的提取、边的权重计算、图的划分等。 3. 构建图神经网络模型。选择合适的图神经网络模型,如图卷积网络(GCN)、图注意力网络(GAT)等,根据预处理后的图数据进行模型的构建。 4. 模型训练和优化。使用训练集对模型进行训练,并进行模型优化,如调整超参数、使用正则化等。 5. 模型评估和预测。使用测试集对模型进行评估,并进行模型预测,如预测节点的属性、预测边的