带精确延迟的三车间流水作业问题研究

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在生产制造业中,车间作业调度是一个经常会面临的问题,即:假设当前有n个工件需要在m个车间上进行加工,每个车间在同一时间只能加工一个工件,每个工件在每个车间上都需要一定的加工时间,如何安排工件的加工才能达到收益最大.车间作业问题按照在车间上加工的顺序的不同可分为:流水车间作业(flow shop),异顺序作业(job shop),自由作业(open shop),这三种类型分别对应的是工件在所有车间上加工顺序一样、每个工件都有自己的加工顺序和工件可按照任意顺序加工.对于各个类型的问题,几种常用的优化目标有:最大完工时间、总完工时间和最大延迟时间等.总的来说,不同的优化目标针对了不同的实际场景,但是它们最根本的目的都是为了帮助厂家的收益最大化.在这篇文章中,我们主要讨论了带有精确延迟的三车间流水车间最小化最大完工时间(和总完工时间)问题,首先,我们证明了这个问题如果存在近似比为1.25-ε的算法,则意味着P=NP,其次,我们给出了一般情况下近似比为(4+r)的3M算法,并分析了在满足一些条件下,3M算法的表现和紧性.再次,我们从另一种思路给出了特殊情况下近似比为2的3C算法和近似比为(3+2「(?))的3MC算法,并分析其最坏情况界和时间复杂度.紧接着,我们通过构造一个有向图,从理论上证明了带精确延迟的m车间同序流水车间最小化最大完工时间是TSP的一种特殊情况.最后,我们证明了在满足某些条件下,对于最小化总完工时间的问题,3M算法将会得到一个最优解的事实.车间作业问题是组合优化中一个最基本的优化问题,本文只涉及了其中很少的一部分,事实上,对于带延迟的问题,目前大多数的研究只停留车间数量少于3个以下的情况.本文尝试性地给出了几个三车间问题的近似算法,并分析了 m个车间时的同序流水车间问题和TSP的关系.因此,相关方面还有很多的问题需要解决.希望在将来的研究中会有深刻、应用更好的成果出现.
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