基于图神经网络改进的强化学习算法解决大规模混合流水调度问题

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bccom
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
混合流水车间调度问题(Hybrid Flow Shop Scheduling Problem,HFSP)在现在的工业系统中是很重要的,合理的规划调度订单直接影响着经济效益和顾客满意度。一般处理HFSP的方法主要包含精确算法和基于启发式的方法。精确算法很少被用到,由于极度昂贵的计算代价,在规模大的实际问题上更是求解速度很慢。启发式算法主要是根据问题的特性和专家知识经验来手动设计一些规则,搜索框架往往严重依赖领域知识和专家经验,并且使用的搜索范式往往单一且固定,在数据分布变化不规则的问题实例面前,表现会比较差,这会严重限制搜索效率在实际场景中。为了解决上面的问题,该工作尝试将学习机制引入到传统的算法框架中,利用学习机制来提升泛化性,简化搜索框架的设计,提升搜索效率。这里提出了一个多图模型强化学习优化算法(Multi-graph Attributed Reinforcement Learning-based Optimization Algorithm,MGRO),来解决实际的大规模HFSP问题。该算法模型将学习算法引入到传统算法,保持高效的传统搜索范式的同时,融入了学习算法的高泛化性。具体来说,提出了一个针对HFSP问题的马尔可夫过程的建模,动作空间是现有的不同的搜索范式,这里不同的搜索范式作为调优过程中的每一步的动作,状态空间为调度方案解码出来的甘特图。后续会将这种甘特图的形式处理成多图形式的图数据,极大增强特征的表征能力。随后,设计了一种基于注意力机制的带权重池化机制。这种机制可以抽取多图之间的逻辑依赖,以及捕捉到不同阶段的工件顺序的时序关系。另外,还针对调优过程的特性,设计了一套奖励重塑机制,可以有效加速模型收敛和学习效果。学习机制引入的强泛化性让MGRO在没有专家经验的指导下,不仅可以针对不同的问题实例进行调整,有更灵活的策略来挑选合适的搜索范式,比元启发式有着更好的搜索效率,可以在任意解的基础上学到如何提升。在标准数据集和真实数据集上都表现了超越基准算法的良好表现。
其他文献
目的通过构建小鼠NEC模型,动态观察小鼠NEC发生发展过程中肠道通透性、巨噬细胞极化情况和相关炎症因子水平变化并探究巨噬细胞极化的可能机制,为NEC的临床诊疗及护理提供一定的理论依据。方法选用SPF级C57BL/6小鼠建立NEC模型。将早产小鼠随机分为对照组(Control,n=50)与NEC组(NEC,n=50)。对照组小鼠由母鼠母乳喂养,NEC组小鼠给予缺氧、冷刺激、高渗喂养和脂多糖处理。小鼠
随着城市化和交通机动化的进程不断推进,众多国家与城市都在大力推动电动汽车的发展以促进城市节能减排,尤其是在公共交通领域。近年来,我国城市公交中电动公交车占比不断攀升,纯电动公交车运营线路占比不断上升。然而,电动公交给公交运营企业带来了新的挑战:如何为电动公交编制科学合理的车辆调度方案?科学合理的车辆调度方案不仅有助于降低公交企业运营成本,而且能够改善公交运营和服务水平,让广大出行群众受益。然而,与
透明带是由卵母细胞分泌的,包裹在卵母细胞外层的胞外基质,在卵子成熟、受精及胚胎发育中起着重要作用。卵母细胞透明带异常包括结构异常(透明带裂隙、颜色异常、质地异常、形态异常、厚度异常),透明带缺失和空卵泡等特征,以致透明带不能正确行使功能。临床上,卵子透明带异常疾病患者通常表现为原发性不孕,体外受精妊娠率低,严重影响病人的经济及心理状况。本论文对三个卵子透明带异常家系进行遗传学研究,通过遗传学研究发
随着人工智能技术的发展和大数据的爆发,大规模神经网络成为了研究热点,这对计算机的算力和功耗提出了严苛的要求。然而随着传统硅基电子器件趋于其物理极限,已经难以通过尺寸微缩带来进一步的性能提升,因此急需发展新型电子器件。忆阻器具有尺寸小、速度快和功耗低的特点,并且凭借单器件存算一体和阵列中运算高度并行两大优势,是人工突触器件的理想实现者,在硬件神经网络搭建中极具应用前景。本论文以三元过渡金属氧化物Sr
目的:放射治疗在非小细胞肺癌患者的治疗中占据重要地位,然而放疗抵抗的产生极大程度地限制了放疗疗效,导致放疗失败以及肿瘤的复发转移。目前认为肿瘤干细胞是促进放疗抵抗的主要因素。SOX2是肿瘤干细胞特异性表达的一种转录因子,参与肿瘤的发生发展和细胞的干性维持,但其与非小细胞肺癌放疗抵抗之间的关系尚不清楚。本研究主要验证了非小细胞肺癌放疗抵抗细胞中SOX2的表达水平,探讨SOX2对非小细胞肺癌放疗敏感性
水电是一种清洁低碳、运行灵活的可再生能源,经济、社会、生态效益显著。经过多年发展,我国水电装机容量和年发电量已至世界领先地位,水电站建设正如火如荼。传统的设备检修方式已不能满足水电站水力发电设备检修与维护的需要,基于设备状态监测与故障诊断的状态检修技术能够很好地解决这一问题。数据采集是完成设备状态检修极其重要的一环,其基本功能是实时采集水电机组运行过程中产生的各种信号。水轮机调速系统是保证水电站机
电化学储能技术是应对大规模可再生能源并网最有效、最具潜力的技术之一。钠离子电池(Sodium-ion Battery,SIB)具有成本和资源上的优势,被认为是后锂离子电池时代的重要电池体系。受电极材料的制约,目前钠离子电池在能量密度、功率密度和循环寿命等方面还有待进一步提升。硬碳材料具有较大的层间距和无序的结构,在钠离子嵌入时体积变化较小、结构相对稳定,是目前最具实用价值的钠离子电池负极材料。然而
二维过渡金属硫族化合物(TMDC)凭借着其原子级的厚度和优异的半导体性质成为后摩尔时代最有希望延续摩尔定律的材料。硫化钼(MoS2)是其中的典型代表,相比于石墨烯的零带隙,MoS2有着可调的带隙宽度,单层MoS2为直接带隙半导体,带隙宽度为1.8e V,随着层数的增加逐渐转变为间接带隙半导体。TMDC在构建逻辑门电路、光电探测、信息存储等方面有着广阔的应用前景。反相器是最基本的逻辑门电路,有着极低
随着我国航空航天技术的快速发展,高性能精密复杂结构构件的一体化成形逐渐成为发展趋势。其中,以新一代高超声速飞行器的隔热层为代表,作为连接外层陶瓷防热层和内层铝合金骨架蒙皮的核心构件,梯度材料点阵隔热层的一体化成形不仅有利于高超飞行器的减重,还有利于消除异质材料造成的界面突变,减少应力失配造成的安全隐患。因此,利用激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术一体化制造由
铝合金具有质量轻、比强度高、良好的成形性和耐腐蚀性等优点,作为一种优良的轻量化材料,被广泛地应用在汽车制造领域。但是,由于铝合金特殊的物理化学性质,其焊缝容易产生焊接气孔缺陷。激光搅拌焊接作为一种新型的激光焊接技术,通过光束的搅拌作用,增加了匙孔稳定性,促进了熔池流动,有助于提升焊缝成形质量,抑制焊接气孔缺陷,为铝合金薄板搭接焊接提供了一种新型的技术手段。近年来,环境现状愈发严峻,减少制造业带来的