基于改进型蚁群算法的装机智能调度方法研究
- 格式:pdf
- 大小:1.62 MB
- 文档页数:2
基于改进蚁群算法的电力自动调度模型构建作者:谭振鹏,邓智广来源:《粘接》2021年第11期摘要:以电力自动调度为对象,提出了一种基于蚁群算法和粒子群算法的改进蚁群算法,该算法在分析了蚁群算法优缺点的基础上,通过利用粒子群算法得到蚁群算法重要参数值,从而达到提升算法性能的目的。
通过仿真实验证明,提出的改进蚁群算法模型具有可行性,并且在性能方面优于粒子群算法和蚁群算法。
关键词:电力自动调度;蚁群算法;粒子群算法;模型构建中图分类号:TP18;TM734 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2021)11-0088-04Construction of Electric Power Automatic Dispatching Model Based on Improved Ant Colony Tan Zhenpeng, Deng Zhiguang(Foshan Power Supply Bureau,Guangdong Power Grid Co., Ltd., Foshan 528000,China)Abstract:Take power automatic scheduling as the object, an improved ant colony algorithm based on ant colony and particle group algorithm, which based on the advantages and disadvantages of ant algorithm is proposed, important parameter values of the ant colony algorithm are obtained by using the particle colony algorithm, so as to achieve the purpose of improving the algorithm performance. As proved by simulation experiments, the proposed improved ant swarm algorithm model is feasible and outperforms the particle swarm and ant swarm algorithms in terms of performance.Key words:automatic power scheduling; ant colony algorithm; particle colony algorithm; model construction0 引言电能是当前人类社会极为重要的能源,直接关乎生产劳动和人们的日常生活。
改进蚁群算法的云计算任务调度方法谢伟增【摘要】针对蚁群算法在云计算任务调度问题求解过程存在的不足,以找到最佳的云计算任务调度方案为目标,提出了一种基于改进蚁群算法的云计算任务调度方法.首先对当前云计算任务调度研究现状进行分析,并对问题进行了具体描述,然后采用蚁群算法对云计算任务调度问题进行求解,并针对标准蚁群算法缺陷进行改进,最后在CloudSim平台对该方法的性能进行测试.结果表明,改进蚁群算法可以找到较好的云计算任务问题调度方案,加快云计算任务完成速度,具有一定的实际应用价值.%Aiming at the shortage of the ant colony algorithm in the solving process of cloud computing task scheduling problem, this paper presents a novel task scheduling method of cloud computing based on improved ant colony algorithm, in order to find the best cloud computing task scheduling scheme. Firstly, this paper analyzes current status of research on task scheduling in the cloud computing, and describes the problem in detail. And then ant colony algorithm is used to solve the problem of cloud computing task scheduling, and the defects of standard ant colony algorithm are improved. Finally the performance of the proposed method is tested on the CloudSim platform. The results show that the improved ant colony algorithm not only can find better scheduling scheme for cloud computing tasks, but also speed up the completion of the cloud computing tasks, which has a certain practical application value.【期刊名称】《计算机系统应用》【年(卷),期】2017(026)006【总页数】4页(P198-201)【关键词】云计算技术;任务调度问题;蚁群优化算法;仿真测试【作者】谢伟增【作者单位】河南司法警官职业学院信息技术系, 郑州 450046【正文语种】中文在云计算系统中, 任务种类多、规模大, 而任务调度优劣直接影响云计算的服务质量, 因此如何对云计算任务进行合理调度, 成为当前云计算系统中急需解决的问题[1,2].多年来, 学者们对云计算任务调度问题进行了研究, 出现了许多云计算任务调度方法[3]. 通常情况下, 首先采用Map/Reduce方式对云计算任务进行处理, 将大规模任务划分成多个子任务, 然后每一个子任务通过Map阶段和Reduce阶段实现调度[4]. 相关研究结果表明, 云计算任务调度问题属于NP问题, 当前主要采用启发式算法对云计算任务调度问题进行求解[5,6]. 出现了基于遗传算法、粒子群算法、蚁群优化算法(ant colony optimization, ACO)[7,8]的云计算任务调度方法, 通过模拟自然界生物一些行为对问题进行求解, 保证各个节点资源的负责均衡, 尤其是蚁群算法的实际应用范围更广[9]. 在实际应用, 蚁群优化算法还有自身缺陷, 如易陷入局部最优解, 后期收敛速度, 慢搜索时间长等[10]. 为了标准蚁群优化算法存在的不足, 一些者学对其进行了相应的改进, 如文献[11]提出基于蚂蚁分类的蚁群算法, 但是其求解结果并不理想.为了加快云计算任务完成时间, 提高云计算资源的利用率, 针对标准蚁群算法存在不足, 提出了改进蚁群优化算法的云计算任务调度优化方法, 并通过具体化实验验证分析有可行性.当前云计算系统均采用Map/Reduce分布式计算模式处理海量数据, 其工作流程如图1所示. Map/Reduce包括Map和Reduce两个关键阶段, 具体如下:1) Map阶段将用户提交的任务划分多个子任务, 然后给子任务分配相应节点执行, 执行后将结果反馈给主节点.2) Reduce阶段汇聚Map阶段各节点的结果, 并将最终结果输出, 产生R个输出文件.子任务的数量要远远大于云计算节点数, 使得每个节点均要执行多个子任务, 合理对子任务分配, 保证各节点的负载均衡和完成时间最短, 即云计算任务调度算法要解决的问题.3.1 标准蚁群优化算法Dorigo等启到蚁群觅食行为的启发, 提高了蚁群优化(Ant Colony Optimization, ACO)算法. 设蚂蚁数量m, 蚂蚁均从起始节点出发, 它们根据一定概率转移到下一个节点, 节点i转移到j的概率为:式中, 为边(i,j)上的信息素, 表示与边(i,j)相关的启发信息函数; α和β为信息素因子和启发因子.由式(1)可知, 蚂蚁更加容易选择离当前节点距离较短且信息素较多的城市节点. 为了防止路径上的信息素无限制累加, 将使用挥发信息素的机制, 以更有利于发现最优的解. 当蚂蚁找到一条起点到终点的路径后马上更新每条边的信息素, 信息素更新规则如下:式中, ρ∈[0,1]为信息素挥发系数, 为第k只蚂蚁在本次循环中留在边(i,j)上信息素的增量, 为所有m只蚂蚁本次循环中留在边(i,j)上信息素的增量之和, 其计算方式为: 式中, 信息素大小Q为常数, Lk为第k只蚂蚁本次的路径总长度.3.2蚁群算法的改进3.2.1改进选择下一节点概率计算公式改进算法中蚂蚁从当前节点i选择节点j公式为:式中, q0∈(0,1)是给定的参数, q是随机数.当q<q0时, j取allowedi中使求得最大的k, 能够得到使边(i,k)信息素最高、距离i最短的节点作为下一节点.当q>q0时, 式(1)的启发信息函数采用是当前节点i到j的距离反比函数, 改进算法使用作为启发信息函数, 采用节点j到目标节点的距离来设定期望值, 其中距离目标点最近的节点的期望值最大, 使得蚂蚁更加倾向于选择离目标节点更近的节点.3.2.2 启发因子β的改进标准蚁群算法的β值是固定的. 在初始阶段, 信息素值为固定, 由式(4)可知, 此时信息素对解的搜索没有指导的作用, 随着算法的运行, 信息素值会根据不同路径而不断更新, 体现出全局最优解的信息, 此时信息素的作用极大地提高, 因此将启发因子β设计为一个迭代次数的减函数, 即:式中, b为常数, i为当前迭代次数.初始阶段β值较大, 主要依赖于启发信息探索路径, 以提高算法的收敛速度, 随着循环次数的增加, β值越来越小, 后期依赖于信息素强度来选择路径, 充分发挥信息素的指导作用, 能够充分地利用启发值和信息素来搜索路径.3.2.3 信息素更新的改进在蚂蚁选中边(i,j)后, 立即按式(6)更新边(i,j)上的信息素:式中, lk是指本次迭代中第k只蚂蚁已经走过的路径长度.当蚂蚁选择了一条边以后适当减少该边的信息素, 增加蚂蚁选择其它边的概率, 当所有蚂蚁都走完一次循环之后, 根据式(7)执行信息素的全局更新, 从而使得最佳路径的搜索概率越来越大.式中, Lgbest为目前为止得到的最优路径长度.设定改进蚁群算法中蚂蚁访问的为一个N×M的点阵空间, 将蚂蚁寻找最优路径的过程看作一个任务调度过程, 即蚂蚁走到点(n,m)时就将任务m分配给节点n. 每只蚂蚁在每个节点留下的信息素由该节点完成任务的时间决定. 每只蚂蚁不重复经过相同的节点. 设蚂蚁数为X, ACA算法的迭代次数为ε, 本文云计算任务调度方法工作流程如图2所示.基于改进蚁群算法的云计算任务调度如下:1)设置参数. 设置云计算节点数N、任务数M; 设定蚂蚁的搜索空间, 设定迭代次数ε、蚂蚁只数X、参数α、β、ρ等. 按照任务调度序列矩阵L随机选择蚂蚁的起始点.2)任务调度(蚂蚁寻找路径)并进行局部信息素更新和矩阵L更新, 蚂蚁根据节点上信息素计算转移概率并进行移动.3)对蚂蚁所经过路径信息素进行局部更新.4)对所有蚂蚁完整的完成一次迭代的信息素进行全局更新.5)若满足最大迭代次数, 则输出最终任务调度分配矩阵A, 即最优调度方案, 否则跳转到2)继续进行下一次迭代.为了分析改进蚁群算法的云计算任务调度优化效果, 在CloudSim平台进行仿真测试, 选择标准蚁群算法进行对比测试, 当任务数为100、节点资源为10时, 标准蚁群算法、改进蚁群算法得到最优云计算任务调度优化方案的任务完成时间如图3所示. 相对于标准蚁群算法, 改进蚁群算法的任务完成时间更少, 加快了云计算任务的完成速度, 提高了云计算系统的工作效率.当任务数为1000、节点资源为10时, 标准蚁群算法、改进蚁群算法的任务完成时间如图4所示. 改进蚁群算法找到最优云计算任务调度方案, 且其迭代次数少于标准蚁群算法, 这是由于改进蚁群算法克服了标准蚁群算法易获得局部最优解的缺陷, 缩短了云计算系统的任务调度问题求解时间, 取得了更好的任务调度效果.为了找到最佳的云计算任务调度方案, 提出了一种基于改进蚁群算法的云计算任务调度方法. 首先云计算任务调度问题进行了描述, 然后采用改进蚁群算法对云计算任务调度问题进行求解, 最后在CloudSim平台对该方法的性能进行测试. 结果表明, 改进蚁群算法可以找到较好的云计算任务问题调度方案, 加快云计算任务完成速度, 是一种性能优异的云计算任务调度问题求解算法.1 Chien A, Calder B, Elbert S, et al. Entropia: Architecture and performance of an enterprise desktop grid system. Journal of Parallel and Distributed Computing, 2003, 63(5):597–610.2 Rochwerger B, Breitgand D, Levy E, et al. The reservoir model and architecture for open federated cloud computing. IBM Journal of Research and Development, 2009, 53(4): 1–17.3 李建锋,彭舰.云计算环境下基于改进遗传算法的任务调度算法.计算机应用,2011,31(1):184–186.4 Buyya R. Economic-based Distributed Resource Management and Scheduling for Grid Computing [Thesis]. Melbourne: Monash University, 2002.5 孙瑞锋,赵政文.基于云计算的资源调度策略.航空计算技术,2010,40(3):103–105.6 左利云,左利锋.云计算中基于预先分类的调度优化算法. 计算机工程与设计,2012,33 (4):1357–1361.7 李欢,虞慧群.云计算中基于进化算法的任务调度策略.华东理工大学学报(自然科学版),2015,41(4):556–562.8 华夏渝,郑骏,胡文心.基于云计算环境的蚁群优化计算资源分配算法.华东师范大学学报(自然科学版),2010,11(1): 127–134.9 王登科,李忠.基于粒子群优化与蚁群优化的云计算任务调度算法.计算机与应用软件,2013,30(1):291–294.10 张焕青,张学平,王海涛,刘彦涵.基于负载均衡蚁群优化算法的云计算任务调度.微电子学与计算机,2015,32(10): 31–35.11 王更生,俞云新,等.基于DACS3的改进蚁群算法求解TSP问题.华东交通大学学报,2010,27(2):57–61.。
基于改进蚁群算法的车间调度研究方法及实现的开题报告一、课题研究背景及意义车间调度问题是制造业领域中的一个重要问题,其主要目的是以最佳方式分配车间资源,实现生产过程的最优化,提高生产效率。
然而,由于生产车间的资源、工艺流程、生产人员等多方面因素的影响,车间调度问题变得十分复杂和难以解决。
因此,研究高效的车间调度算法成为了制造业领域的研究热点之一。
目前,蚁群算法是一种较为成熟的智能算法,它能够通过模拟蚂蚁在搜索食物时的行为策略,以求解复杂的优化问题。
然而,传统的蚁群算法存在局部最优解收敛速度慢等问题,因此需要对其进行改进。
本研究的目的即是基于改进蚁群算法,尝试解决车间调度问题,提高车间调度效率,实现生产过程的最优化。
二、研究内容及方法本研究将以一个典型的车间调度问题为例,建立混合式车间调度模型,该模型涵盖了车间资源和生产流程的主要因素,并考虑到班组和设备的限制条件。
同时,基于遗传算法和蚁群算法的优点,将提出一种改进的蚁群算法,以求解该车间调度问题。
具体实现方法如下:1. 建立车间调度模型:以实际生产车间为基础,收集车间资源、产品工艺流程及生产计划等数据,并对其进行建模,深入分析问题透彻限制条件和规则,构建基于混合式的车间调度模型。
2. 改进蚁群算法:分析传统蚁群算法的不足,通过引入启发式信息和局部搜索策略等手段,改进算法并提高其收敛速度和求解能力。
3. 车间调度优化:以车间调度模型为基础,将改进的蚁群算法运用于实际车间调度问题之中,优化车间资源配置,降低生产成本,提高生产效率。
三、预期研究结果及意义通过该研究,预期达到以下结果:1. 建立一种混合式车间调度模型,将车间资源、产品工艺流程和生产计划等因素有效地考虑进去。
2. 提出一种改进的蚁群算法,解决传统算法存在的局部最优解和收敛速度慢等问题。
3. 清晰解决车间调度问题,提高车间效率,降低生产成本,在实际生产中具有一定的应用价值。
本研究的实施,为生产企业提供了一种新的优化车间调度方法,帮助企业在高效率生产中提高经济效益,更好地适应市场需求和竞争。
蚁群算法在配货车辆调度中的应用研究的开题报告一、研究背景及意义近年来,随着物流业的飞速发展,配货车辆调度已成为物流企业日常运营的基本要素之一。
如何在尽量短的时间内满足客户配送需求,并且减少行驶里程、降低运营成本,是配货车辆调度中面临的主要问题。
由于该问题属于NP难问题,因此优化调度方案的复杂度非常高,需要应用一些高效的优化算法。
蚁群算法是一种新兴的优化算法,它通过模拟蚂蚁寻找食物的行为来优化问题解,具有较高的优化效率和可拓展性。
对于大规模问题的优化,蚁群算法可以得到较好的优化结果,因此在配货车辆调度中使用蚁群算法进行优化调度方案,可以有效地降低运营成本,提升物流企业的运营效率和市场竞争力。
二、研究目标本研究旨在探究蚁群算法在配货车辆调度中的应用,并且构建一个适应性强、运行效率高的调度优化系统。
具体包括以下几个方面:1. 设计一种针对配货车辆的蚁群算法,优化调度方案,提高调度效率。
2. 建立一个针对配货车辆调度的模型,可以根据不同的调度需求,自动进行调度优化。
3. 构建一套较完整的配货车辆调度优化系统,包括模型实现、调度方案生成、数据分析与可视化等。
三、研究内容1. 配置车辆模型:定义运输车辆类型、产能、起点和终点等基本信息,用于后续优化调度方案的生成和分析。
2. 构建蚁群算法模型:参考蚁群算法的基本流程,定义适应度函数、信息素更新规则等,使其适应车辆调度的实际需求。
3. 实现优化算法:在模型框架中利用蚁群算法实现车辆调度的优化。
优化目标为使得配送总里程最短,并满足客户配送需求的要求。
4. 编写调度系统:以可视化界面的形式展示出优化方案,加入数据管理功能,实现基于实时信息的实时调度。
5. 验证分析结果:通过对已有的配货车辆调度数据进行分析,比较蚁群算法的优化效果与传统算法的差异,验证蚁群算法在优化问题上的实用性和优越性。
四、研究计划本研究计划分为以下五个阶段:1. 调研阶段(2周):对国内外相关文献、技术资料进行搜集,学习蚁群算法的基本理论和应用。
基于改进蚁群算法的云计算用户任务调度算法罗斯宁,王化龙,李弘宇,彭蔚(中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司,广西南宁530004)摘要:近年来,随着电力信息化的深入发展,越来越多的电力应用和任务在云端部署。
由于云资源和电力 应用的动态异构性,实现资源划分和任务调度是云计算系统中的一个挑战性问题。
电力应用需要实现快速响 应、实现最小完工时间,而调度程序又要考虑各个云计算节点的负载问题,保证云计算的可靠性。
提出 了•种基于改进蚁群算法的任务调度算法,解决虚拟机中的任务调度问题。
通过对标准蚁群算法的改进,在最小化整体完工时间的同时实现任务调度时间的减小和负载均衡。
研究结果表明,该算法有效缩短了任务 调度时间,并实现云节点负载均衡,为电力云计算的优化提供技术依据。
关键词:云计算:任务调度;负载均衡中图分类号:T P393文献标识码:Adoi: 10.11959/j.issn. 1000-0801.2020047Improved ant colony algorithm based cloudcomputing user task scheduling algorithmLUO Sining,WANG Hualong,LI Hongyu,PENG WeiC h i n a E n e r g y Engineering G r o u p G u a n g x i Electric P o w e rD e s i g n Institute Co., Ltd., N a n n i n g 530004, C h i n aAbstract: In recent years, with the d e v e l o p m e n t o f p o w e r information, m o r e a n d m o r e p o w e r applications a n d tasks are d e p l o y e d in the cloud. B e c a u s e o f the d y n a m i c heterogeneity o f clo u d resources a n d p o w e r applications, i t is a challenge in the cloud c o m p u t i n g s y s t e m to realize resource division a n d task scheduling. P o w e r applications n e e d tob e able to achieve a rapid response a n d m i n i m u mc ompletion time, a nd schedulers should consider the load of e achcloud c o m p u t i n g n o d e to ensure the reliability of cloud compu t i n g. A task scheduling algorithm b a s e d o n the algorithm o f i m p r o v i n g an ant c o l o n y w a s p r o p o s e d to solve the p r o b l e m o f task scheduling in virtual machines. T h r o u g h the i m p r o v e m e n t o f the standard ant colony algorithm, the task scheduling time w a s r e d u c e d a n d load balancing w a s realized while m i n i m i z i n g the overall completion time. T h e results s h o w that the algorithm c a n shorten the task scheduling time a n d realize the load balancing of cloud nodes, w h i c h provides technical basis for the optimization o f p o w e r cloud c omputing.Key words: cloud c o m p u t i n g, task scheduling, load balancing收稿日期:2019-06-30;修回日期:2020-01-201引言云计算技术可以根据需要执行髙计算密集型任务。
基于蚁群优化的云计算任务调度算法研究在提出蚁群优化算法应用到云计算任务调度问题时,首先要做的就是分析云计算任务调度问题的形式化。
从基础到本质,从而提出云计算任务调度的最佳方法,这种算法可以从生态机制方面入手,对于一群算法的技术性完善,信息要素充分。
解决组合优化问题,将会采取模拟的独特性,在一定的环境下,云计任务调度中将需要蚁群优化法。
标签:研究原理;蚁群算法;调度算法;优化组合前言云计算具有广泛性,服务性,功能性等独特性质,原始的一些任务调度算法已无法适应现在的社会环境。
所以为了使云计算达到最优,必须找出一种针对难解的离散优化问题的元启发式算法,那就是蚁群优化(Ant Colony Optimization ACO)。
人工蚁群的协作,会使整个机构建设过程达到一个完整的策略目标。
但是对于一些云计算任务调度依旧是不成熟的,必须要用一个系统的科学性方法来调度,从而将云服务的所有各种形式呈现出来。
ACO元启发式算法可以用在云计算的调度组合优化问题中,它采取一些不定向的构造过程,向部分解添加符合定义的解成分,从而达到一个完整的解。
1 蚁群优化的相关概念的介绍(1)蚁群优化算法的研究。
云计算先于个人计算机、互联网以及各种技术软件。
对云计算必须要进行研究,实验是检验真理的唯一标准,先从蚁群算法入手。
蚁群算法有很多不同的数学模型应用场景,它会呈现出更多的信息要素,使一些全新的信息更新较快,性能较好。
通过一些要素,采用数学中的条件循环,可以准确的表达出信息素的挥发程度,也准确地表达出蚂蚁之间协作能力的关系。
当循环条件结束时,可以画出统计图,研究出信息素挥发程度与算法求解成反比。
从中也可以延伸到一些必要的要素特征,找出一个平衡点,使算法进入最优解。
蚁群算法在1991年正式提出,20年的今天知名度已经相当的广泛。
它的算法框架逐步成熟形成了一个可以解决函数优化,涉及众多领域,解决静态优化问题,以至于达到优化组合。
(2)蚁群算法系统化。
基于蚁群算法的生产调度优化研究生产调度优化是企业在实际生产中迫切需要解决的问题。
优化生产调度可以提高生产效率,降低成本,从而使企业更加具有竞争力。
本文将介绍一种基于蚁群算法的生产调度优化方法,该方法已被应用于实际生产中,并取得了较好的效果。
一、蚁群算法简介蚁群算法是一种模拟自然界中蚂蚁寻找食物和回家的行为的优化算法。
在自然界中,蚂蚁在寻找食物和回家的过程中会释放信息素。
其他蚂蚁根据信息素的浓度来选择路径,越浓密的信息素则说明该路径越短,经过的次数也越多。
这样,整个蚂蚁群体就可以通过信息素的积累和挥发,找到一条最短的从巢穴到食物源的路径。
蚁群算法的基本思想是模拟上述过程。
假设蚂蚁代表一个个体,每个个体都有一个状态和行为策略。
状态表示当前所处的位置,行为策略表示如何选择下一步的位置。
蚂蚁会沿着信息素浓度高的路径前进,并在路径上释放信息素,以增加这条路径的信息素浓度。
信息素在时间上会挥发,所以信息素浓度会逐渐减少,从而让蚂蚁们可以探索到新的路径。
蚂蚁会不断地进行探索和更新信息素,直到找到最优解。
二、基于蚁群算法的生产调度优化方法基于蚁群算法的生产调度优化方法,可以将生产车间看作一个蚂蚁群体,每个工序看作一个位置,需要完成的生产任务看作食物源,调度方案看作路径。
每个工序的状态表示该工序的生产状态,行为策略表示如何选择下一个要生产的工序,即路径选择。
每次完成一个工序,就向相邻的工序释放一定量的信息素,以增加该路径的信息素浓度,从而使其他工序更有可能选择该路径。
信息素浓度会随着时间的推移逐渐减少,以允许寻找到新的路径。
该方法的优点在于可以考虑到许多实际生产中的因素,如生产线上每个工序的耗时、设备利用率、设备的切换时间等。
优化目标通常是最小化生产时间或最大化生产效率,即尽量减少生产任务的完成时间、节约生产成本,提高生产效率。
三、实际生产应用本文介绍的基于蚁群算法的生产调度优化方法已成功应用于某汽车零部件制造企业的生产调度中。
基于蚁群算法的网格计算任务调度优化研究随着信息技术的不断发展,计算机已经从单一的独立计算机逐渐发展为集群、并行计算和网格计算等各种形式的高性能计算模式。
在这些计算模式中,网格计算因其高效、灵活性和代价低等优点,已经被广泛应用于科研、生产和商业领域。
然而,在网格计算中,任务调度优化一直是一个非常重要的研究课题。
在众多的优化算法中,蚁群算法因其独特的社会行为模型而备受关注。
本文将重点研究基于蚁群算法的网格计算任务调度优化问题。
一、问题描述在网格计算中,任务调度优化旨在分配资源,使任务完成时间最短,资源利用率最高,同时保证计算任务的可靠性和质量。
通常,任务调度优化包括两个主要问题:1.资源的分配问题:即将任务分配到哪些可用资源上,以满足任务的资源需求。
2.任务的执行顺序问题:即每个任务在分配资源之后执行的顺序。
因此,任务调度优化问题可以看作是一种多目标优化问题,需要寻找一个满足多个目标的最优解。
二、蚁群算法原理与应用蚁群算法是一种模拟蚂蚁寻觅食物路径的优化算法。
在蚂蚁寻觅食物的过程中,它们通过模拟环境信息素的传递和更新来选择路径,从而最终找到食物源。
这种行为模式被称为蚁群优化。
蚁群算法的基本步骤如下:1.初始化信息素和蚂蚁的位置。
2.按照信息素的浓度选择下一跳位置。
3.更新信息素。
4.重复步骤2和3,直到所有蚂蚁到达终点或达到迭代次数。
蚁群算法已经被成功应用于许多领域,如路由优化、图像处理、机器学习等。
在网格计算任务调度中,蚁群算法可以作为一种有效的优化方法。
三、基于蚁群算法的网格计算任务调度优化研究基于蚁群算法的网格计算任务调度优化问题,需要考虑多个因素,如任务的优先级、资源的可用性、任务的执行时间等。
因此,可以将任务调度问题转化为TSP问题,并采用蚁群算法求解。
具体的,基于蚁群算法的网格计算任务调度优化研究可以分为以下步骤:1.初始化信息素和蚂蚁位置,确定任务调度的初始解。
2.通过轮盘赌选择的方式,选择下一跳位置,即选择下一个任务需要使用的资源。
第40卷第3期2019年9月
山东通信技术
S handong C om m unication T echnology
V〇1.40No.3
Sep.2019
基于改进型蚁群算法的装机智能调度方法研究
单俊明1李娜1张涛2柳兆裕1魏瑞云1
(1中国移动山东公司莱芜分公司,莱芜271100
2 中国移动山东公司,济南250001 )
摘要:本文以人工智能算法—
—蚁群算法为基础,结合宽带装维实际进行了改进,实现了装维人员忙闲时刻智能选取、装维预约时间上门服务、整体装维效率最优的智能调度,解决了人工调度不准、不及时、工作量繁杂等问题。
关键词:蚁群算法智能调度家宽装维
1引言
目随着宽带业务的高速发展,家宽装维与人员调 度之间的矛盾日益凸显。
如何实现高效、精准的装维 服务,减少无谓的装维消耗,发挥装机能力最大化,是摆在运营商面前的一项难题。
人工调度难以全面考虑到装维人员的忙闲、距 离、路况等因素,做不到准确、高效的调度,不仅浪 费人力成本,还因调度不准而造成额外浪费。
此外,现有的调度方式不够灵活,不能及时掌握装维人员工 作情况,无法实现灵活调度工单,尤其是移动集团推 出“即装即办,即报即修”的家宽品质提升活动,现有 调度方案显然不能满足需求。
蚁群算法是人工智能算法的一种,特别适用于任 务调度、路径寻优等场景。
本文基于蚁群算法,同时 考虑三种因素(装维人员忙闲时的综合调度、保证在 预约时间之前上门服务、整体的调度更优)作为约束 条件,为装维调度提供了基于改进型蚁群算法的装机 智能调度方案。
2蚁群算法介绍
本文中,假设装维人员N名,待装任务工单M 个,蚁群迭代次数K次。
为实现装维效率最高,需在 最短时间内完成所有的装维工单,因此装维人员之 间是并行工作的,所以分配方案中耗时最长的人员即为本次分配方案的最终时间。
基于此设定目标函 数如公式(1 )所示:
T=m i n{T9(i)
式(1 )中,竹表示在第次迭代分配方案中第个装维人员耗时最长,即第次分配方案的最终耗时时 间;其中 k=l,2,3......k〇
TH= maxU m}(2)
式(2)中,tL表示在第次迭代中第个人完成第 个任务所耗时间;其中n=l,2,3......n〇
综上,目标函数如公式(3 )所示:
T=m i n{m ax{Z^=1^m}} (3)
本文中,t L的值包含两部分——路途时间和上 门装维时间,即:
= t路途+ 1装维(4 ) %®和%^可以通过相关渠道采集并计算,作为 已知i。
其中,根据前一任务和后一任务的地理位置关系、任务被安排的时间段以及当前装维人员的交通方 式而综合确定,具体可至导航或地图系统中获取相关 信息,即结合交通情况合理预测装维人员在各任务间 需要的路途时间。
通过蚁群算法,可实现装维人员与装维工单之间 整体上的优化调度。
此外,本文还提出改进型蚁群算 法,考虑在预约时间之前上门的问题,同时考虑实际 调度中突发情况引发的需重新计算问题,如人员临时 请假、任务突然增加、装维人员未能按时完成任务导
单俊明等:基于改进型蚁群算法的装机智能调度方法研究第3期
致下一个装维任务未能按预约时间上门等,以保证每
项任务的完成。
因此,本文提出考虑装维人员忙闲问
题的改进型蚁群算法来解决上述问题。
3改进型蚁群算法
(1)解决重新派单时装维人员状态为忙的问题
蚁群算法在程序执行时有三层循环,第一层是
迭代次数K,第二层是蚂蚁数量,第三层是装维任
务。
每迭代一次,将产生一种不会差于上一次的分配
方案。
遇有突发情况触发重新计算时,因为有些装维
人员处于忙的状态(上一次计算时分配的任务正在执
行),所以参与重新计算时需把这些装维人员处理该
任务的时间剔除,但蚁群算法本身不具备该功能。
鉴
于此本文提出的具体解决办法为:
首先说明两种情况:
1)平台临时加单的情况。
目前营业厅接受工单
后,会将工单推送至待装维工单池中;系统检测到工
单池有新工单加入,并且预约时间为当天的,以及当
天工单预约时间发生变化的,都会触发重新计算。
2 )对于已派发工单,如果该工单接收人员在上一
单预约时间之前未通过掌端APP进行上一单的回单,
则表示仍未完成上一工单的装维,此时将该工单回收
至工单池,同时将该人员预先分配的该工单处理时间
清除,并将上一单预计完成时间增加30分钟,而触
发重新调度计算。
假设在上一次的分配方案中,第n个人分配了三
项任务,执行顺序如图1所示。
装维人员n
任务1任务2任务3
育
#途T装维
i n l T路途
7n2维遗途
T装维!
i n21
i f计耗时计耗时计耗时
图1某装维人员任务分配示意图
路途时间和装维时间为已知量,对每名装维人员 的装维过程有详细的历史统计数据,可基于此获得路 途时间和装维时间,因此每个任务的预计完成时间都 可以得到。
假设该装维人员在执行第1项任务时出现突发情况,需要重新计算。
第一项任务预计完成时间为:t预计完成时间=^单时间+Tnl(5 )
式中,即本次任务分配蚁群算法执行结束时间,服务器可采集此时间。
在第三层循环时,参与计算的装维人员全部选 取,任务为未执行的所有装维工单,在每只蚂蚁分配 任务时,增加如下判断:
1 )判断装维人员是否为忙的状态,判断条件:
t预计完成时间> 1当前时间 (6 )
2)对于标记为忙的装维人员,判断该人员首次 任务分配时能否在预约时间之前赶到装维地点,即:
△t=t预约时间一 t路途一 t预计完成时间> 〇( 7 )
式中,表示该人员已经完成上一项任务,并能在 预约时间前达到装维地点。
本次蚂蚁分配方案为可 行解。
如果,则标记该分配方案为不可行解,同时添 加到对应禁忌矩阵。
(2 )解决在预约时间之前上门的问题
如前文所述,可以计算得到每项任务分配时间即 对应装维人员的路途时间、装维时间,所以可判断该 装维人员预计达到装维地点的时间。
因此在第三次 循环增加如下判断:
1预约时间>t预计完成时间+t路途 (8 )
如果满足上式,即可在预约时间之前到达,则认 为是可行解;如果不满足上式,则不能在预约时间之 前达到,则认为是不可行解,同时添加到对应禁忌矩 阵。
蚁群算法的迭代次数越多,准确性越高。
本文提 出的改进型蚁群算法,在过程中增加了筛选环节,大 大减少了运算量,因此在相同计算量下可以提高迭代 次数,实现分配方案更加优化的目标。
4结束语
本文基于改进型蚁群算法,在目标函数中合理引 人路途时间,考虑实际工作中的临时加单、用户改约 等突发状况,引入预约时间、装维人员忙闲程度等因 素,实现了对装维人员的智能调度,有效响应了移动 集团“即装即办,即报即修”的家宽品质提升活动,提 升了装维效率与品质。