一种基于启发式规则遗传算法的测发项目双层排期方法与流程

1.本发明涉及一种基于启发式规则遗传算法的测发项目双层排期方法，属于项目管理技术领域。


背景技术：

2.测发项目排期问题是基本资源约束型项目调度问题(resource
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constrained project scheduling problem, rcpsp)的子集；但区别于经典rcpsp，在测发过程中，不同的活动具备不同等级的优先级，与产品主体测发相关的活动称为主线活动，优先级较高，其余活动称为副线活动，优先级较低。
3.在整个项目实施过程中，管理者重点保证主线活动按期完成，因此，为了满足这一要求，需要副线活动提前作业，该问题的求解对弥补rcpsp在这一研究领域的空缺具有重要意义。rcpsp属于np
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hard问题，求解方法主要包括精确算法和启发式算法，其中启发式算法又可分为基于优先规则的启发式算法和超启发式算法。
4.为求解各类rcpsp，现有研究针对多技能员工、动态项目需求等问题子集进行了求解，但主要集中于活动间逻辑顺序确定的项目，对以测发为代表的具有区分主线和副线、活动可拆分等特点的项目目前研究较少。
5.因此，需要一种针对测发项目问题的排期方法。


技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于启发式规则遗传算法的测发项目双层排期方法，其具体技术方案如下：一种基于启发式规则遗传算法的测发项目双层排期方法，包括以下步骤：步骤1：基于启发式规则生成初始主线排期计划，所述启发式规则为后序活动数量多的活动优先级更高；步骤2：从主线排期计划的最后一个实际活动开始，将各个活动在工期安排中的位置右移，活动停止右移的条件为活动右移后不再满足资源和逻辑约束条件，所述资源和逻辑约束条件为资源足够且当前活动的完成时间早于其紧后活动的开始时间，将此过程中始终无法移动的活动组成关键链，得到最终主线排期计划；步骤3：基于最终主线排期计划，将每一条副线左移，从当前副线的最后一个活动开始将各个活动与主线活动比对，确定提前进场活动，并生成上层排期计划；步骤4：基于上层排期计划生成初始种群，所述初始种群为一种排期计划，所述初始种群由基因组成，所述基因为活动编号；步骤5：对初始种群进行选择操作、交叉操作和变异操作得到新一代种群，并计算新一代种群的工期；步骤6：重复步骤5进行迭代运算并将最优解保存作为测发项目排期问题的解，所述最优解为所用工期最短的排期结果。
7.进一步的，所述步骤1的具体过程为：步骤1.1：将各活动的活动状态初始化，所述活动状态包括已完成finished，正在执行implementing，等待waiting和无法执行inadequate；步骤1.2：初始化主线活动状态：虚拟开始活动为正在执行状态implementing，虚拟开始活动的紧后活动为等待状态waiting，其余活动为无法执行状态inadequate；步骤1.3：开始第一次迭代步骤1.3.1：虚拟开始活动进入已完成状态finished；步骤1.3.2：根据后序活动数量多的活动优先级更高的启发式规则，从状态为等待waiting的活动中选择满足资源约束和逻辑约束条件的活动进入正在执行状态implementing；步骤1.3.3：所述步骤1.3.2中进入正在执行状态implementing的活动的紧后活动进入等待状态waiting；步骤1.4：重复上述迭代过程至虚拟结束活动状态为已完成finished，得到初始主线排期计划。
8.进一步的，所述步骤2的具体过程为：步骤2.1：从最后一个实际活动开始，检查当前活动能否右移，同时检查右移后是否满足资源和逻辑约束条件；若同时满足能够右移且右移后满足资源和逻辑约束条件，则右移活动，同时更新活动开始时间；步骤2.2：对当前活动的紧前活动，重复上述步骤；步骤2.3：重复步骤2.2，直至所有活动均无法向右移动，将无法移动的活动组成主线关键链，得到最终主线排期计划；所述活动移动过程中，该活动与前后活动的串并行关系保持不变。
9.进一步的，所述步骤3的具体过程为：步骤3.1：根据倒序规则，与主线汇合越靠后的副线优先级越高，对各独立副线链路进行优先级排序；步骤3.2：选择优先级最高的副线，在最终主线排期计划基础上，从该副线在主线的汇入活动开始左移该副线，所述汇入活动为副线最后一个活动的紧后活动，并从该副线的最后一个活动开始，逐一向前判断各活动是否满足资源逻辑约束条件，若均满足则更新排期计划；步骤3.3：比对该副线活动与主线活动，将左移后该副线中超过主线首个活动的副线活动安排为提前进场活动；步骤3.4：重复上述步骤至优先级最低的副线，得到当前排期计划；步骤3.5：更新当前排期计划为上层排期计划。
10.进一步的，所述步骤4的生成初始种群，在种群初始化过程中，属于上层排期计划的活动基因部分排列顺序保持不变。
11.进一步的，所述步骤5的选择操作采用轮盘赌方式进行，所述交叉操作采用多次单点交叉法，所述变异操作采用非均匀变异方式进行，随迭代进行逐渐缩小变异概率。
12.进一步的，所述种群大小为200，所述迭代最大次数为100，所述初始变异概率为0.4。
13.本发明的有益效果是：本发明根据主线活动数量少的特点，采用后序活动数量多的主线活动优先级更高的启发式规则得到一个主线排期计划，根据资源和逻辑关系将主线活动在工期中右移；采用基于启发式规则的遗传算法，进行双层排期，以上层排期计划约束初始种群，限制交叉和变异的范围，缩小解的空间，准确定位最优解；考虑了副线活动允许提前作业的特性，合理安排需要提前进场的副线活动使得项目总工期缩短，弥补了以测发为代表的流程逻辑不确定性的项目排期问题的研究空缺。
附图说明
14.图1是本发明的流程图，图2是本发明实施例的项目活动排期图，图3是本发明的种群初始化示意图，图4是交叉变异示意图。
具体实施方式
15.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定的范围。
16.如图2所示，start为虚拟初始活动，end为虚拟结束活动，前序活动为排在当前活动前面的一系列活动，后序活动为排在当前活动后面的一系列活动，紧前活动为当前活动前序第一个活动，紧后活动为当前活动后序第一个活动，汇入活动为副线最后一个活动的紧后活动，实际活动为实际执行的活动。
17.如图1所示，本发明的基于启发式规则遗传算法的测发项目双层排期方法，具体步骤如下：步骤1：基于后序活动数量的启发式规则生成一个排期计划步骤1.1：设表示主线活动中的活动序号，为主线活动总数，如图2所示，针对图中的主线活动，活动状态包括已完成finished，正在执行implementing，等待waiting和无法执行inadequate；步骤1.2：初始化主线活动状态：虚拟开始活动为正在执行状态implementing，虚拟开始活动的紧后活动为等待状态waiting，其余活动为无法执行状态inadequate；步骤1.3：开始第一次迭代步骤1.3.1：虚拟开始活动进入已完成状态finished；步骤1.3.2：根据后序活动数量多的活动优先级更高的启发式规则，从状态为等待waiting的活动中选择满足资源约束和逻辑约束条件的活动进入正在执行状态implementing；步骤1.3.3：所述步骤1.3.2中进入正在执行状态implementing的活动的紧后活动进入等待状态waiting，若，重复步骤1.3.3，否则转至步骤1.4；步骤1.4：虚拟结束活动状态为已完成finished，将当前主线排期计划作为初始主线排期计划。
18.步骤2：从主线排期计划的最后一个实际活动开始，将各个活动在工期安排中的位
置右移，将此过程中始终无法移动的活动组成关键链，得到最终主线排期计划；步骤2.1：从最后一个实际活动开始，检查当前活动能否右移，同时检查右移后是否满足资源和逻辑约束条件；若同时满足能够右移且右移后满足资源和逻辑约束条件，则右移活动，同时更新活动开始时间；资源和逻辑约束条件为资源足够且当前活动的完成时间早于其紧后活动的开始时间；步骤2.2：对当前活动的紧前活动，重复上述步骤；步骤2.3：重复步骤2.2，直至所有活动均无法向右移动，将无法移动的活动组成主线关键链，得到最终主线排期计划；活动停止右移的条件为活动没有右移空间或活动右移后不再满足资源和逻辑约束条件，活动移动过程中，该活动与前后活动的串并行关系保持不变。
19.步骤3：基于最终主线排期计划，将每一条副线左移，从当前副线的最后一个活动开始将各个活动与主线活动比对，确定提前进场活动，并生成上层排期计划，具体为：a.设为副线序号，为副线总数，为副线活动序号，为副线活动总数，为第一个主线活动开始时间；b.得到副线优先级集合，每条副线活动集合为；c.选择优先级最高的副线的最后一个活动，若左移超过第一个主线的活动，即时，将该活动安排为提前进场活动；d.若，重复步骤c，否则转至步骤e；e.若，重复步骤c和d，否则更新完成；步骤4：基于上层排期计划，生成初始种群；步骤5：对初始种群以轮盘赌方式进行选择操作，再进行单点交叉操作和非均匀变异操作得到新一代种群，并计算新一代种群的工期；步骤6：重复步骤5进行迭代运算并将最优解保存作为测发项目排期问题的解，所述最优解为所用工期最短的排期结果。
20.表1为采用本发明的启发式规则算法和使用常规遗传算法进行排期得到的主线流程时间：表1表2为采用本发明的启发式规则遗传算法和使用本发明的启发式规则算法的项目
总流程时间：表2表1和2中的编号为多次求解操作编号，最终得到平均值，比较可知，本方法保证了主线工期最短，且不被副线活动影响，合理安排了需要提前进场的副线活动使得项目总工期最短。
21.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。