Técnicas heurísticas para o problema Job Shop Scheduling

Fernandes, Susana

http://hdl.handle.net/10400.1/1108

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Fernandes, Susana

Abstract(s)

Nesta dissertação serão desenvolvidas heurísticas para o problema de job shop sche- duling. O problema de job shop scheduling consiste em sequenciar um conjunto de trabalhos num grupo de máquinas, minimizando uma determinada medida de performance. Nesta tese a medida a minimizar é o comprimento do caminho mais longo no grafo disjuntivo que representa o problema, ou seja, o makespan. Para cada trabalho existe uma ordem pré-estabelecida de passagem nas máquinas. Designa-se por operação o processamento de um trabalho numa máquina. Cada máquina não pode processar mais que uma operação simultaneamente. Cada operação tem um duração constante e pré-de finida e, uma vez iniciado, o seu processamento não pode ser interrompido. Sequenciar os trabalhos signifi ca atribuir intervalos de tempo nas máquinas às operações. As heurísticas desenvolvidas incluem componentes como GRASP (construção de soluções admissíveis e procura local), procura tabu, seleção de soluções elite e religação dessas soluções (path relinking). A estratégia GRASP utiliza na fase construtiva um algoritmo semi-guloso baseado no conceito de máquina limitante (bottleneck), que vai introduzindo iterativamente as operações de uma única máquina de cada vez na solução. Para tal são resolvidos de forma exacta problemas de uma única máquina, cuja solução determina um limite inferior para o problema. A cada passo da construção aplica-se procura local à solução parcialmente construída, de forma a prosseguir o processo construtivo com óptimos locais da solução parcial. A vizinhança da procura local é defi nida através de movimentos sobre pares de operações críticas na mesma máquina, consecutivas ou não, desde que esses pares respeitem determinadas condições de admissibilidade. O procedimento de procura tabu é executado sobre soluções parciais e/ou completas resultantes da fase construtiva. A estrutura de vizinhança subjacente à procura tabu tem como suporte trocas de operações críticas consecutivas numa mesma máquina. O ciclo fase construtiva { procura tabu é repetido um determinado número de vezes, gerando várias soluções distintas, que poderão ser incorporadas numa lista de soluções de boa qualidade e su ficientemente diferentes. De fine-se uma medida de distância entre duas soluções baseada na sequência de operações em cada máquina. O procedimento de religação de soluções é executado sobre pares de soluções contidas na lista de soluções elite. Uma solução é chamada ponto de partida e outra ponto de chegada, e o caminho é construído através de trocas nas operações de cada máquina na solução de partida, com vista a aproximá-la da solução de chegada. A melhor solução visitada nos caminhos construídos pode não ser um óptimo local na vizinhança de finida para a procura local. Assim, após determinar a melhor solução no caminho executa-se uma procura local.