Published January 1, 2021 | Version v1
Publication Open

An Improved Evolution Strategy Hybridization With Simulated Annealing for Permutation Flow Shop Scheduling Problems

  • 1. University of Engineering and Technology Peshawar
  • 2. Yonsei University

Description

Flow Shop Scheduling Problem (FSSP) has significant application in the industry, and therefore it has been extensively addressed in the literature using different optimization techniques.Current research investigates Permutation Flow Shop Scheduling Problem (PFSSP) to minimize makespan using the Hybrid Evolution Strategy (HES SA ).Initially, a global search of the solution space is performed using an Improved Evolution Strategy (I.E.S.), then the solution is improved by utilizing local search abilities of Simulated Annealing (S.A.).I.E.S. thoroughly exploits the solution space using the reproduction operator, in which four offsprings are generated from one parent.A double swap mutation is used to guide the search to more promising areas in less computational time.The mutation rate is also varied for the fine-tuning of results.The best solution of the I.E.S. acts as a seed for S.A., which further improved the results by exploring better neighborhood solutions.In S.A., insertion mutation is used, and the cooling parameter and acceptance-rejection criteria induce randomness in the algorithm.The proposed HES SA algorithm is tested on well-known NP-hard benchmark problems of Taillard (120 instances), and the performance of the proposed algorithm is compared with the famous techniques available in the literature.Experimental results indicate that the proposed HES SA algorithm finds fifty-four upper bounds for Taillard instances, while thirty-eight results are further improved for the Taillard instances.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

مشكلة جدولة متجر التدفق (FSSP) لها تطبيق كبير في الصناعة، وبالتالي تم تناولها على نطاق واسع في الأدبيات باستخدام تقنيات التحسين المختلفة. تبحث الأبحاث الحالية في مشكلة جدولة متجر التدفق التبادلي (PFSSP) لتقليل فترة الصلاحية باستخدام استراتيجية التطور الهجين (HES SA ). في البداية، يتم إجراء بحث عالمي عن مساحة الحل باستخدام استراتيجية تطور محسنة (I.E.S.)، ثم يتم تحسين الحل من خلال استخدام قدرات البحث المحلية لـ Simulated Annealing (S.A.). I.E.S. تستغل مساحة الحل بدقة باستخدام مشغل الاستنساخ، الذي يتم فيه توليد أربعة ذرية من أحد الوالدين. يتم استخدام طفرة مبادلة مزدوجة لتوجيه البحث إلى مناطق واعدة أكثر في وقت حسابي أقل. كما يختلف معدل الطفرة لضبط النتائج. يعمل أفضل حل لـ I.E.S. كبذرة لـ S.A.، مما أدى إلى تحسين النتائج من خلال استكشاف حلول أفضل للجوار. في S.A.، يتم استخدام طفرة الإدراج، ومعلمة التبريد ومعايير القبول والرفض تحفز العشوائية في الخوارزمية. يتم اختبار خوارزمية HES SA المقترحة على المشكلات المعيارية المعروفة لـ NP - hard لـ Taillard (120 المثيلات)، ويتم مقارنة أداء الخوارزمية المقترحة مع التقنيات الشهيرة المتاحة في الأدبيات. تشير النتائج التجريبية إلى أن خوارزمية HES SA المقترحة تجد أربعة وخمسين حدًا أعلى لمثيلات Taillard، بينما يتم تحسين ثمانية وثلاثين نتيجة أخرى لمثيلات Taillard.

Translated Description (French)

Le problème de planification d'atelier de flux (FSSP) a une application significative dans l'industrie, et par conséquent, il a été largement abordé dans la littérature en utilisant différentes techniques d'optimisation. La recherche actuelle étudie le problème de planification d'atelier de flux de permutation (PFSSP) pour minimiser la portée à l'aide de la stratégie d'évolution hybride (HES SA ). Initialement, une recherche globale de l'espace de solution est effectuée à l'aide d'une stratégie d'évolution améliorée (I.E.S.), puis la solution est améliorée en utilisant les capacités de recherche locale du recuit simulé (S.A.). l'opérateur de reproduction, dans lequel quatre descendants sont générés à partir d'un parent.Une double mutation d'échange est utilisée pour guider la recherche vers des zones plus prometteuses en moins de temps de calcul.Le taux de mutation est également varié pour le réglage fin des résultats.La meilleure solution de l'I.E.S. agit comme une graine pour S.A., qui a encore amélioré les résultats en explorant de meilleures solutions de voisinage.Dans S.A., la mutation d'insertion est utilisée, et le paramètre de refroidissement et les critères d'acceptation-rejet induisent un caractère aléatoire dans l'algorithme.L' algorithme HES SA proposé est testé sur des problèmes de référence NP-durs bien connus de Taillard (120 instances), et les performances de l'algorithme proposé sont comparées aux célèbres techniques disponibles dans la littérature. Les résultats expérimentaux indiquent que l'algorithme HES SA proposé trouve cinquante-quatre limites supérieures pour les instances de Taillard, tandis que trente-huit résultats sont encore améliorés pour les instances de Taillard.

Translated Description (Spanish)

El Problema de Programación de Flow Shop (FSSP) tiene una aplicación significativa en la industria y, por lo tanto, se ha abordado ampliamente en la literatura utilizando diferentes técnicas de optimización. La investigación actual investiga el Problema de Programación de Flow Shop de Permutación (PFSSP) para minimizar el makepan utilizando la Estrategia de Evolución Híbrida (HES SA ). Inicialmente, se realiza una búsqueda global del espacio de solución utilizando una Estrategia de Evolución Mejorada (I.E.S.), luego la solución se mejora utilizando las capacidades de búsqueda local de Simulated Annealing (S.A.) .I.E.S. explota a fondo el espacio de solución utilizando el operador de reproducción, en el que se generan cuatro descendientes de un progenitor.Una mutación de doble intercambio se utiliza para guiar la búsqueda a áreas más prometedoras en menos tiempo computacional. La tasa de mutación también se varía para el ajuste fino de los resultados. La mejor solución del I.E.S. actúa como una semilla para S.A., que mejoró aún más los resultados explorando mejores soluciones de vecindario. En S.A., se utiliza la mutación de inserción, y el parámetro de enfriamiento y los criterios de aceptación-rechazo inducen aleatoriedad en el algoritmo. El algoritmo HES SA propuesto se prueba en problemas de referencia NP-hard conocidos de Taillard (120 instancias), y el rendimiento del algoritmo propuesto se compara con las famosas técnicas disponibles en la literatura. Los resultados experimentales indican que el algoritmo HES SA propuesto encuentra cincuenta y cuatro límites superiores para las instancias de Taillard, mientras que treinta y ocho resultados se mejoran aún más para las instancias de Taillard.

Files

09467297.pdf.pdf

Files (245 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:701a0413c62bdd00f8a653f91184d5bd
245 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تهجين محسّن لاستراتيجية التطور مع محاكاة التلدين لمشاكل جدولة متجر تدفق التبديل
Translated title (French)
Une stratégie d'évolution améliorée Hybridation avec recuit simulé pour les problèmes de planification de l'atelier de flux de permutation
Translated title (Spanish)
Una mejor hibridación de la estrategia de evolución con recocido simulado para problemas de programación del taller de flujo de permutación

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3177328828
DOI
10.1109/access.2021.3093336

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1493267539
  • https://openalex.org/W1524496055
  • https://openalex.org/W1576660662
  • https://openalex.org/W170043705
  • https://openalex.org/W1964141385
  • https://openalex.org/W1972789041
  • https://openalex.org/W1980086813
  • https://openalex.org/W1981123047
  • https://openalex.org/W1981618184
  • https://openalex.org/W1982860391
  • https://openalex.org/W1983159697
  • https://openalex.org/W1991152244
  • https://openalex.org/W2000777319
  • https://openalex.org/W2004512235
  • https://openalex.org/W2010208127
  • https://openalex.org/W2011776867
  • https://openalex.org/W2021347904
  • https://openalex.org/W2023170315
  • https://openalex.org/W2024060531
  • https://openalex.org/W2029972294
  • https://openalex.org/W2031144267
  • https://openalex.org/W2032257665
  • https://openalex.org/W2034737492
  • https://openalex.org/W2037743335
  • https://openalex.org/W2038757212
  • https://openalex.org/W2039599707
  • https://openalex.org/W2040648670
  • https://openalex.org/W2042057184
  • https://openalex.org/W2043288117
  • https://openalex.org/W2056768955
  • https://openalex.org/W2058952072
  • https://openalex.org/W2059073981
  • https://openalex.org/W2059951675
  • https://openalex.org/W2061292604
  • https://openalex.org/W2067340867
  • https://openalex.org/W2072384285
  • https://openalex.org/W2072723821
  • https://openalex.org/W2077320239
  • https://openalex.org/W2079661120
  • https://openalex.org/W2083529397
  • https://openalex.org/W2087641897
  • https://openalex.org/W2090069860
  • https://openalex.org/W2092732888
  • https://openalex.org/W2095150268
  • https://openalex.org/W2125827607
  • https://openalex.org/W2132602793
  • https://openalex.org/W2146219471
  • https://openalex.org/W2156391157
  • https://openalex.org/W2157846217
  • https://openalex.org/W2160610679
  • https://openalex.org/W2171514738
  • https://openalex.org/W2195940091
  • https://openalex.org/W2199221478
  • https://openalex.org/W2293550210
  • https://openalex.org/W2570034060
  • https://openalex.org/W2587256713
  • https://openalex.org/W2608046011
  • https://openalex.org/W2609798607
  • https://openalex.org/W2790763152
  • https://openalex.org/W2910987378
  • https://openalex.org/W2914234546
  • https://openalex.org/W2920949168
  • https://openalex.org/W2957198782
  • https://openalex.org/W2988480584
  • https://openalex.org/W2994904763
  • https://openalex.org/W3036185729
  • https://openalex.org/W3047326638
  • https://openalex.org/W3047612592
  • https://openalex.org/W3047867360
  • https://openalex.org/W3048171083
  • https://openalex.org/W3141121727
  • https://openalex.org/W4285719527