diff --git "a/docs/2021-08-08-\344\275\234\344\270\232\350\275\246\351\227\264\350\260\203\345\272\246\351\227\256\351\242\230\346\261\202\350\247\243\346\241\206\346\236\266.md" "b/docs/2021-08-08-\344\275\234\344\270\232\350\275\246\351\227\264\350\260\203\345\272\246\351\227\256\351\242\230\346\261\202\350\247\243\346\241\206\346\236\266.md" index b3226b6..cb8cfbe 100644 --- "a/docs/2021-08-08-\344\275\234\344\270\232\350\275\246\351\227\264\350\260\203\345\272\246\351\227\256\351\242\230\346\261\202\350\247\243\346\241\206\346\236\266.md" +++ "b/docs/2021-08-08-\344\275\234\344\270\232\350\275\246\351\227\264\350\260\203\345\272\246\351\227\256\351\242\230\346\261\202\350\247\243\346\241\206\346\236\266.md" @@ -50,9 +50,9 @@ https://github.com/dothinking/jsp_framework - [OR-Tools 约束求解器](2021-08-22-作业车间调度问题求解框架：OR-Tools约束求解器.md) -- [PuLP求解器](2021-08-29-作业车间调度问题求解框架：PuLP求解器.md) +- [PuLP求解器](2021-08-29-作业车间调度问题求解框架：PuLP求解框架.md) -- [基于规则指派](2021-08-28-作业车间调度问题求解框架：基于规则指派求解器.md) +- [基于规则指派](2021-08-28-作业车间调度问题求解框架：规则指派算法.md) ## 参考文献 diff --git "a/docs/2021-08-29-\344\275\234\344\270\232\350\275\246\351\227\264\350\260\203\345\272\246\351\227\256\351\242\230\346\261\202\350\247\243\346\241\206\346\236\266\357\274\232PuLP\346\261\202\350\247\243\345\231\250.md" "b/docs/2021-08-29-\344\275\234\344\270\232\350\275\246\351\227\264\350\260\203\345\272\246\351\227\256\351\242\230\346\261\202\350\247\243\346\241\206\346\236\266\357\274\232PuLP\346\261\202\350\247\243\346\241\206\346\236\266.md" similarity index 78% rename from "docs/2021-08-29-\344\275\234\344\270\232\350\275\246\351\227\264\350\260\203\345\272\246\351\227\256\351\242\230\346\261\202\350\247\243\346\241\206\346\236\266\357\274\232PuLP\346\261\202\350\247\243\345\231\250.md" rename to "docs/2021-08-29-\344\275\234\344\270\232\350\275\246\351\227\264\350\260\203\345\272\246\351\227\256\351\242\230\346\261\202\350\247\243\346\241\206\346\236\266\357\274\232PuLP\346\261\202\350\247\243\346\241\206\346\236\266.md" index 06f35f6..461cb45 100644 --- "a/docs/2021-08-29-\344\275\234\344\270\232\350\275\246\351\227\264\350\260\203\345\272\246\351\227\256\351\242\230\346\261\202\350\247\243\346\241\206\346\236\266\357\274\232PuLP\346\261\202\350\247\243\345\231\250.md" +++ "b/docs/2021-08-29-\344\275\234\344\270\232\350\275\246\351\227\264\350\260\203\345\272\246\351\227\256\351\242\230\346\261\202\350\247\243\346\241\206\346\236\266\357\274\232PuLP\346\261\202\350\247\243\346\241\206\346\236\266.md" @@ -3,12 +3,12 @@ categories: [optimization, mathematics] tags: [job shop schedule] --- -# 作业车间调度问题求解框架：PuLP 求解器 +# 作业车间调度问题求解框架：PuLP 求解框架 --- -本文根据作业车间调度问题的数学描述，利用 Python 整数规划包 PuLP 进行建模和求解，并集成到 `jsp_framework` 框架中。 +本文根据作业车间调度问题的数学描述，利用 Python 整数规划框架 PuLP 进行建模，并分别使用默认的`CBC`求解器及商业求解器`Gurobi`求解。 ## PuLP @@ -165,7 +165,7 @@ class PuLPSolver(JSSolver): !!! warning "注意" - 当前版本采用了默认的 CBC （COIN-OR Branch-and-Cut）求解器。 + 当前版本支持 CBC（COIN-OR Branch-and-Cut）、SCIP （开源） 和 Gurobi（商业）求解器。其中 CBC 为 Pulp 默认求解器，开箱即用；其余二者需要自行下载安装和授权。 ### PuLP 建模 @@ -273,7 +273,8 @@ names = ['ft06', 'la01', 'ft10', 'swv01', 'la38', \ problems = [JSProblem(benchmark=name) for name in names] # solver -solvers = [PuLPSolver(max_time=300)] +solvers = [PuLPSolver(name=name, solver_name=name, max_time=300) \ + for name in ('cbc', 'gurobi')] # solve benchmark = BenchMark(problems=problems, solvers=solvers, num_threads=5) @@ -286,19 +287,39 @@ benchmark.run(show_info=True) +----+---------+--------+---------------+--------------+----------+---------+-------+ | ID | Problem | Solver | job x machine | Optimum | Solution | Error % | Time | +----+---------+--------+---------------+--------------+----------+---------+-------+ -| 1 | ft06 | pulp | 6 x 6 | 55 | 55.0 | 0.0 | 3.5 | -| 2 | la01 | pulp | 10 x 5 | 666 | 666.0 | 0.0 | 209.0 | -| 3 | ft10 | pulp | 10 x 10 | 930 | 1034.0 | 11.2 | 301.2 | -| 4 | swv01 | pulp | 20 x 10 | 1407 | 2941.0 | 109.0 | 301.2 | -| 5 | la38 | pulp | 15 x 15 | 1196 | 1769.0 | 47.9 | 301.2 | -| 6 | ta31 | pulp | 30 x 15 | 1764 | 13294.0 | 653.6 | 301.1 | -| 7 | swv12 | pulp | 50 x 10 | (2972, 3003) | 9527.0 | 218.9 | 309.9 | -| 8 | ta42 | pulp | 30 x 20 | (1867, 1956) | 23202.0 | 1113.8 | 507.1 | -| 9 | ta54 | pulp | 50 x 15 | 2839 | 26229.0 | 823.9 | 608.0 | -| 10 | ta70 | pulp | 50 x 20 | 2995 | 36851.0 | 1130.4 | 625.6 | +| 1 | ft06 | cbc | 6 x 6 | 55 | 55.0 | 0.0 | 3.5 | +| 2 | la01 | cbc | 10 x 5 | 666 | 666.0 | 0.0 | 209.0 | +| 3 | ft10 | cbc | 10 x 10 | 930 | 1034.0 | 11.2 | 301.2 | +| 4 | swv01 | cbc | 20 x 10 | 1407 | 2941.0 | 109.0 | 301.2 | +| 5 | la38 | cbc | 15 x 15 | 1196 | 1769.0 | 47.9 | 301.2 | +| 6 | ta31 | cbc | 30 x 15 | 1764 | 13294.0 | 653.6 | 301.1 | +| 7 | swv12 | cbc | 50 x 10 | (2972, 3003) | 9527.0 | 218.9 | 309.9 | +| 8 | ta42 | cbc | 30 x 20 | (1867, 1956) | 23202.0 | 1113.8 | 507.1 | +| 9 | ta54 | cbc | 50 x 15 | 2839 | 26229.0 | 823.9 | 608.0 | +| 10 | ta70 | cbc | 50 x 20 | 2995 | 36851.0 | 1130.4 | 625.6 | +----+---------+--------+---------------+--------------+----------+---------+-------+ ``` -计算效果并不理想，只有前两个问题即工序总数 50 以内得到了最优解，其余案例误差较大。由此表明，**PuLP 默认的 CBC 求解器在作业车间调度问题上的性能不如 Google OR-Tools 的约束求解器 CpSolver**。 +``` ++----+---------+--------+---------------+--------------+----------+---------+-------+ +| ID | Problem | Solver | job x machine | Optimum | Solution | Error % | Time | ++----+---------+--------+---------------+--------------+----------+---------+-------+ +| 1 | ft06 | gurobi | 6 x 6 | 55 | 55.0 | 0.0 | 0.7 | +| 2 | la01 | gurobi | 10 x 5 | 666 | 666.0 | 0.0 | 5.2 | +| 3 | ft10 | gurobi | 10 x 10 | 930 | 930.0 | 0.0 | 60.2 | +| 4 | swv01 | gurobi | 20 x 10 | 1407 | 1757.0 | 24.9 | 301.4 | +| 5 | la38 | gurobi | 15 x 15 | 1196 | 1196.0 | 0.0 | 300.9 | +| 6 | ta31 | gurobi | 30 x 15 | 1764 | 2142.0 | 21.4 | 304.5 | +| 7 | swv12 | gurobi | 50 x 10 | (2972, 3003) | unsolved | n.a. | 308.9 | +| 8 | ta42 | gurobi | 30 x 20 | (1867, 1956) | 2457.0 | 28.5 | 362.8 | +| 9 | ta54 | gurobi | 50 x 15 | 2839 | unsolved | n.a. | 607.6 | +| 10 | ta70 | gurobi | 50 x 20 | 2995 | 4513.0 | 50.7 | 608.2 | ++----+---------+--------+---------------+--------------+----------+---------+-------+ +``` + + +`cbc`求解器的计算效果并不理想，只有前两个问题即工序总数 50 以内得到了最优解，其余案例误差较大。`Gurobi`的结果略有改进，前5题结果尚可，后5题或者无法求解或者误差较大，整体不如前文的OR-Tools 约束求解器。 + +由此表明，对于作业车间调度问题，**混合整数规划求解器**（如CBC、Gurobi）的求解性能不如**约束求解器**（如Google OR-Tools 的CpSolver）。 + -PuLP 支持其他求解器例如商业求解器 CPLEX 和 GUROBI，有机会可以对比一下结果。 \ No newline at end of file