进化多目标优化(车间调度中的多代理和多目标之间的区别)

进化多目标优化(车间调度中的多代理和多目标之间的区别)

adminqwq 2026-01-05 社会资讯 2 次浏览 0个评论

多代理调度(Multi-Agent Scheduling)与多目标调度(Multi-Objective Scheduling)是调度理论中两个相关但本质不同的概念。前者指在多个自主决策主体(代理)参与的情境下进行调度决策,后者则指在单一决策主体下同时优化多个目标的调度问题。

进化多目标优化(车间调度中的多代理和多目标之间的区别)
(图片来源网络,侵删)

多代理调度

多代理调度问题假设系统由多个独立的代理共享使用,每个代理拥有各自的一组任务和绩效指标(如各自任务的完工时间、成本等)。这些代理可能相互竞争有限的资源,因此调度过程中需要在代理之间进行协调,以保证资源分配的公平性和系统整体运行的可行性。多代理调度的理论基础主要来源于分布式人工智能、博弈论等领域,通过代理之间的通信、协商与竞争机制来形成整体调度方案。在应用场景中,多代理调度常见于分布式生产系统、供应链协同、云计算与计算资源分配等领域,其中不同部门或组织(代理)各自追求自身目标,需要通过合作或竞争机制确定调度顺序。

多目标调度

多目标调度是指单一决策者面对多个评价指标的调度优化问题,其理论基础是多目标优化理论。该类问题的核心在于处理多个相互冲突的优化目标,在全局范围内寻求折中的调度方案。在多目标调度中,决策者需要同时考虑诸如效率、成本、质量、交期等多个绩效指标,并在这些指标之间进行权衡。多目标调度问题广泛存在于制造车间调度、通信网络调度以及项目管理等领域。由于存在多个目标,通常需要根据决策者偏好设定目标权重或优先级,从而获得综合意义下最优的调度方案。

两者之间的区别

比较维度

多代理调度 多目标调度 优化目标

每个代理各自优化自身的目标函数(例如各自作业的完工时间总和或成本等),整体上涉及 多个独立目标 的折中。通常关注在保证效率的同时兼顾各代理的满意度和公平分配。

由单一决策者同时优化 多个性能指标 (如时间、成本、质量等)。追求在全局范围内平衡各目标,寻找帕累托最优解以兼顾不同绩效要求。

冲突来源 代理间利益冲突

:多个代理竞争共享资源,不同代理的调度偏好可能相互冲突(如都希望优先使用某台机器)。冲突主要源自各代理自身目标的差异和资源争用。解决冲突需考虑代理合作、让步或引入激励机制以达成共识。

目标间矛盾

:多个优化目标往往此消彼长,提高某一目标的绩效可能导致另一目标恶化。冲突来自于目标函数之间的天然对立,比如缩短完工时间可能增加成本。通常通过权衡或转换目标来缓解冲突。

决策主体 分散的多主体决策

:有多个决策主体(代理)参与,每个代理可自主提出调度要求。调度决策可以是分布式或集中协调的:有时通过代理间 协商/博弈 达成调度方案,有时由中央协调者在参考各代理偏好的基础上做出决定。重点在于在自治代理之间建立协调机制,确保决策过程透明、公平。

单一主体决策

:只有一个中心决策者(或算法)统筹所有任务的调度,综合考虑所有目标指标的权重和优先级。决策具有集中性,通常不涉及外部独立利益方,重点在于根据决策者偏好在多个目标之间做优化选择。

建模方法

倾向于 分布式模型 和 协商机制 。常用方法包括:基于 多智能体系统 的分层架构,将任务分配给不同角色的Agent处理;采用 协商协议 (如合同网协议)或 博弈论模型 解决代理间资源分配冲突。评价方案时不仅看整体效率,还考量各代理效用及公平性。一些模型也将多代理调度转化为多目标优化问题,追求帕累托改进和公平分配。

倾向于 多目标优化模型 。典型建模手段有:构建 帕累托优化 模型,寻求不可被改进的解集;使用 加权和法 或 线性加权 聚合多个目标,将其转化为单一目标优化;采用 ε-约束法 将次要目标转为约束;或运用 进化算法 (如NSGA-II等)同时近似多个目标。模型评价基于帕累托前沿,选择折中解以兼顾各项目标。

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