Branching List Scheduling Algorithms for the Identical Parallel Machine Scheduling Problem - Université de Technologie de Belfort-Montbeliard Accéder directement au contenu
Rapport (Rapport De Recherche) Année : 2024

Branching List Scheduling Algorithms for the Identical Parallel Machine Scheduling Problem

Résumé

This paper proposes new heuristics to the classic non-preemptive scheduling problem of assigning n jobs on m identical parallel machines with the objective to minimize the makespan. Starting from the List Scheduling method (LS), used for example in the LPT [Graham, 1969] or SLACK [Della Croce & Scatamacchia, 2020] heuristics, we derive a branching strategy that also considers assigning a job to the second best machine, in addition the first one, the only one usually dealt with in literature. Along the exploration of solutions, we keep only the best solution. This strategy leads to two heuristics, thought in an effort to speed up the solution search. The first, named Branch & Parallelize LS (BPLS), parallelizes the two alternatives considered on each job. The second, named BBLS, applies a Branch & Bound method to widely prune the solution tree. As a trade-off between computation time and solution quality, these heuristics are parameterized in order to assign only a subset of jobs according to the branching strategy. Out of this subset, the assignment is made by the classic LS, that is, each time on the first available machine. We show on literature instances that our heuristics outperform many of well-known algorithms on the vast majority of the considered instances. We also investigate the subspace of instances for which our heuristics are not able to beat all of these algorithms. Finally, we propose an ad hoc heuristic named MULTI-BBLS (MBBLS) which consists in multiple calls to BBLS that permit to rank first even on this instance subspace.
Cet article propose de nouvelles heuristiques pour le problème classique de l’ordonnancement non préemptif qui consiste à assigner n tâches à m machines parallèles identiques, avec pour objectif de minimiser le temps de terminaison. En partant de la méthode du List Scheduling (LS), utilisée par exemple dans LPT [Graham, 1969] ou SLACK [Della Croce & Scatamacchia, 2020], nous dérivons une stratégie d’exploration qui considère également l’assignation d’une tâche à la deuxième meilleure machine, en plus de la première, la seule habituellement traitée dans la littérature. Tout au long de l’exploration des solutions, nous ne conservons que la meilleure solution. Cette stratégie conduit à deux heuristiques, pensées dans le but d’accélérer la recherche de solutions. La première, nommée Branch & Parallelize LS (BPLS), parallélise les deux alternatives considérées pour chaque tâche. La seconde, appelée BBLS, applique une méthode Branch & Bound pour élaguer largement l’arbre des solutions. Dans le but d’obtenir un compromis entre le temps de calcul et la qualité de la solution, ces heuristiques sont paramétrées de manière à n’assigner qu’un sous-ensemble de tâches selon la stratégie de parcours. Hors de ce sous-ensemble, l’assignation est faite par LS classique, c’est-à-dire à chaque fois sur la première machine disponible. Nous montrons sur des exemples de la littérature que notre heuristique surpasse de nombreux algorithmes bien connus sur la grande majorité des in- stances considérées. Nous étudions également le sous-espace des instances pour lesquelles notre heuristique n’est pas capable de battre tous ces algorithmes. Enfin, nous proposons une heuristique ad hoc appelée MULTI-BBLS (MBBLS) qui consiste en de multiples appels à BBLS permettant de se classer premier même sur ce sous-espace d’instances.
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licence : Copyright (Tous droits réservés)

Dates et versions

hal-04564228 , version 1 (30-04-2024)

Licence

Copyright (Tous droits réservés)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04564228 , version 1

Citer

Hakim Hadj-Djilani, Julien Bernard, Louis-Claude Canon, Laurent Philippe. Branching List Scheduling Algorithms for the Identical Parallel Machine Scheduling Problem. RR-FEMTO-ST-2919, FEMTO-ST. 2024. ⟨hal-04564228⟩
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