Job Shop Scheduling Benchmark|机器调度数据集|运筹学数据集

Job Shop Scheduling Benchmark是由荷兰埃因霍温理工大学创建的综合性开源数据集，旨在为机器调度问题提供全面基准。该数据集涵盖了多种调度问题，包括Job Shop Scheduling (JSP)、Flow Shop Scheduling (FSP)等，并提供了相应的实例和解决方案方法。数据集通过模拟环境和实例文件支持静态及动态调度问题的研究，适用于从传统方法到深度强化学习等多种解决方案的测试与开发。其目标是成为一个集中的资源库，供研究人员和实践者探索和解决复杂的机器调度挑战。

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数据集介绍

构建方式

Job Shop Scheduling Benchmark数据集的构建，依托于对多种机器调度问题的模拟环境，涵盖了作业车间调度（JSP）、流水车间调度（FSP）、灵活作业车间调度（FJSP）等多个变种问题。通过设计五个核心类：作业（Job）、操作（Operation）、机器（Machine）、作业车间（JobShop）以及仿真环境（SimulationEnv），该数据集不仅支持静态问题实例，还能模拟动态到达的在线环境。静态问题实例通过特定的解析器进行配置，而动态环境则通过SimulationEnv类实现作业的实时到达，为研究者提供了一个标准化的实验平台。

特点

该数据集的特点在于其全面性与实用性。它包含了一系列的问题变种，适应了不同的调度规则和约束条件，如作业的在线到达、操作之间的顺序依赖设置时间等。此外，数据集提供了四种解决方法，包括调度规则、负载平衡启发式、遗传算法以及基于深度强化学习的FJSP-DRL方法，这些方法适用于不同的问题变种，且易于研究者在此基础上进行扩展和改进。数据集的开源特性使得研究成果的验证与复现变得更加便捷。

使用方法

使用Job Shop Scheduling Benchmark数据集，研究者首先需要根据具体问题选择合适的解决方法。数据集提供的仿真环境可以轻松加载不同的问题实例，而内置的解析器则能够处理多种数据格式，使得初始化过程简便。针对不同的调度问题，研究者可以利用数据集中的调度规则、负载平衡启发式、遗传算法等预实现方法，或是基于FJSP-DRL进行深度学习方法的探索。此外，数据集的开放性允许研究者根据自己的需求对现有方法进行重构或创新，以解决更多的问题变种。

背景与挑战

背景概述

Job Shop Scheduling Benchmark数据集，由荷兰埃因霍温理工大学的Robbert Reijnen、Kjell van Straaten、Zaharah Bukhsh和Yingqian Zhang等研究人员创建，并于2023年8月24日以论文形式发布于arXiv。该数据集旨在为机器调度问题提供全面的基准测试，涵盖包括Job Shop Scheduling (JSP)、Flow Shop Scheduling (FSP)、Flexible Job Shop Scheduling (FJSP)、FJSP with Assembly constraints (FAJSP)、FJSP with Sequence-Dependent Setup Times (FJSPSDST)以及在线FJSP在内的多种问题变体。该数据集的创建，旨在为研究人员、实践者和爱好者提供一个集中化的资源库，以便他们能够开始处理机器调度挑战。

当前挑战

该数据集面临的挑战主要包括：1)解决领域问题的挑战，如JSP问题在制造业中的调度决策，如何有效利用资源满足生产需求；2)构建过程中的挑战，包括不同问题变体的处理，以及如何为不同的调度问题提供合适的解决方案。具体而言，数据集构建中需处理的问题变体繁多，涉及动态工作到达、机器选择、操作顺序安排等多个方面，且需要为不同的调度问题提供有效的算法和模型。

常用场景

经典使用场景

Job Shop Scheduling Benchmark数据集，作为制造规划领域的重要资源，其经典使用场景主要集中于对作业车间调度问题的研究。该数据集涵盖了多种调度问题变体，包括作业车间调度问题（JSP）、流水车间调度问题（FSP）、柔性作业车间调度问题（FJSP）等，可为研究者提供丰富的实例环境，以评估和比较不同调度算法的性能。

衍生相关工作

基于Job Shop Scheduling Benchmark数据集，已衍生出多项相关工作。例如，研究者利用该数据集开发了新的调度算法，如遗传算法、深度强化学习等，并在该数据集上进行了验证。此外，也有研究者通过该数据集对现有算法进行了改进和优化，进一步推动了调度领域的研究和发展。

数据集最近研究

最新研究方向

近期，Eindhoven University of Technology的研究团队推出了一项名为Job Shop Scheduling Benchmark的开源项目，旨在为机器调度问题提供一个全面的基准测试平台。该研究通过构建一个包含多种调度问题变体的环境，如Job Shop Scheduling (JSP)、Flow Shop Scheduling (FSP)等，为研究者和从业者提供了一个集中化的资源库。当前研究方向的亮点在于引入了深度强化学习技术，如Flexible Job Shop Scheduling via Graph Neural Network and Deep Reinforcement Learning，以及有效的遗传算法。这些方法不仅能够处理传统的问题变体，还能够应对具有动态作业到达的在线环境。此项目的意义在于，它为解决复杂的机器调度问题提供了新的工具和方法，有望推动该领域的研究进展。

相关研究论文

• Job Shop Scheduling Benchmark: Environments and Instances for Learning and Non-learning Methods

  埃因霍温理工大学 · 2023年