THUẬT TOÁN TỐI ƯU BẦY ĐÀN MỜ NGẪU NHIÊNCHO BÀI TOÁN ĐỊNH VỊ TÀI NGUYÊN TRONG LẬP LỊCH DỰ ÁN...353.1 BÀI TOÁN LẬP LỊCH DỰ ÁN VỚI CÁC RÀNG BUỘC TÀINGUN...353.2 MƠ HÌNH TỔNG QUÁT BÀI TOÁN L
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN VÕ TRỌNG NHÂN TỐI ƯU ĐỊNH VỊ TÀI NGUYÊN TRONG LẬP LỊCH DỰ ÁN PHẦN MỀM SỬ DỤNG THUẬT TOÁN PSO MỜ NGẪU NHIÊN Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 8480101 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Gia Như ĐÀ NẴNG - 2021 LỜI CẢM ƠN Để thực hiện và hoàn thành bài luận văn này, em đã nhận được sự hỗ trợ, giúp đỡ cũng như là quan tâm, động viên từ nhiều cơ quan, tổ chức và cá nhân Luận văn cũng được hoàn thành dựa trên sự tham khảo, học tập kinh nghiệm từ các kết quả nghiên cứu liên quan, các sách, báo chuyên ngành của nhiều tác giả ở các trường Đại học, các tổ chức nghiên cứu, tổ chức chính trị…Đặc biệt hơn nữa là sự giúp đỡ của cán bộ giáo viên Trường Đại học Duy Tân và sự giúp đỡ, tạo điều kiện về vật chất và tinh thần từ phía gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Gia Như – người trực tiếp hướng dẫn bài luận văn đã luôn dành nhiều thời gian, công sức hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành bài luận văn này Tôi xin trân trọng cám ơn Ban giám hiệu, cùng toàn thể các thầy cô giáo công tác trong trường đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu Tuy có nhiều cố gắng, nhưng trong bài luận văn này không tránh khỏi những thiếu sót Em kính mong Quý thầy cô, các chuyên gia, những người quan tâm đến đề tài, đồng nghiệp, gia đình và bạn bè tiếp tục có những ý kiến đóng góp, giúp đỡ để đề tài được hoàn thiện hơn Một lần nữa em xin chân thành cám ơn! Đà Nẵng, ngày tháng năm 2021 Tác giả Luận văn Võ Trọng Nhân LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác Đà Nẵng, ngày tháng năm 2021 Tác giả Luận văn Võ Trọng Nhân MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 1 Tính cấp thiết của đề tài 1 2 Mục tiêu nghiên cứu 1 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .2 4 Phương pháp nghiên cứu .2 5 Bố cục của luận văn 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN LẬP LỊCH TRONG QUẢN LÝ DỰ ÁN PHẦN MỀM .3 1.1 QUẢN TRỊ DỰ ÁN PHẦN MỀM 3 1.1.1 Dự án phần mềm 3 1.1.2 Quản lý dự án phần mềm .4 1.1.3 Quy trình quản lý dự án phần mềm 8 1.2 LẬP LỊCH DỰ ÁN PHẦN MỀM 8 1.2.1 Khái niệm về lập kế hoạch .9 1.2.2 Tự động hóa việc lập lịch .9 1.3 PHÂN LOẠI MÔ HÌNH BÀI TOÁN LẬP LỊCH DỰA ÁN .11 1.4 CÁC THUẬT TOÁN GIẢI BÀI TOÁN LẬP LỊCH DỰA ÁN 13 1.5 KẾT CHƯƠNG .15 CHƯƠNG 2 THUẬT TOÁN TỐI ƯU NHÓM BẦY VÀ ỨNG DỤNG .16 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THUẬT TOÁN PSO .17 2.2 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA THUẬT TOÁN PSO 21 2.3 CÁC PHIÊN BẢN CỦA THUẬT TOÁN PSO 23 2.3.1 Thuật toán PSO dạng Constriction .23 2.3.2 Thuật toán PSO-TVIW và PSO-RANDIW 23 2.3.3 Thuật toán PSO-PSO-TVAC .24 2.3.4 Thuật toán MPSO-TVAC .26 2.3.5 Thuật toán SOHPSO-TVAC 26 2.3.6 Thuật toán SWT-PSO 27 2.4 THUẬT TOÁN PSO DẠNG TỔNG QUÁT VÀ ỨNG DỤNG 31 2.5 KẾT CHƯƠNG .34 CHƯƠNG 3 THUẬT TOÁN TỐI ƯU BẦY ĐÀN MỜ NGẪU NHIÊN CHO BÀI TOÁN ĐỊNH VỊ TÀI NGUYÊN TRONG LẬP LỊCH DỰ ÁN 35 3.1 BÀI TOÁN LẬP LỊCH DỰ ÁN VỚI CÁC RÀNG BUỘC TÀI NGUYÊN 35 3.2 MÔ HÌNH TỔNG QUÁT BÀI TOÁN LẬP LỊCH DỰ ÁN VỚI CÁC RÀNG BUỘC TÀI NGUYÊN 39 3.3 THUẬT TOÁN TỐI ƯU BẦY ĐÀN MỜ NGẪU NHIÊN CHO BÀI TOÁN ĐỊNH VỊ TÀI NGUYÊN TRONG LẬP LỊCH DỰ ÁN 50 3.3.1 Thuật toán PSO trung bình động ngẫu nhiên mờ (FRODM-PSO) cho lập lịch nhiều dự án .50 3.3.2 Thuật toán PSO trung bình động (DM-PSO) cho bài toán lập lịch dự án 51 3.3.3 Mô hình tối ưu hóa ngẫu nhiên mờ cho lập lịch nhiều dự án .52 3.4 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 55 3.4.1 Phân tích và đánh giá thời gian lập lịch .55 3.4.2 Phân tích và đánh giá mức độ sử dụng bộ nhớ .58 3.4.3 Phân tích và đánh giá tỷ lệ tối ưu tài nguyên .60 3.5 KẾT CHƯƠNG .62 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Từ viết Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt tắt Activities On Arcs Các công việc là các cung AOA Activities On Notes Các công việc là các đỉnh AON Ant System Hệ kiến AS Evolutionary Algorithm Thuật toán tiến hóa EA Critical Path Method Phương pháp đường găng CPM Genetic Algorithm Thuật toán di truyền GA Particle Swarm Optimization Tối ưu hóa nhóm bày PSO Resource Constrained Project Lập lịch dự án đáp ứng các ràng Scheduling buộc về tài nguyên RCPS Software Project Scheduling Lập dịch dự án phần mềm Problem SPSP Strength Pareto Evolutionary Thuật toán tối ưu Pareto mạnh Algorithm SPEA2 Work Breakdown Structure WBS DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂ Bảng 1.1 Các hoạt động của quản lý dự án .6 Bảng 1.2 Các kế hoạch của dự án 10 Bảng 1.3 Phân loại mô hình bài toán lập lịch dự án với các tham số khác nhau 12 Bảng 1.4 Các thuật toán Meta-heuristic được đề xuất cho bài toán lập lịch dự án 14 YBảng 3.1 Các ký hiệu được sử dụng để mô hình hóa bài toán lập lịch dự án với các ràng buộc tài nguyên 39 Bảng 3.2 Phân tích và đánh giá thời gian lập lịch giữa các thuật toán 56 Bảng 3.3 Phân tích và đánh giá mức độ sử dụng bộ nhớ giữa các thuật toán.58 Bảng 3.4 Phân tích và đánh giá tỷ lệ tối ưu tài nguyên giữa các thuật toán 60 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Các hoạt động của quản lý dự án phầm mềm 8 YHình 2.1 Quy luật chuyển động của bầy đàn 19 Hình 2.2 Quy luật chuyển động của bầy đàn 19 Hình 2.3 Vị trí cá thể trong quần thể .21 Hình 2.4 Sơ đồ tổng quát của thuật toán PSO .32 YHình 3.1 Ví dụ phân rã công việc .37 Hình 3.2 Ví dụ phân rã công việc 42 Hình 3.3 Đồ thị ưu tiên nhiệm vụ của dự án phần mềm 43 Hình 3.4 Thông tin về các nhân viên làm việc trong dự án 44 Hình 3.5 Một phương án khả thi trong lập dịch dự án phần mềm 46 Hình 3.6 Biểu đồ Gantt biểu diễn phương án lập dịch dự án phần mềm 47 Hình 3.7 Lược đồ kiến trúc thuật toán FRODM-PSO chi bài toán lập lịch 50 Hình 3.8 Lược đồ kiến trúc thuật toán FRODM-PSO chi bài toán lập lịch 52 Hình 3.9 So sánh thời gian lập lịch giữa các thuật toán 57 Hình 3.10 So sánh mức độ sử dụng bộ nhớ giữa các thuật toán 59 Hình 3.11 So sánh tỷ lệ tối ưu tài nguyên giữa các thuật toán 61 1 MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay quản trị dự án ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các ngành nghề xã hội, trong đó có hoạt động quản lý dự án phần mềm Cùng với sự phức tạp và đa dạng của phần mềm, hoạt động quản lý dự án phần mềm ngày càng tinh vi và phức tạp hơn Trong đó nổi bật lên là vấn đề lập kế hoạch và phân bổ nguồn lực trong dự án Với những dự án ít đầu việc và ít người tham gia thì vấn đề lập kế hoạch và lập lịch dự án một cách thủ công sẽ không đáng ngại Nhưng với những dự án lớn, có nhiều đầu việc phức tạp, số lượng nhân công (nguồn lực, tài nguyên) tham gia vào dự án lớn và có nhiều biến động, khi đó vấn đề lập kế hoạch, lập lịch dự án sẽ gặp khó khăn Người làm kế hoạch sẽ phải tốn nhiều thời gian để tiến hành sửa đổi kế hoạch, lập lịch lại mỗi khi có sự biến động về nhân sự (hay rộng hơn là thay đổi về nguồn lực thực hiện dự án) Như vậy, vấn đề cấp thiết phải làm sao tự động được khâu này, để giảm thiểu sức người cũng như nâng cao chất lượng khâu này Việc nghiên cứu các thuật toán tối ưu để áp dụng cho các bài toán về lập lịch, lập kế hoạch đang thu hút được rất nhiều sự quan tâm Việc áp dụng thuật toán tối ưu nhóm bầy nhằm làm tối ưu hóa vấn đề lập kế hoạch và phân bổ nguồn lực trong dự án phần mềm đã và đang được nghiên cứu cải tiến rất nhiều trên thế giới Trong luận văn này học viên đặt trọng tâm tìm hiểu thuật toán tối ưu nhóm bầy và áp dụng vào bài toán lập lịch thực hiện các công việc trong dự án phần mềm với sự giới hạn về tài nguyên thực hiện các công việc trong dự án 2 Mục tiêu nghiên cứu