Performance Analysis and Capacity Planning of Multi-stage Stochastic Order Fulfilment Systems with Levelled Order Release and Order Deadlines

Order fulfilment systems are forced to manage a volatile customer demand while meeting customer-required short order deadlines. To handle these challenges, we introduce the Strategy of Levelled Order Release (LOR) for workload balancing over time. The contributions of this work are (1) the workload balancing concept LOR, (2) a discrete-time Markov chain for performance analysis, and (3) an algorithm for capacity planning under performance constraints in order fulfilment systems with LOR

Performance Analysis and Capacity Planning of Multi-stage Stochastic Order Fulfilment Systems with Levelled Order Release and Order Deadlines

Order fulfilment systems are forced to manage a volatile customer demand while meeting customer-required short order deadlines. To handle these challenges, we introduce the Strategy of Levelled Order Release (LOR) for workload balancing over time. The contributions of this work are (1) the workload balancing concept LOR, (2) a discrete-time Markov chain for performance analysis, and (3) an algorithm for capacity planning under performance constraints in order fulfilment systems with LOR

Mathematical aspects of the design and security of block ciphers

Block ciphers constitute a major part of modern symmetric cryptography. A mathematical analysis is necessary to ensure the security of the cipher. In this thesis, I develop several new contributions for the analysis of block ciphers. I determine cryptographic properties of several special cryptographically interesting mappings like almost perfect nonlinear functions. I also give some new results both on the resistance of functions against differential-linear attacks as well as on the efficiency of implementation of certain block ciphers

Discrete events: Perspectives from system theory

Systems Theory;differentiaal/ integraal-vergelijkingen

Performance Analysis and Capacity Planning of Multi-stage Stochastic Order Fulfilment Systems with Levelled Order Release and Order Deadlines

Kundenorientierte Auftragsbearbeitungsprozesse in Logistik- und Produktionssystemen sind heutzutage mit einem kontinuierlich steigenden Auftragsvolumen zunehmend kleinvolumiger Aufträge, hohen Kundenanforderungen hinsichtlich kurzfristiger und individueller Lieferfristen und einer stark stochastisch schwankenden Kundennachfrage konfrontiert. Um trotz der volatilen Kundennachfrage eine effiziente Auftragsbearbeitung und die Einhaltung der kundenindividuellen Lieferfristen gewährleisten zu können, muss die Arbeitslast kundenorientierter Auftragsbearbeitungsprozesse auf geeignete Weise geglättet werden. Hopp und Spearman (2004) unterscheiden zur Kompensation von Schwankungen in Produktionssystemen zwischen den Dimensionen Bestand, Zeit und Kapazität. Diese stellen auch einen guten Ausgangspunkt für die Entwicklung von Glättungskonzepten für stochastische, kundenorientierte Bearbeitungsprozesse dar. In dieser Arbeit werden die Potentiale der Dimensionen Zeit und Kapazität in der Strategie der nivellierten Auftragseinlastung zusammengeführt, um die Arbeitslast mehrstufiger, stochastischer Auftragsbearbeitungsprozesse mit kundenindividuellen Fälligkeitsfristen auf taktischer Ebene zeitlich zu glätten. Ziel dieser Arbeit ist (1) die Entwicklung eines Glättungskonzeptes, der so genannten Strategie der nivellierten Auftragseinlastung, (2) die Entwicklung eines zeitdiskreten analytischen Modells zur Leistungsanalyse und (3) die Entwicklung eines Algorithmus zur Kapazitätsplanung unter Gewährleistung bestimmter Leistungsanforderungen für mehrstufige, stochastische Auftragsbearbeitungsprozesse mit nivellierter Auftragseinlastung und kundenindividuellen Fälligkeitsfristen. Die Strategie der nivellierten Auftragseinlastung zeichnet sich durch die Bereitstellung zeitlich konstanter Kapazitäten für die Auftragsbearbeitung und eine Auftragsbearbeitung gemäß aufsteigender Fälligkeitsfristen aus. Auf diese Weise wird der zeitliche Spielraum jedes Auftrags zwischen dessen Auftragseingang und dessen Fälligkeitsfrist systematisch zur Kompensation der stochastischen Nachfrageschwankungen genutzt. Die verbleibende Variabilität wird in Abhängigkeit der Leistungsanforderungen der Kunden durch die Höhe der bereitgestellten Kapazität kompensiert. Das analytische Modell zur Leistungsanalyse mehrstufiger, stochastischer Auftragsbearbeitungsprozesse mit nivellierter Auftragseinlastung und kundenindividuellen Fälligkeitsfristen bildet die Auftragsbearbeitung als zeitdiskrete Markov-Kette ab und berechnet verschiedene stochastische und deterministische Leistungskenngrößen auf Basis deren asymptotischer Zustandsverteilung. Diese Kenngrößen, wie beispielsweise Durchsatz, Servicegrad, Auslastung, Anzahl Lost Sales sowie Zeitpuffer und Rückstandsdauer eines Auftrags, ermöglichen eine umfassende und exakte Leistungsanalyse von mehrstufigen, stochastischen Auftragsbearbeitungsprozessen mit nivellierter Auftragseinlastung und kundenindividuellen Fälligkeitsfristen. Der Zusammenhang zwischen der bereitgestellten Kapazität und der damit erreichbaren Leistungsfähigkeit kann nicht explizit durch eine mathematische Gleichung beschrieben werden, sondern ist implizit durch das analytische Modell gegeben. Daher ist das Entscheidungsproblem der Kapazitätsplanung unter Gewährleistung bestimmter Leistungsanforderungen ein Blackbox-Optimierungsproblem. Die problemspezifischen Konfigurationen der Blackbox-Optimierungsalgorithmen Mesh Adaptive Direct Search und Surrogate Optimisation Integer ermöglichen eine zielgerichtete Bestimmung des minimalen prozessspezifischen Kapazitätsbedarfs, der zur Gewährleistung der Leistungsanforderungen der Kunden bereitgestellt werden muss. Diese werden anhand einer oder mehrerer Leistungskenngrößen des Auftragsbearbeitungsprozesses spezifiziert. Numerische Untersuchungen zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit der Strategie der nivellierten Auftragseinlastung zeigen, dass in Systemen mit einer Auslastung größer als 0,6 durch den Einsatz der Strategie der nivellierten Auftragseinlastung ein deutlich höherer $\alpha$- und $\beta$-Servicegrad erreicht werden kann als mit First come first serve. Außerdem ist der Kapazitätsbedarf zur Gewährleistung eines bestimmten $\alpha$-Servicegrads bei Einsatz der Strategie der nivellierten Auftragseinlastung höchstens so hoch wie bei Einsatz von First come first serve

International Symposium on Mathematics, Quantum Theory, and Cryptography

This open access book presents selected papers from International Symposium on Mathematics, Quantum Theory, and Cryptography (MQC), which was held on September 25-27, 2019 in Fukuoka, Japan. The international symposium MQC addresses the mathematics and quantum theory underlying secure modeling of the post quantum cryptography including e.g. mathematical study of the light-matter interaction models as well as quantum computing. The security of the most widely used RSA cryptosystem is based on the difficulty of factoring large integers. However, in 1994 Shor proposed a quantum polynomial time algorithm for factoring integers, and the RSA cryptosystem is no longer secure in the quantum computing model. This vulnerability has prompted research into post-quantum cryptography using alternative mathematical problems that are secure in the era of quantum computers. In this regard, the National Institute of Standards and Technology (NIST) began to standardize post-quantum cryptography in 2016. This book is suitable for postgraduate students in mathematics and computer science, as well as for experts in industry working on post-quantum cryptography

International Symposium on Mathematics, Quantum Theory, and Cryptography

This open access book presents selected papers from International Symposium on Mathematics, Quantum Theory, and Cryptography (MQC), which was held on September 25-27, 2019 in Fukuoka, Japan. The international symposium MQC addresses the mathematics and quantum theory underlying secure modeling of the post quantum cryptography including e.g. mathematical study of the light-matter interaction models as well as quantum computing. The security of the most widely used RSA cryptosystem is based on the difficulty of factoring large integers. However, in 1994 Shor proposed a quantum polynomial time algorithm for factoring integers, and the RSA cryptosystem is no longer secure in the quantum computing model. This vulnerability has prompted research into post-quantum cryptography using alternative mathematical problems that are secure in the era of quantum computers. In this regard, the National Institute of Standards and Technology (NIST) began to standardize post-quantum cryptography in 2016. This book is suitable for postgraduate students in mathematics and computer science, as well as for experts in industry working on post-quantum cryptography

The Computational Attitude in Music Theory

Music studies’s turn to computation during the twentieth century has engendered particular habits of thought about music, habits that remain in operation long after the music scholar has stepped away from the computer. The computational attitude is a way of thinking about music that is learned at the computer but can be applied away from it. It may be manifest in actual computer use, or in invocations of computationalism, a theory of mind whose influence on twentieth-century music theory is palpable. It may also be manifest in more informal discussions about music, which make liberal use of computational metaphors. In Chapter 1, I describe this attitude, the stakes for considering the computer as one of its instruments, and the kinds of historical sources and methodologies we might draw on to chart its ascendance. The remainder of this dissertation considers distinct and varied cases from the mid-twentieth century in which computers or computationalist musical ideas were used to pursue new musical objects, to quantify and classify musical scores as data, and to instantiate a generally music-structuralist mode of analysis. I present an account of the decades-long effort to prepare an exhaustive and accurate catalog of the all-interval twelve-tone series (Chapter 2). This problem was first posed in the 1920s but was not solved until 1959, when the composer Hanns Jelinek collaborated with the computer engineer Heinz Zemanek to jointly develop and run a computer program. Recognizing the transformation wrought on modern statistics and communications technology by information theory, I revisit Abraham Moles’s book Information Theory and Esthetic Perception (orig. 1958) and use its vocabulary to contextualize contemporary information-theoretic work on music that various evokes the computational mind by John. R. Pierce and Mary Shannon, Wilhelm Fucks, and Henry Quastler (Chapter 3). I conclude with a detailed look into a score-segmentation algorithm of the influential American music theorist Allen Forte (Chapter 4). Forte was a skilled programmer who spent several years at MIT in the 1960s, with cutting-edge computers and the company of first-rank figures in the nascent fields of computer science and artificial intelligence. Each one of the researchers whose work is treated in these case studies—at some stage in their relationship with music—adopted what I call the computational attitude to music, to varying degrees and for diverse ends. Of the many questions this dissertation seeks to answer: what was gained by adopting such an attitude? What was lost? Having understood these past explorations of the computational attitude to music, we are better suited ask of ourselves the same questions today

Master Space and Hilbert Series for N=1 Field Theories

Master Space and Hilbert Series are general tools to study any N=1 supersymmetric field theory. We concentrate on the particular case of N=1 super conformal field theories living on D3 branes at toric Calabi Yau singularities. We start reviewing the topic of branes at singularities, their algebraic geometric and field theory description. We then study the complete moduli spaces for N=1 and generic N number of branes, their different branches, their geometric properties and their symmetries. We study the spectrum of BPS operators both mesonic and baryonic, for N=1 and generic N number of branes, in the field theory and in the dual gravity side and the map between the two. More topics like the study of fermionic BPS operators, the modification of the moduli spaces and the chiral rings under marginal deformations and Seiberg Duality, are also briefly discussed. This paper is a revised version of the author's PhD thesis and it is aimed to give a pedagogical introduction to the use of Master Space and Hilbert Series to investigate supersymmetric field theories.Comment: 231 pages, PhD thesi