The relevance of outsourcing and leagile strategies in performance optimization of an integrated process planning and scheduling

Over the past few years growing global competition has forced the manufacturing industries to upgrade their old production strategies with the modern day approaches. As a result, recent interest has been developed towards finding an appropriate policy that could enable them to compete with others, and facilitate them to emerge as a market winner. Keeping in mind the abovementioned facts, in this paper the authors have proposed an integrated process planning and scheduling model inheriting the salient features of outsourcing, and leagile principles to compete in the existing market scenario. The paper also proposes a model based on leagile principles, where the integrated planning management has been practiced. In the present work a scheduling problem has been considered and overall minimization of makespan has been aimed. The paper shows the relevance of both the strategies in performance enhancement of the industries, in terms of their reduced makespan. The authors have also proposed a new hybrid Enhanced Swift Converging Simulated Annealing (ESCSA) algorithm, to solve the complex real-time scheduling problems. The proposed algorithm inherits the prominent features of the Genetic Algorithm (GA), Simulated Annealing (SA), and the Fuzzy Logic Controller (FLC). The ESCSA algorithm reduces the makespan significantly in less computational time and number of iterations. The efficacy of the proposed algorithm has been shown by comparing the results with GA, SA, Tabu, and hybrid Tabu-SA optimization methods

Optimizing the performance of an integrated process planning and scheduling problem: an AIS-FLC based approach

The present market scenario demands an integration of process planning and scheduling to stay competitive with others. In the present work, an integrated process planning and scheduling model encapsulating the salient features of outsourcing strategy has been proposed. The paper emphasizes on the role of outsourcing strategy in optimizing the performance of enterprises in rapidly changing environment. In the present work authors have proposed an artificial immune system based AIS-FLC algorithm embedded with the fuzzy logic controller to solve the complex problem prevailing under such scenario, while simultaneously optimizing the performance. The authors have shown the efficacy of the proposed algorithm by comparing the results with other random search methods

AI and OR in management of operations: history and trends

The last decade has seen a considerable growth in the use of Artificial Intelligence (AI) for operations management with the aim of finding solutions to problems that are increasing in complexity and scale. This paper begins by setting the context for the survey through a historical perspective of OR and AI. An extensive survey of applications of AI techniques for operations management, covering a total of over 1200 papers published from 1995 to 2004 is then presented. The survey utilizes Elsevier's ScienceDirect database as a source. Hence, the survey may not cover all the relevant journals but includes a sufficiently wide range of publications to make it representative of the research in the field. The papers are categorized into four areas of operations management: (a) design, (b) scheduling, (c) process planning and control and (d) quality, maintenance and fault diagnosis. Each of the four areas is categorized in terms of the AI techniques used: genetic algorithms, case-based reasoning, knowledge-based systems, fuzzy logic and hybrid techniques. The trends over the last decade are identified, discussed with respect to expected trends and directions for future work suggested

Intelligent systems in manufacturing: current developments and future prospects

Global competition and rapidly changing customer requirements are demanding increasing changes in manufacturing environments. Enterprises are required to constantly redesign their products and continuously reconfigure their manufacturing systems. Traditional approaches to manufacturing systems do not fully satisfy this new situation. Many authors have proposed that artificial intelligence will bring the flexibility and efficiency needed by manufacturing systems. This paper is a review of artificial intelligence techniques used in manufacturing systems. The paper first defines the components of a simplified intelligent manufacturing systems (IMS), the different Artificial Intelligence (AI) techniques to be considered and then shows how these AI techniques are used for the components of IMS

A survey of AI in operations management from 2005 to 2009

Purpose: the use of AI for operations management, with its ability to evolve solutions, handle uncertainty and perform optimisation continues to be a major field of research. The growing body of publications over the last two decades means that it can be difficult to keep track of what has been done previously, what has worked, and what really needs to be addressed. Hence this paper presents a survey of the use of AI in operations management aimed at presenting the key research themes, trends and directions of research. Design/methodology/approach: the paper builds upon our previous survey of this field which was carried out for the ten-year period 1995-2004. Like the previous survey, it uses Elsevier’s Science Direct database as a source. The framework and methodology adopted for the survey is kept as similar as possible to enable continuity and comparison of trends. Thus, the application categories adopted are: design; scheduling; process planning and control; and quality, maintenance and fault diagnosis. Research on utilising neural networks, case-based reasoning (CBR), fuzzy logic (FL), knowledge-Based systems (KBS), data mining, and hybrid AI in the four application areas are identified. Findings: the survey categorises over 1,400 papers, identifying the uses of AI in the four categories of operations management and concludes with an analysis of the trends, gaps and directions for future research. The findings include: the trends for design and scheduling show a dramatic increase in the use of genetic algorithms since 2003 that reflect recognition of their success in these areas; there is a significant decline in research on use of KBS, reflecting their transition into practice; there is an increasing trend in the use of FL in quality, maintenance and fault diagnosis; and there are surprising gaps in the use of CBR and hybrid methods in operations management that offer opportunities for future research. Design/methodology/approach: the paper builds upon our previous survey of this field which was carried out for the 10 year period 1995 to 2004 (Kobbacy et al. 2007). Like the previous survey, it uses the Elsevier’s ScienceDirect database as a source. The framework and methodology adopted for the survey is kept as similar as possible to enable continuity and comparison of trends. Thus the application categories adopted are: (a) design, (b) scheduling, (c) process planning and control and (d) quality, maintenance and fault diagnosis. Research on utilising neural networks, case based reasoning, fuzzy logic, knowledge based systems, data mining, and hybrid AI in the four application areas are identified. Findings: The survey categorises over 1400 papers, identifying the uses of AI in the four categories of operations management and concludes with an analysis of the trends, gaps and directions for future research. The findings include: (a) The trends for Design and Scheduling show a dramatic increase in the use of GAs since 2003-04 that reflect recognition of their success in these areas, (b) A significant decline in research on use of KBS, reflecting their transition into practice, (c) an increasing trend in the use of fuzzy logic in Quality, Maintenance and Fault Diagnosis, (d) surprising gaps in the use of CBR and hybrid methods in operations management that offer opportunities for future research. Originality/value: This is the largest and most comprehensive study to classify research on the use of AI in operations management to date. The survey and trends identified provide a useful reference point and directions for future research

The Resource Leveling Problem with multiple resources using an adaptive genetic algorithm

Resource management ensures that a project is completed on time and at cost, and that its quality is as previously defined; nevertheless, resources are scarce and their use in the activities of the project leads to conflicts in the schedule. Resource Leveling Problems consider how to make the resource consumption as efficient as possible. This paper presents a new Adaptive Genetic Algorithm for the Resource Leveling Problem with multiple resources, and its novelty lies in using the Weibull distribution to establish an estimation of the global optimum as a termination condition. The extension of the project deadline with a penalty is allowed, avoiding the increase in the project criticality punishing the shift of activities. The algorithmis tested with the standard Project Scheduling Problem Library PSPLIB, and a complete analysis and benchmarking test instances are presented. The proposed algorithm is implemented using VBA for Excel 2010 in order to provide a flexible and powerful decision support system that enables practitioners to choose between different feasible solutions to a problem, and in addition it is easily adjustable to the constraints and particular needs of each project in realistic environments.This study was partially funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation (research project BIA2011-23602).Ponz Tienda, JL.; Yepes Piqueras, V.; Pellicer Armiñana, E.; Moreno Flores, J. (2013). The Resource Leveling Problem with multiple resources using an adaptive genetic algorithm. Automation in Construction. 29(1):161-172. doi:10.1016/j.autcon.2012.10.003S16117229

An estimation of distribution algorithm for lot-streaming flow shop problems with setup times

Lot-streaming flow shops have important applications in different industries including textile, plastic, chemical, semiconductor and many others. This paper considers an n-job m-machine lot-streaming flow shop scheduling problem with sequence-dependent setup times under both the idling and noidling production cases. The objective is to minimize the maximum completion time or makespan. To solve this important practical problem, a novel estimation of distribution algorithm (EDA) is proposed with a job permutation based representation. In the proposed EDA, an efficient initialization scheme based on the NEH heuristic is presented to construct an initial population with a certain level of quality and diversity. An estimation of a probabilistic model is constructed to direct the algorithm search towards good solutions by taking into account both job permutation and similar blocks of jobs. A simple but effective local search is added to enhance the intensification capability. A diversity controlling mechanism is applied to maintain the diversity of the population. In addition, a speed-up method is presented to reduce the computational effort needed for the local search technique and the NEH-based heuristics. A comparative evaluation is carried out with the best performing algorithms from the literature. The results show that the proposed EDA is very effective in comparison after comprehensive computational and statistical analyses.This research is partially supported by the National Science Foundation of China (60874075, 70871065), and Science Foundation of Shandong Province in China under Grant BS2010DX005, and Postdoctoral Science Foundation of China under Grant 20100480897. Ruben Ruiz is partially funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation, under the project "SMPA-Advanced Parallel Multiobjective Sequencing: Practical and Theoretical Advances" with reference DPI2008-03511/DPI and by the IMPIVA-Institute for the Small and Medium Valencian Enterprise, for the project OSC with references IMIDIC/2008/137, IMIDIC/2009/198 and IMIDIC/2010/175.Pan, Q.; Ruiz García, R. (2012). An estimation of distribution algorithm for lot-streaming flow shop problems with setup times. Omega. 40(2):166-180. https://doi.org/10.1016/j.omega.2011.05.002S16618040

Proactive Adaptation in Self-Organizing Task-based Runtime Systems for Different Computing Classes

Moderne Computersysteme bieten Anwendern und Anwendungsentwicklern ein hohes Maß an Parallelität und Heterogenität. Die effiziente Nutzung dieser Systeme erfordert jedoch tiefgreifende Kenntnisse, z.B. der darunterliegenden Hardware-Plattform und den notwendigen Programmiermodellen, und umfangreiche Arbeit des Entwicklers. In dieser Thesis bezieht sich die effiziente Nutzung auf die Gesamtausführungszeit der Anwendungen, den Energieverbrauch des Systems, die maximale Temperatur der Verarbeitungseinheiten und die Zuverlässigkeit des Systems. Neben den verschiedenen Optimierungszielen muss ein Anwendungsentwickler auch die spezifischen Einschränkungen und Randbedingungen des Systems berücksichtigen, wie z. B. Deadlines oder Sicherheitsgarantien, die mit bestimmten Anwendungsbereichen einhergehen. Diese Komplexität heterogener Systeme macht es unmöglich, alle potenziellen Systemzustände und Umwelteinflüsse, die zur Laufzeit auftreten können, vorherzusagen. Die System- und Anwendungsentwickler sind somit nicht in der Lage, zur Entwurfszeit festzulegen, wie das System und die Anwendungen in allen möglichen Situationen reagieren sollen. Daher ist es notwendig, die Systeme zur Laufzeit der aktuellen Situation anzupassen, um ihr Verhalten entsprechend zu optimieren. In eingebetteten Systemen mit begrenzten Kühlkapazitäten muss z.B. bei Erreichen einer bestimmten Temperaturschwelle eine Lastverteilung vorgenommen, die Frequenz verringert oder Verarbeitungseinheiten abgeschaltet werden, um die Wärmeentwicklung zu reduzieren. Normalerweise reicht es aber nicht aus, einfach nur auf einen ungünstigen Systemzustand zu reagieren. Das Ziel sollte darin bestehen, ungünstige oder fehlerhafte Systemzustände vor dem Auftreten zu vermeiden, um die Notwendigkeit des Aufrufs von Notfallfunktionen zu verringern und die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern. Anstatt beispielsweise die Wärmeentwicklung durch eine Neuverteilung der Anwendungen zu reduzieren, könnten proaktive Mechanismen kritische Temperaturen bereits im Vorfeld vermeiden, indem sie bestimmte unkritische Aufgaben verzögern oder deren Genauigkeit oder QoS verringern. Auf diese Weise wird die Systemlast reduziert, bevor ein kritischer Punkt erreicht wird. Lösungen des aktuellen Stands der Technik wie einheitliche Programmiersprachen oder Laufzeitsysteme adressieren einige der oben genannten Herausforderungen, jedoch existiert kein Ansatz, der in der Lage ist, eine Optimierung mehrerer sich widersprechender Zielfunktionen dynamisch und vor allem proaktiv durchzuführen. Ein Konzept, das diese komplexe Aufgabe für den Entwickler übernimmt und eine Möglichkeit zur dynamischen und proaktiven Anpassung an Veränderungen bietet, ist die Selbstorganisation. Selbstorganisation ist jedoch definiert als ein Prozess ohne externe Kontrolle oder Steuerung. Im Kontext der Systemoptimierung kann dies leicht zu unerwünschten Ergebnissen führen. Ein Ansatz, der Selbstorganisation mit einem Kontrollmechanismus kombiniert, welcher auf Robustheit und Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Störungen abzielt, ist Organic Computing. Das bestimmende Merkmal von Organic Computing ist eine Observer/Controller-Architektur. Das Konzept dieser Architektur besteht darin, den aktuellen Zustand des Systems und der Umgebung zu überwachen, diese Daten zu analysieren und auf der Grundlage dieser Analyse Entscheidungen über das zukünftige Systemverhalten zu treffen. Organic Computing ermöglicht es also auf der Grundlage der vergangenen und des aktuellen Zustands proaktiv Mechanismen auszuwählen und auszulösen, die das System optimieren und unerwünschte Zustände vermeiden. Um die Vorteile des Organic Computings auf moderne heterogene Systeme zu übertragen, kombiniere ich den Organic Computing-Ansatz mit einem Laufzeitsystem. Laufzeitsysteme sind ein vielversprechender Kandidat für die Umsetzung des Organic Computing-Ansatzes, da sie bereits die Ausführung von Anwendungen überwachen und steuern. Insbesondere betrachte und bearbeite ich in dieser Dissertation die folgenden Forschungsthemen, indem ich die Konzepte des Organic Computings und der Laufzeitsysteme kombiniere: • Erfassen des aktuellen Systemzustands durch Überwachung von Sensoren und Performance Countern • Vorhersage zukünftiger Systemzustände durch Analyse des vergangenen Verhaltens • Nutzung von Zustandsinformationen zur proaktiven Anpassung des Systems Ich erweitere das Thema der Erfassung von Systemzuständen auf zwei Arten. Zunächst führe ich eine neuartige heuristische Metrik zur Berechnung der Zuverlässigkeit einer Verarbeitungseinheit ein, die auf symptombasierter Fehlererkennung basiert. Symptombasierte Fehlererkennung ist eine leichtgewichtige Methode zur dynamischen Erkennung von soften Hardware-Fehlern durch Überwachung des Ausführungsverhaltens mit Performance Countern. Die dynamische Erkennung von Fehlern ermöglicht dann die Berechnung einer heuristischen Fehlerrate einer Verarbeitungseinheit in einem bestimmten Zeitfenster. Die Fehlerrate wird verwendet, um die Anzahl der erforderlichen Ausführungen einer Anwendung zu berechnen, um eine bestimmte Ergebniszuverlässigkeit, also eine Mindestwahrscheinlichkeit für ein korrektes Ergebnis, zu gewährleisten. Ein wichtiger Aspekt der Zustandserfassung ist die Minimierung des entstehenden Overheads. Ich verringere die Anzahl der für OpenMP-Tasks notwendigen Profiling-Durchläufe durch Thread-Interpolation und Überprüfungen des Skalierungsverhaltens. Zusätzlich untersuche ich die Vorhersage von OpenCL Task-Ausführungszeiten. Die Prädiktoren der Ausführungszeiten werden mit verschiedenen maschinellen Lernalgorithmen trainiert. Als Input werden Profile der Kernel verwendet, die durch statische Codeanalyse erstellt wurden. Um in dieser Dissertation zukünftige Systemzustände vorherzusagen, sollen Anwendungen vorausgesagt werden, die in naher Zukunft im System vorkommen werden. In Kombination mit der Ausführungsdatenbank ermöglicht dies die Schätzung der anstehenden Kosten, die das System zu bewältigen hat. In dieser Arbeit werden zwei Mechanismen zur Vorhersage von Anwendungen/Tasks entwickelt. Der erste Prädiktor zielt darauf ab, neue Instanzen unabhängiger Tasks vorherzusagen. Der zweite Mechanismus betrachtet Ausführungsmuster abhängiger Anwendungen und sagt auf dieser Grundlage zukünftig auftretende Anwendungen vorher. Beide Mechanismen verwenden eine Vorhersagetabelle, die auf Markov-Prädiktoren und dem Abgleich von Mustern basiert. In dieser Arbeit wird das Wissen, das durch die Systemüberwachung und die Vorhersage zukünftiger Anwendungen gewonnen wird, verwendet, um die Optimierungsziele des Systems proaktiv in Einklang zu bringen und zu gewichten. Dies geschieht durch eine Reihe von Regeln, die eine Systemzustandsbeschreibung, bestehend aus dem aktuellen Zustand, Vorhersagen und Randbedingungen bzw. Beschränkungen, auf einen Vektor aus Gewichten abbilden. Zum Erlernen der Regelmenge wird ein Extended Classifer System (XCS) eingesetzt. Das XCS ist in eine hierarchische Architektur eingebettet, die nach den Prinzipien des Organic Computing entworfen wurde. Eine wichtige Designentscheidung ist dabei die Auslagerung der Erstellung neuer Regeln an einen Offline-Algorithmus, der einen Simulator nutzt und parallel zum normalen Systemablauf ausgeführt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass keine ungetesteten Regeln, deren Auswirkungen noch nicht bekannt sind, dem laufenden System hinzugefügt werden. Die sich daraus ergebenden Gewichte werden schließlich verwendet, um eine Bewertungsfunktion für List Scheduling-Algorithmen zu erstellen. Diese Dissertation erweitert das Forschungsgebiet der Scheduling-Algorithmen durch zwei Mechanismen für dynamisches Scheduling. Die erste Erweiterung konzentriert sich auf nicht sicherheitskritische Systeme, die Prioritäten verwenden, um die unterschiedliche Wichtigkeit von Tasks auszudrücken. Da statische Prioritäten in stark ausgelasteten Systemen zu Starvation führen können, habe ich einen dynamischen Ageing-Mechanismus entwickelt, der dazu in der Lage ist, die Prioritäten der Tasks entsprechend der aktuellen Auslastung und ihrer Wartezeiten anzupassen. Dadurch reduziert der Mechanismus die Gesamtlaufzeit über alle Tasks und die Wartezeit für Tasks mit niedrigerer Priorität. Noch ist eine große Anzahl von Anwendungen nicht dazu bereit, den hohen Grad an Parallelität zu nutzen, den moderne Computersysteme bieten. Ein Konzept, das versucht dieses Problem zu lösen, indem es mehrere verschiedene Prozesse auf demselben Rechenknoten zur Ausführung bringt, ist das Co-Scheduling. In dieser Dissertation stelle ich einen neuartigen Co-Scheduling-Mechanismus vor, welcher die Task-Schedules mehrerer Laufzeitsysteminstanzen optimiert, die auf demselben Rechenknoten ausgeführt werden. Um die notwendigen Informationen zwischen den Laufzeitsysteminstanzen zu teilen, speichert der Mechanismus die Daten in Shared Memory. Sobald ein Laufzeitsystem neue Tasks in das System einfügt, prüft der Mechanismus, ob die Berechnung eines neuen Schedules sinnvoll ist. Wird die Entscheidung getroffen, einen neuen Schedule zu berechnen, setzt der Mechanismus Simulated Annealing ein, um alle Tasks, die bisher noch nicht mit ihrer Ausführung begonnen haben, neu auf Ausführungseinheiten abzubilden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Arbeit neuartige Mechanismen und Algorithmen sowie Erweiterungen zu verschiedenen Forschungsgebieten anbietet, um ein proaktives selbst-organisierendes System zu implementieren, das sich an neue und unbekannte Situationen anpassen kann. Dabei wird die Komplexität für Benutzer und Anwendungsentwickler reduziert, indem die Entscheidungsfindung in das System selbst ausgelagert wird. Gleichzeitig sorgt dieser Ansatz für eine effiziente Nutzung der Ressourcen des Systems. Insgesamt leistet diese Arbeit die folgenden Beiträge zur Erweiterung des Stands der Forschung: • Einführung einer neuartigen heuristischen Metrik zur Messung der Zuverlässigkeit von Verarbeitungseinheiten. Die Metrik basiert auf einer leichtgewichtigen Methode zur Fehlererkennung, genannt symptombasierte Fehlererkennung. Mit der symptombasierten Fehlererkennung ist es möglich, mehrere injizierte Fehlerklassen und Interferenzen, die Soft-Hardware-Fehler simulieren, sowohl auf einer CPU als auch auf einer GPU zuverlässig zu erkennen. Darüber hinaus werden diese Ergebnisse durch Welch\u27s t-Test statistisch bestätigt. • Vorschlag eines Vorhersagemodells für die Ausführungszeit von OpenCL Kerneln, das auf statischer Code-Analyse basiert. Das Modell ist in der Lage, die schnellste Verarbeitungseinheit aus einer Menge von Verarbeitungseinheiten mit einer Genauigkeit von im schlechtesten Fall $69\,\%$ auszuwählen. Zum Vergleich: eine Referenzvariante, welche immer den Prozessor vorhersagt, der die meisten Kernel am schnellsten ausführt, erzielt eine Genauigkeit von $25\,\%$. Im besten Fall erreicht das Modell eine Genauigkeit von bis zu $83\,\%$. • Bereitstellung von zwei Prädiktoren für kommende Tasks/Anwendungen. Der erste Mechanismus betrachtet unabhängige Tasks, die ständig neue Task-Instanzen erstellen, der zweite abhängige Anwendungen, die Ausführungsmuster bilden. Dabei erzielt der erste Mechanismus bei der Vorhersage der Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Task-Instanzen einen maximalen\\ $sMAPE$-Wert von $4,33\,\%$ für sporadische und $0,002 \,\%$ für periodische Tasks. Darüber hinaus werden Tasks mit einem aperiodischen Ausführungsschema zuverlässig erkannt. Der zweite Mechanismus erreicht eine Genauigkeit von $77,6 \,\%$ für die Vorhersage der nächsten anstehenden Anwendung und deren Startzeit. • Einführung einer Umsetzung eines hierarchischen Organic Computing Frameworks mit dem Anwendungsgebiet Task-Scheduling. Dieses Framework enthält u.a. ein modifiziertes XCS, für dessen Design und Implementierung ein neuartiger Reward-Mechanismus entwickelt wird. Der Mechanismus bedient sich dabei eines speziell für diesen Zweck entwickelten Simulators zur Berechnung von Task-Ausführungskosten. Das XCS bildet Beschreibungen des Systemzustands auf Gewichte zur Balancierung der Optimierungsziele des Systems ab. Diese Gewichte werden in einer Bewertungsfunktion für List Scheduling-Algorithmen verwendet. Damit wird in einem Evaluationsszenario, welches aus einem fünfmal wiederholten Muster aus Anwendungen besteht, eine Reduzierung der Gesamtlaufzeit um $10,4\,\%$ bzw. $26,7\,s$, des Energieverbrauchs um $4,7\,\%$ bzw. $2061,1\,J$ und der maximalen Temperatur der GPU um $3,6\,\%$ bzw. $2,7 K$ erzielt. Lediglich die maximale Temperatur über alle CPU-Kerne erhöht sich um $6\,\%$ bzw. $2,3\,K$. • Entwicklung von zwei Erweiterungen zur Verbesserung des dynamischen Task-Schedulings für einzelne und mehrere Prozesse, z.B. mehrere Laufzeitsysteminstanzen. Der erste Mechanismus, ein Ageing-Algorithmus, betrachtet nicht sicherheitskritische Systeme, welche Task-Prioritäten verwenden, um die unterschiedliche Bedeutung von Anwendungen darzustellen. Da es in solchen Anwendungsszenarien in Kombination mit hoher Systemauslastung zu Starvation kommen kann, passt der Mechanismus die Task-Prioritäten dynamisch an die aktuelle Auslastung und die Task-Wartezeiten an. Insgesamt erreicht dieser Mechanismus in zwei Bewertungsszenarien eine durchschnittliche Laufzeitverbesserung von $3,75\,\%$ und $3,16\,\%$ bei gleichzeitiger Reduzierung der Durchlaufzeit von Tasks mit niedrigerer Priorität um bis zu $25,67\,\%$. Der zweite Mechanismus ermöglicht die Optimierung von Schedules mehrerer Laufzeitsysteminstanzen, die parallel auf demselben Rechenknoten ausgeführt werden. Dieser Co-Scheduling-Ansatz verwendet Shared Memory zum Austausch von Informationen zwischen den Prozessen und Simulated Annealing zur Berechnung neuer Task-Schedules. In zwei Evaluierungsszenarien erzielt der Mechanismus durchschnittliche Laufzeitverbesserungen von $19,74\,\%$ und $20,91\,\%$ bzw. etwa $2,7\,s$ und $3\,s$

Effective and efficient estimation of distribution algorithms for permutation and scheduling problems.

Estimation of Distribution Algorithm (EDA) is a branch of evolutionary computation that learn a probabilistic model of good solutions. Probabilistic models are used to represent relationships between solution variables which may give useful, human-understandable insights into real-world problems. Also, developing an effective PM has been shown to significantly reduce function evaluations needed to reach good solutions. This is also useful for real-world problems because their representations are often complex needing more computation to arrive at good solutions. In particular, many real-world problems are naturally represented as permutations and have expensive evaluation functions. EDAs can, however, be computationally expensive when models are too complex. There has therefore been much recent work on developing suitable EDAs for permutation representation. EDAs can now produce state-of-the-art performance on some permutation benchmark problems. However, models are still complex and computationally expensive making them hard to apply to real-world problems. This study investigates some limitations of EDAs in solving permutation and scheduling problems. The focus of this thesis is on addressing redundancies in the Random Key representation, preserving diversity in EDA, simplifying the complexity attributed to the use of multiple local improvement procedures and transferring knowledge from solving a benchmark project scheduling problem to a similar real-world problem. In this thesis, we achieve state-of-the-art performance on the Permutation Flowshop Scheduling Problem benchmarks as well as significantly reducing both the computational effort required to build the probabilistic model and the number of function evaluations. We also achieve competitive results on project scheduling benchmarks. Methods adapted for solving a real-world project scheduling problem presents significant improvements

A new vision of approximate methods for the permutation flowshop to minimise makespan: State-of-the-art and computational evaluation

[EN] The permutation flowshop problem is a classic machine scheduling problem where n jobs must be processed on a set of m machines disposed in series and where each job must visit all machines in the same order. Many production scheduling problems resemble flowshops and hence it has generated much interest and had a big impact in the field, resulting in literally hundreds of heuristic and metaheuristic methods over the last 60 years. However, most methods proposed for makespan minimisation are not properly compared with existing procedures so currently it is not possible to know which are the most efficient methods for the problem regarding the quality of the solutions obtained and the computational effort required. In this paper, we identify and exhaustively compare the best existing heuristics and metaheuristics so the state-of-the-art regarding approximate procedures for this relevant problem is established. (C) 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.The authors are sincerely grateful to the anonymous referees, who provide very valuable comments on the earlier version of the paper. This research has been funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation, under projects "ADDRESS" (DPI2013-44461-P/DPI) and "SCHEYARD" (DPI2015-65895-R) co-financed by FEDER funds.Fernandez-Viagas, V.; Ruiz García, R.; Framinan, J. (2017). A new vision of approximate methods for the permutation flowshop to minimise makespan: State-of-the-art and computational evaluation. European Journal of Operational Research. 257(3):707-721. https://doi.org/10.1016/j.ejor.2016.09.055S707721257