Estudio comparativo de técnicas de optimización para la actualización de modelos de elementos finitos: aplicación de los algoritmos HS y GA para la actualización de una pasarela

Universidad de Sevilla. Máster en Ingeniería de Caminos, Canales y Puerto

Estudio comparativo de algoritmos de agrupación basados en la ley de gravitación universal aplicados a la segmentación de imágenes

Esta investigación tuvo como objetivo principal resolver el problema de la segmentación de imágenes a través del uso del algoritmo de agrupación basados en la ley de gravitación universal llamado “Algoritmo de búsqueda gravitacional”, se realizó un análisis comparativo entre los resultados obtenidos por este y los obtenidos por los algoritmos de agrupación “convencionales”, cuyo propósito fue evaluar si este resuelve las debilidades identificadas en los algoritmos convencionales para este campo de aplicación.This study's main objective was to solve the problem of image segmentation through the use of clustering algorithms based on the law of universal gravitation called "gravitational search algorithm with heuristics" and a comparative analysis of the results was carried out by this and those obtained by conventional algorithms, whose purpose was to assess whether this resolves the weaknesses identified in conventional algorithms for this field of application

JPEG encoder hardware software partitioning using stochastic hill climbing optimization technique

La partición hardware/software es una etapa clave dentro del proceso de co-diseño de los sistemas embebidos. En esta etapa se decide qué componentes serán implementados como co-procesadores de hardware y qué componentes serán implementados en un procesador de propósito general. La decisión es tomada a partir de la exploración del espacio de diseño, evaluando un conjunto de posibles soluciones para establecer cuál de estas es la que mejor balance logra entre todas las métricas de diseño. Para explorar el espacio de soluciones, la mayoría de las propuestas, utilizan algoritmos metaheurísticos; destacándose los Algoritmos Genéticos, Recocido Simulado. Esta decisión, en muchos casos, no es tomada a partir de análisis comparativos que involucren a varios algoritmos sobre un mismo problema. En este trabajo se presenta la aplicación de los algoritmos: Escalador de Colinas Estocástico y Escalador de Colinas Estocástico con Reinicio, para resolver el problema de la partición hardware/software. Para validar el empleo de estos algoritmos se presenta la aplicación de este algoritmo sobre un caso de estudio, en particular la partición hardware/software de un codificador JPEG. En todos los experimentos es posible apreciar que ambos algoritmos alcanzan soluciones comparables con las obtenidas por los algoritmos utilizados con más frecuencia.Hardware/software partitioning is a key task for embedded system co-design. The goal of this task is to decide which components of an application will be executed in a general purpose processor (software) and which ones on a specific hardware. To support this decision a design space exploration is executed, by the evaluation of several solutions to establish the best trade-off reached. To accomplish this task, metaheuristics algorithms are used by the most proposals; highlighting Genetic Algorithms and Simulated Annealing. Many times this decision is not taken by a comparative study over several algorithms. In this article the application of Stochastic Hill Climbing and Restart Stochastic Hill Climbing for solving the hardware/software partitioning problem is presented. A case study of JPEG encoder is presented. The results show that comparable solutions are reached by those algorithms

Mejoramiento del sistema de ruteo vehicular en la recolección de basura en el distrito de Morales, aplicando un algoritmo metaheurístico.

El presente estudio tuvo como objetivo central mejorar el sistema de ruteo vehicular en la recolección de basura del Distrito de Morales mediante la aplicación de un Algoritmo Metaheurístico. La metodología utilizada fue investigación del tipo aplicada, a un nivel de investigación experimental, la investigación es del tipo de diseño pretest pos-test de un solo grupo, que se encuentran ubicado dentro del diseño preexperimental. Se aplicó la técnica de la encuesta y la observación directa, además de la revisión bibliográfica. La población objeto de estudio fueron los habitantes del Distrito de Morales y el personal del área de Gestión Ambiental de la Municipalidad Distrital de Morales, conformada por 12 personas, es la unidad encargada de la gestión de residuos sólidos. Los resultados se procesaron a través del Software SPSS. Como resultado se obtuvo la deficiente gestión de los desechos sólidos domiciliarios por parte de la Municipalidad. Concluyendo, para dar respuesta al problema se diseñó una propuesta basada en un algoritmo metaheurístico, que, al ser aplicado, generó de manera eficiente y eficaz una ruta de recojo, donde se observó ahorro en los tiempos, mejoró el horario de trabajo en el área de Gestión Ambiental de la Municipalidad Distrital de Morales, así como el ahorro del combustible que regularmente se gastaba en los ruteos anteriores.The main objective of this study was to improve the vehicular routing system for garbage collection of the District of Morales through the application of a Metaheuristic Algorithm. The methodology used was applied research, at an experimental research level, the research is of the pretest-post-test design type of a single group, which is located within the pre-experimental design. The survey technique and direct observation were applied, in addition to the bibliographic review. The target population was the residents of the District of Morales and the staff of the Environmental Management area of the District Municipality of Morales, consisting of 12 people, which is the unit in charge of solid waste management. The results were processed using SPSS software. The result was the deficient management of household solid waste by the Municipality. In conclusion, in response to the problem, a proposal was designed based on a metaheuristic algorithm, which, once applied, efficiently and effectively generated a collection route, where time savings were observed, and improved the work schedule of the Environmental Management area of the District Municipality of Morales, as well as saving the fuel that was regularly used in the previous routes

Técnicas de inteligencia artificial aplicadas a problemas científico-tecnológicos

Cada vez es más intensivo el uso de técnicas de inteligencia artificial en la mayoría de las actividades humanas y en particular, en el área científicotecnológico. Algunas de las áreas, que muestran tanto la diversidad de campos a los que pueden aplicarse como la utilidad que pueden alcanzar, son: Bioinformática, Robótica, Tecnología de los alimentos y Recuperación de información. Una de las tareas más requeridas es la generación automática de modelos que resuman las características que debe cumplir un elemento para pertenecer a una determinada categoría, tarea que se conoce como clasificación automática. Los métodos computacionales desarrollados para tal fin forman parte de lo que se conoce como Aprendizaje Automatizado (Machine Learning). Otra tarea importante es la optimización de funciones, en las últimas décadas diferentes tipos de algoritmos de optimización han sido desarrollados para resolver una gran cantidad de problemas. El principal desafío radica en problemas que presentan una función objetivo altamente no lineal y no convexa, esto dificulta garantizar la localización del mínimo global. Por lo tanto, la necesidad de encontrar nuevas técnicas que proporcionen un mejor desempeño en este tipo de problemas sigue aún vigente y hacen de esto un campo excitante para trabajar.Eje: Agentes y Sistemas Inteligentes.Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Problemas de conformación de lotes con ruteo en el acomodo y la preparación de pedidos considerando K equipos heterogéneos

Esta tesis doctoral tiene como objetivo modelar problemas de conformación de lotes con ruteo en el acomodo y la preparación de pedidos. En la preparación de pedidos, se modeló un problema que considera K equipos de materiales (EMMateriales) heterogéneos, n productos, m posiciones de almacenamiento y la condición de disponibilidad del inventario, lo cual permite superar las limitaciones detectadas en la literatura científica. De otra parte, al revisar el estado del arte del acomodo no se identificaron problemas que abordan la formación de lotes con ruteo, sino que únicamente solucionan el problema de asignación de posiciones de almacenamiento (Slotting). Para solucionar la conformación de lotes en cada uno de los problemas modelados, se desarrollaron reglas de prioridad y metaheurísticos basados en búsqueda local inteligente. En tanto, para resolver el ruteo se modelaron metaheurísticos de búsqueda tabú híbridos con estrategias de intensificación y diversificación. Las reglas y metaheurísticos para cada problema, se integraron a un WMS (Warehouse Management System) y fueron modelados considerando las características y restricciones particulares de estas operaciones del Centro de Distribución (CEDI). Diseños de experimentos (Designs of Experiment_DoE) de parcelas divididas no sólo fueron implementados para validar los problemas modelados sino también para realizar un análisis numérico exhaustivo que permitió identificar las combinaciones de niveles de los factores significativos que generan los menores tiempos promedios totales y la mayor eficiencia en el acomodo y la preparación de pedidos. El uso de diseños de parcelas divididas puede considerarse un aporte metodológico al estado del arte, ya que este enfoque no fue detectado en la literatura para resolver este tipo de problemas. A partir del análisis experimental se identificó que los metaheurísticos para la formación de lotes, INS (Intelligent Neighboorhood Search) y PNS (Picking Neighboorhood Search), generaron las mejores soluciones para el acomodo y la preparación de pedidos. De otra parte, los metaheurísticos híbridos RABTIN (Ruteo acomodo búsqueda tabú intensificación) y RUPBTDI (Ruteo preparación de pedidos búsqueda tabú diversificación) 3-Opt Inserción produjeron las mejores soluciones para el ruteo de estas operaciones.Abstract: The aim of doctoral thesis is to model and valid the order batching and routing problem in the putaway and picking operation. In the picking operation was modelled a problem, took in account K Material Handling Equipment, n products, m storage locations and a condition of available inventory. This approach contributed to overcome the gaps detected in the scientific literature. On the other hand, a significant contribution to the knowledge was achieved in the putaway operation since the batching and routing problems had not been detected in the systematic literature review (SLR) results. This is raised because the slotting problem was only approach identified for the putaway operation in the scientific literature. Priority rules and metaheuristics based on intelligent local search were developed to solve the order batching component in each modelled problem. Meanwhile, hybrid tabu search metaheuristics with intensification and diversification strategies were implemented to sort out routing component in the putaway and picking problem. In addition, the priority rules and metaheuristics developed not only were integrated a WMS (Warehouse Management System) but these were modelled considering the specific characteristics and constrains of the putaway and picking operation. A DOE (Design of Experiment) named Split Plot not only was implemented to valid the modelled problems but also performed an exhaustive numeric analysis, enabled to identify the combination of significant factors levels that generated the shortest average times and the higher efficiency in the putaway and picking operation. Split plot design could be considered a methodological contribution to the state of the art since this approach was not identified in the scientific literature for solving is kind of problems. Based on results of experiments it was detected that INS (Intelligent Neighboorhood Search) and PNS (Picking Neighboorhood Search) metaheuristics generated the best solutions for solving the order batching component in the putaway and picking operation. Meanwhile, the hybrid metaheuristics called RABTIN (Putaway routing using intensification strategy with tabu serach) and RUPBTDI (Picking routing using diversification strategy with tabu search) 3-Opt produced the best solution for sorting out the routing component of these operations.Doctorad

Optimización de los procesos operativos en Logística y Servicios Capital S.A.

El presente proyecto expone la propuesta de un modelo de gestión logística enfocado a la optimización de los procesos operativos de la empresa transportadora L&S Capital S.A. para solucionar las fallas operativas que se encuentran afectando seriamente la calidad de su servicio al cliente y garantizar el mejoramiento continuo en sus operaciones. Para la elaboración del modelo se efectuó un diagnóstico preliminar de los procesos, tipos de servicios, recursos, nivel de servicio inicial y problemáticas presentadas, seguido del análisis general basado en la información propia de la compañía, observación directa e información obtenida del cliente, con el fin de comparar el escenario actual con el deseado. Posteriormente se analizaron las variables presentes en dichos procesos y se definieron oportunidades de mejora las cuales fueron implementadas de acuerdo a la factibilidad informada por la gerencia de la compañía o propuestas para consideración de la misma por medio de herramientas de simulación, finalmente se presentan resultados de acciones de mejora implementadas y recomendaciones finales. .The following Project propounds a logistics management model focused on the operational processes’ optimization at L&S Capital S.A common carrier. In order to solve operational failures, which affect seriously customer service quality. Also guarantee continuous improvement. At first, a diagnosis was done checking operational processes and their difficulties, resources, types of services and initial level of service. Then, company’s previous information, direct observation and data taken from customers and from diagnosis were analyzed to compare present situation with the target one. Subsequently, improvement opportunities were defined and executed according to feasibility informed by Company Management, besides this, proposals of simulation tools were presented. Finally results came out along implemented improvement actions and final recommendations

Modelamiento eficiente de la preparación de pedidos en un almacén usando un metaheurístico de Búsqueda Tabú

En esta tesis se modela un metaheurístico de Búsqueda Tabú que facilita la resolución del problema de programación de la preparación de pedidos en un almacén, considerando los tiempos de entrega de las órdenes. Para lograrlo, se minimiza la tardanza total de las ordenes teniendo en cuenta para el cálculo de los tiempos de procesamiento, variables tales como: k equipos de manejo de materiales heterogéneos, n productos, m posiciones de almacenamiento y actualización del nivel de inventario. Al comparar los resultados obtenidos entre el metaheurístico desarrollado y la regla de priorización Earliest Due Date (EDD), a través, de una prueba de hipótesis, se observa que el valor de la tardanza total promedio obtenida con el metaheurístico, es menor con un nivel de confianza del 95%, lo que nos permite inferir que se obtiene un mejor desempeño en el almacén al usar el modelo propuesto en esta tesis.Abstract: This thesis presents a Tabu Search metaheuristic facilitating problem resolution scheduling order picking in a warehouse, considering the time of delivery of orders is modeled. To achieve this, the total delay of orders is minimized taking into account for the calculation of processing times, variables such as: k handling equipment heterogeneous materials, products n, m storage locations and update inventory level. By comparing the results obtained between the metaheuristic developed and the rule of prioritization Earliest Due Date (EDD) through of a hypothesis test, it is observed that the value of the total average delay obtained with the metaheuristic is less with a level 95% confidence, which allows us to infer that perform better in store when using the model proposed in this thesis is obtainedMaestrí

Application of Genetic Algorithms Technique in the Generation of Academic Schedules

This paper presents an application to solve the problem of low efficiency in the generation of academic schedules for an educational institution through metaheuristic techniques. The agile SCRUM methodology was used for the planning and development of the system, in addition a sample of four processes for the evaluation of system efficiency was determined. In the planning phase, 15 user stories, 13 technical stories and 19 system sprints were identified. In the development phase the design of the architecture, interfaces, database was carried out. The process for working the genetic algorithms in the generation of schedules through the processes of initialization, selection, crossing, mutation and recombination was carried out until compliance with an objective function thus obtaining an academic schedule with the conditions that the educational institution requires. To evaluate the efficiency of the system, the ISO/ IEC 25010 standard was used through the sub-characteristics of time behavior and resource utilization. The results obtained in time behavior reveal that with the use of the system it is reduced by 99.12%, compared to the manual processes thus showing a total efficiency of 93.75%. Resumen. Este trabajo presenta una aplicación para resolver el problema de la poca eficiencia en la generación de horarios académicos para una institución educativa    a través de técnicas metaheurísticas. Se utilizó la metodología ágil SCRUM para la planificación y desarrollo del sistema, además se determinó una muestra de cuatro procesos para la evaluación de eficiencia del sistema. En la fase de planificación se identificaron 15 historias de usuario, 13 historias técnicas y 19 sprints del sistema. En la fase de desarrollo se realizó el diseño de la arquitectura, interfaces, base de datos, además se señaló el proceso de como los algoritmos genéticos trabajan en  la generación de horarios mediante los procesos de inicialización, selección, cruce, mutación y recombinación hasta cumplir con una función objetivo obteniendo así   un horario académico con las condiciones que la institución educativa requiere.  Para evaluar la eficiencia del sistema se utilizó la norma ISO/IEC 25010 a través de las subcaracterísticas de comportamiento de tiempos y utilización de recursos. Los resultados obtenidos en cuanto a tiempos revelan que con el uso del sistema se reduce en un 99.12% en comparación a los procesos manuales, mostrando así una eficiencia total del 93.75%

Estado del arte y análisis de métodos de optimización de recursos en plantas de producción

La Programación de la Producción consiste en la asignación de los recursos disponibles de una manera eficiente. Es fundamental obtener soluciones de calidad, que permitan aprovechar al máximo estos recursos y de esta manera aumentar la competitividad de la empresa. Cuando el problema de asignación de recursos tiene tamaño real, abordar este tipo de problemas de manera exacta no es factible. Debido a esto, los métodos de optimización aproximados cobran cada vez mayor importancia e interés. En concreto, los Algoritmos Genéticos son perfectamente adaptables al problema de programación de la producción y obtienen soluciones de alta calidad en tiempos razonables.Departamento de Ciencias de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica, Expresión Gráfica en la Ingeniería, Ingeniería Cartográfica, Geodesia y Fotogrametría, Ingeniería Mecánica e Ingeniería de los Procesos de FabricaciónGrado en Ingeniería en Electrónica Industrial y Automátic