Új projekt ütemezési módszerek a termelés-tervezés támogatására = New project scheduling approaches for production planning

Munkákat az motiválta, hogy az általános erőforrás-korlátos projekt ütemezési probléma olyan új modelljeit és megoldási módszereit dolgozzuk ki, melyek megfelelnek a termelés-tervezés és -ütemezés aktuális, ipari gyakorlat által is támasztott követelményeinek. A kutatás során a következő fő eredményeket értük el: 1. Új modelleket és megoldó algoritmusokat dolgoztunk ki a változó intenzitású tevékenységekkel történő erőforrás-korlátos projekt ütemezés témájában. 2. Nagyméretű korlátozás programozási és korlátozás-alapú ütemezési feladatok megoldására dolgoztunk ki olyan általános módszereket, melyek kihasználva a gyakorlati feladatokra jellemző strukturális sajátosságokat jelentősen növelik a megoldó hatékonyságát. 3. A fenti modellek és megoldó módszerek alkalmazásával megvalósítottunk egy közös modellen alapuló, ám a részletezettség (ún. aggregáltság) eltérő szintjein működő hierarchikus termeléstervező és -ütemező rendszert. 4. A termeléstervezés és -ütemezés terén elért eredményeket termelési hálózatokra is kiterjesztettük: autonóm gyártó és beszállító felek közt működő kooperatív tervezési modellt dolgoztunk ki, amely biztosítja a gyártó anyagellátását. | Our research was focused on advanced production planning and scheduling models and methods that were able to meet real industrial requirements. This called for generic resource-constrained project scheduling models with strong representative power on the hand, and efficient solution techniques on the other hand. 1. We have developed a novel approach to modeling and solving production planning problems that unifies the capacity and the material flow oriented aspects of planning. Orders are modeled as projects comprising of networks of variable-intensity activities that compete for limited resources. 2. For solving detailed production scheduling problems we have taken a constraint programming approach and developed new methods that exploit the hidden structural properties of large, real-life job-shop scheduling problems. It was proven that these methods reduced the search space drastically and improved the performance of constraint solvers. 3. Based on the above results, we developed a pilot production planner and scheduler system. The planning and scheduling levels are integrated by a new aggregation method that warrants for the executability of high-level production plans on the detailed level of scheduling. 4. The results in production planning and scheduling were extended to the management of production networks, where a cooperative customer-supplier planning model has been elaborated for supporting material supply at the lowest possible costs

Working Notes from the 1992 AAAI Spring Symposium on Practical Approaches to Scheduling and Planning

The symposium presented issues involved in the development of scheduling systems that can deal with resource and time limitations. To qualify, a system must be implemented and tested to some degree on non-trivial problems (ideally, on real-world problems). However, a system need not be fully deployed to qualify. Systems that schedule actions in terms of metric time constraints typically represent and reason about an external numeric clock or calendar and can be contrasted with those systems that represent time purely symbolically. The following topics are discussed: integrating planning and scheduling; integrating symbolic goals and numerical utilities; managing uncertainty; incremental rescheduling; managing limited computation time; anytime scheduling and planning algorithms, systems; dependency analysis and schedule reuse; management of schedule and plan execution; and incorporation of discrete event techniques

Novel models and algorithms for integrated production planning and scheduling

This thesis is concerned with production planning and scheduling in make-to-order manufacturing system. We seek effective modelling and efficient solution techniques that can help increase the productivity and the service level of an enterprise, together with reducing production costs, by supporting the management to make smarter decisions on these two levels of the planning hierarchy. In th

On the completability of mutually orthogonal Latin rectangles

This thesis examines the completability of an incomplete set of m-row orthogonal Latin rectangles (MOLRm) from a set theoretical viewpoint. We focus on the case of two rows, i.e. MOLR2, and define its independence system (IS) and the associated clutter of bases, which is the collection of all MOLR2. Any such clutter gives rise to a unique clutter of circuits which is the collection of all minimal dependent sets. To decide whether an incomplete set of MOLR2 is completable, it suffices to show that it does not contain a circuit therefore full knowledge of the clutter of circuits is needed. For the IS associated with 2-row orthogonal Latin rectangles (OLR2) we establish a methodology based on the notion of an availability matrix to fully characterise the corresponding clutter of circuits. We prove that..

A combinatorial approach to orthogonal placement problems

liegt nicht vor!Wir betrachten zwei Familien von NP-schwierigen orthogonalen Platzierungsproblemen aus dem Bereich der Informationsvisualisierung von einem theoretischen und praktischen Standpunkt aus. Diese Arbeit enthält ein gemeinsames kombinatorisches Gerüst für Kompaktierungsprobleme aus dem Bereich des orthogonalen Graphenzeichnens und Beschriftungsprobleme von Punktmengen aus dem Gebiet der Computer-Kartografie. Bei den Kompaktierungsproblemen geht es darum, eine gegebene dimensionslose Beschreibung der orthogonalen Form eines Graphen in eine orthogonale Gitterzeichnung mit kurzen Kanten und geringem Flächenverbrauch zu transformieren. Die Beschriftungsprobleme haben zur Aufgabe, eine gegebene Menge von rechteckigen Labels so zu platzieren, dass eine lesbare Karte entsteht. In einer klassischen Anwendung repräsentieren die Punkte beispielsweise Städte einer Landkarte, und die Labels enthalten die Namen der Städte. Wir präsentieren neue kombinatorische Formulierungen für diese Probleme und verwenden dabei eine pfad- und kreisbasierte graphentheoretische Eigenschaft in einem zugehörigen problemspezifschen Paar von Constraint-Graphen. Die Umformulierung ermöglicht es uns, exakte Algorithmen für die Originalprobleme zu entwickeln. Umfassende experimentelle Studien mit Benchmark-Instanzen aus der Praxis zeigen, dass unsere Algorithmen, die auf linearer Programmierung beruhen, in der Lage sind, große Instanzen der Platzierungsprobleme beweisbar optimal und in kurzer Rechenzeit zu lösen. Ferner kombinieren wir die Formulierungen für Kompaktierungs- und Beschriftungsprobleme und präsentieren einen exakten algorithmischen Ansatz für ein Graphbeschriftungsproblem. Oftmals sind unsere neuen Algorithmen die ersten exakten Algorithmen für die jeweilige Problemvariante

A combinatorial approach to orthogonal placement problems

liegt nicht vor!Wir betrachten zwei Familien von NP-schwierigen orthogonalen Platzierungsproblemen aus dem Bereich der Informationsvisualisierung von einem theoretischen und praktischen Standpunkt aus. Diese Arbeit enthält ein gemeinsames kombinatorisches Gerüst für Kompaktierungsprobleme aus dem Bereich des orthogonalen Graphenzeichnens und Beschriftungsprobleme von Punktmengen aus dem Gebiet der Computer-Kartografie. Bei den Kompaktierungsproblemen geht es darum, eine gegebene dimensionslose Beschreibung der orthogonalen Form eines Graphen in eine orthogonale Gitterzeichnung mit kurzen Kanten und geringem Flächenverbrauch zu transformieren. Die Beschriftungsprobleme haben zur Aufgabe, eine gegebene Menge von rechteckigen Labels so zu platzieren, dass eine lesbare Karte entsteht. In einer klassischen Anwendung repräsentieren die Punkte beispielsweise Städte einer Landkarte, und die Labels enthalten die Namen der Städte. Wir präsentieren neue kombinatorische Formulierungen für diese Probleme und verwenden dabei eine pfad- und kreisbasierte graphentheoretische Eigenschaft in einem zugehörigen problemspezifschen Paar von Constraint-Graphen. Die Umformulierung ermöglicht es uns, exakte Algorithmen für die Originalprobleme zu entwickeln. Umfassende experimentelle Studien mit Benchmark-Instanzen aus der Praxis zeigen, dass unsere Algorithmen, die auf linearer Programmierung beruhen, in der Lage sind, große Instanzen der Platzierungsprobleme beweisbar optimal und in kurzer Rechenzeit zu lösen. Ferner kombinieren wir die Formulierungen für Kompaktierungs- und Beschriftungsprobleme und präsentieren einen exakten algorithmischen Ansatz für ein Graphbeschriftungsproblem. Oftmals sind unsere neuen Algorithmen die ersten exakten Algorithmen für die jeweilige Problemvariante

Global Optimisation for Energy System

The goal of global optimisation is to find globally optimal solutions, avoiding local optima and other stationary points. The aim of this thesis is to provide more efficient global optimisation tools for energy systems planning and operation. Due to the ongoing increasing of complexity and decentralisation of power systems, the use of advanced mathematical techniques that produce reliable solutions becomes necessary. The task of developing such methods is complicated by the fact that most energy-related problems are nonconvex due to the nonlinear Alternating Current Power Flow equations and the existence of discrete elements. In some cases, the computational challenges arising from the presence of non-convexities can be tackled by relaxing the definition of convexity and identifying classes of problems that can be solved to global optimality by polynomial time algorithms. One such property is known as invexity and is defined by every stationary point of a problem being a global optimum. This thesis investigates how the relation between the objective function and the structure of the feasible set is connected to invexity and presents necessary conditions for invexity in the general case and necessary and sufficient conditions for problems with two degrees of freedom. However, nonconvex problems often do not possess any provable convenient properties, and specialised methods are necessary for providing global optimality guarantees. A widely used technique is solving convex relaxations in order to find a bound on the optimal solution. Semidefinite Programming relaxations can provide good quality bounds, but they suffer from a lack of scalability. We tackle this issue by proposing an algorithm that combines decomposition and linearisation approaches. In addition to continuous non-convexities, many problems in Energy Systems model discrete decisions and are expressed as mixed-integer nonlinear programs (MINLPs). The formulation of a MINLP is of significant importance since it affects the quality of dual bounds. In this thesis we investigate algebraic characterisations of on/off constraints and develop a strengthened version of the Quadratic Convex relaxation of the Optimal Transmission Switching problem. All presented methods were implemented in mathematical modelling and optimisation frameworks PowerTools and Gravity