High-Level Object Oriented Genetic Programming in Logistic Warehouse Optimization

Disertační práce je zaměřena na optimalizaci průběhu pracovních operací v logistických skladech a distribučních centrech. Hlavním cílem je optimalizovat procesy plánování, rozvrhování a odbavování. Jelikož jde o problém patřící do třídy složitosti NP-težký, je výpočetně velmi náročné nalézt optimální řešení. Motivací pro řešení této práce je vyplnění pomyslné mezery mezi metodami zkoumanými na vědecké a akademické půdě a metodami používanými v produkčních komerčních prostředích. Jádro optimalizačního algoritmu je založeno na základě genetického programování řízeného bezkontextovou gramatikou. Hlavním přínosem této práce je a) navrhnout nový optimalizační algoritmus, který respektuje následující optimalizační podmínky: celkový čas zpracování, využití zdrojů, a zahlcení skladových uliček, které může nastat během zpracování úkolů, b) analyzovat historická data z provozu skladu a vyvinout sadu testovacích příkladů, které mohou sloužit jako referenční výsledky pro další výzkum, a dále c) pokusit se předčit stanovené referenční výsledky dosažené kvalifikovaným a trénovaným operačním manažerem jednoho z největších skladů ve střední Evropě.This work is focused on the work-flow optimization in logistic warehouses and distribution centers. The main aim is to optimize process planning, scheduling, and dispatching. The problem is quite accented in recent years. The problem is of NP hard class of problems and where is very computationally demanding to find an optimal solution. The main motivation for solving this problem is to fill the gap between the new optimization methods developed by researchers in academic world and the methods used in business world. The core of the optimization algorithm is built on the genetic programming driven by the context-free grammar. The main contribution of the thesis is a) to propose a new optimization algorithm which respects the makespan, the utilization, and the congestions of aisles which may occur, b) to analyze historical operational data from warehouse and to develop the set of benchmarks which could serve as the reference baseline results for further research, and c) to try outperform the baseline results set by the skilled and trained operational manager of the one of the biggest warehouses in the middle Europe.

Digital Ecosystems: Ecosystem-Oriented Architectures

We view Digital Ecosystems to be the digital counterparts of biological ecosystems. Here, we are concerned with the creation of these Digital Ecosystems, exploiting the self-organising properties of biological ecosystems to evolve high-level software applications. Therefore, we created the Digital Ecosystem, a novel optimisation technique inspired by biological ecosystems, where the optimisation works at two levels: a first optimisation, migration of agents which are distributed in a decentralised peer-to-peer network, operating continuously in time; this process feeds a second optimisation based on evolutionary computing that operates locally on single peers and is aimed at finding solutions to satisfy locally relevant constraints. The Digital Ecosystem was then measured experimentally through simulations, with measures originating from theoretical ecology, evaluating its likeness to biological ecosystems. This included its responsiveness to requests for applications from the user base, as a measure of the ecological succession (ecosystem maturity). Overall, we have advanced the understanding of Digital Ecosystems, creating Ecosystem-Oriented Architectures where the word ecosystem is more than just a metaphor.Comment: 39 pages, 26 figures, journa