12 research outputs found

    Longterm schedule optimization of an underground mine under geotechnical and ventilation constraints using SOT

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    Long-term mine scheduling is complex as well time and labour intensive. Yet in the mainstream of the mining industry, there is no computing program for schedule optimization and, in consequence, schedules are still created manually. The objective of this study was to compare a base case schedule generated with the Enhanced Production Scheduler (EPS®) and an optimized schedule generated with the Schedule Optimization Tool (SOT). The intent of having an optimized schedule is to improve the project value for underground mines. This study shows that SOT generates mine schedules that improve the Net Present Value (NPV) associated with orebody extraction. It does so by means of systematically and automatically exploring the options to vary the sequence and timing of mine activities, subject to constraints. First, a conventional scheduling method (EPS®) was adopted to identify a schedule of mining activities that satisfied basic sets of constraints, including physical adjacencies of mining activities and operational resource capacity. Additional constraint scenarios explored were geotechnical and ventilation, which negatively effect development rates. Next, the automated SOT procedure was applied to determine whether the schedules could be improved upon. It was demonstrated that SOT permitted the rapid re-assessment of project value when new constraint scenarios were applied. This study showed that the automated schedule optimization added value to the project every time it was applied. In addition, the reoptimizing and re-evaluating was quickly achieved. Therefore, the tool used in this research produced more optimized schedules than those produced using conventional scheduling methods.Master of Applied Science (MASc) in Natural Resources Engineerin

    La métaheuristique CAT pour le design de réseaux logistiques déterministes et stochastiques

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    De nos jours, les entreprises d’ici et d’ailleurs sont confrontées à une concurrence mondiale sans cesse plus féroce. Afin de survivre et de développer des avantages concurrentiels, elles doivent s’approvisionner et vendre leurs produits sur les marchés mondiaux. Elles doivent aussi offrir simultanément à leurs clients des produits d’excellente qualité à prix concurrentiels et assortis d’un service impeccable. Ainsi, les activités d’approvisionnement, de production et de marketing ne peuvent plus être planifiées et gérées indépendamment. Dans ce contexte, les grandes entreprises manufacturières se doivent de réorganiser et reconfigurer sans cesse leur réseau logistique pour faire face aux pressions financières et environnementales ainsi qu’aux exigences de leurs clients. Tout doit être révisé et planifié de façon intégrée : sélection des fournisseurs, choix d’investissements, planification du transport et préparation d’une proposition de valeur incluant souvent produits et services au fournisseur. Au niveau stratégique, ce problème est fréquemment désigné par le vocable « design de réseau logistique ». Une approche intéressante pour résoudre ces problématiques décisionnelles complexes consiste à formuler et résoudre un modèle mathématique en nombres entiers représentant la problématique. Plusieurs modèles ont ainsi été récemment proposés pour traiter différentes catégories de décision en matière de design de réseau logistique. Cependant, ces modèles sont très complexes et difficiles à résoudre, et même les solveurs les plus performants échouent parfois à fournir une solution de qualité. Les travaux développés dans cette thèse proposent plusieurs contributions. Tout d’abord, un modèle de design de réseau logistique incorporant plusieurs innovations proposées récemment dans la littérature a été développé; celui-ci intègre les dimensions du choix des fournisseurs, la localisation, la configuration et l’assignation de mission aux installations (usines, entrepôts, etc.) de l’entreprise, la planification stratégique du transport et la sélection de politiques de marketing et d’offre de valeur au consommateur. Des innovations sont proposées au niveau de la modélisation des inventaires ainsi que de la sélection des options de transport. En deuxième lieu, une méthode de résolution distribuée inspirée du paradigme des systèmes multi-agents a été développée afin de résoudre des problèmes d’optimisation de grande taille incorporant plusieurs catégories de décisions. Cette approche, appelée CAT (pour collaborative agent teams), consiste à diviser le problème en un ensemble de sous-problèmes, et assigner chacun de ces sous-problèmes à un agent qui devra le résoudre. Par la suite, les solutions à chacun de ces sous-problèmes sont combinées par d’autres agents afin d’obtenir une solution de qualité au problème initial. Des mécanismes efficaces sont conçus pour la division du problème, pour la résolution des sous-problèmes et pour l’intégration des solutions. L’approche CAT ainsi développée est utilisée pour résoudre le problème de design de réseaux logistiques en univers certain (déterministe). Finalement, des adaptations sont proposées à CAT permettant de résoudre des problèmes de design de réseaux logistiques en univers incertain (stochastique)

    Domain-independent local search for linear integer optimization

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    Integer and combinatorial optimization problems constitute a major challenge for algorithmics. They arise when a large number of discrete organizational decisions have to be made, subject to constraints and optimization criteria. This thesis describes and investigates new domain-independent local search strategies for linear integer optimization. We introduce WSAT(OIP), an integer local search method which operates on an algebraic problem representation. WSAT(OIP) generalizes Walksat, a successful local search procedure for propositional satisfiability (SAT), to more expressive constraint systems. For this purpose, we introduce over-constrained integer programs (OIPs), a constraint class which is closely related to integer programs. OIP allows for a natural generalization of the principles of SAT local search to integer optimization. Further, it will be shown that OIPs are a special case of integer linear programs and permit combinations with linear programming for bound computation, initialization by rounding, search space reduction, and feasibility testing. The representation is similar enough to integer programs to make use of existing algebraic modeling languages as front-end to a local search solver. To improve performance on realistic problems, WSAT(OIP) incorporates strategies from Tabu Search. We experimentally investigate WSAT(OIP) for a variety of realistic integer optimization problems from the domains of time tabling, sports scheduling, radar surveillance, course assignment, and capacitated production planning. The experimental design examines efficiency, scaling (with increasing problem size and constrainedness), and robustness. The results demonstrate that integer local search can outperform or compete with state-of-the-art integer programming (IP) branch-and-bound and constraint programming (CP) approaches to these problems in finding near-optimal solutions. Key findings of our empirical study include that integer local search is able to solve difficult constraint problems from time-tabling and sports scheduling when cast into a 0-1 representation, which are beyond the scope of IP branch-and-bound strategies and for which devising robust constraint programs is a non-trivial task. For several realistic optimization problems (0-1 integer and finite domain) we show that integer local search exhibits graceful runtime scaling with increasing problem size and constrainedness. It can therefore significantly outperform IP branch-and-bound strategies on large or tightly constrained problems in finding near-optimal solutions. The problems under consideration are mostly beyond the limitations of a previous general-purpose simulated annealing strategy for 0-1 integer programs.Ganzzahlige und kombinatorische Optimierungsprobleme stellen eine schwierige Herausforderung im Gebiet der Algorithmen dar. Sie treten auf, wenn eine große Anzahl diskreter organisatorischer Entscheidungen unter Berücksichtigung von Constraints und Optimierungskriterien zu treffen sind. Diese Arbeit beschreibt und untersucht neue, domänenunabhängige Strategien der lokalen Suche zur ganzzahligen linearen Optimierung. Wir beschreiben WSAT(OIP), eine Strategie "ganzzahliger lokaler Suche';, die auf einer algebraischen Problemrepräsentation operiert. WSAT(OIP) verallgemeinert Walksat, eine erfolgreiche Prozedur lokaler Suche für das Erfüllbarkeitsproblem der Aussagenlogik (SAT), auf ausdrucksstärkere Constraint-Systeme. Für diesen Zweck führen wir die Klasse der "Over-constrained Integer Programs';(OIPs) ein, eine Constraint-Klasse, die eng mit ganzzahligen Programmen verwandt ist. OIPs erlauben einerseits eine natürliche Verallgemeinerung der Prinzipien von lokaler Suche für SAT. Andererseits sind sie ein Spezialfall der ganzzahligen linearen Programme und ermöglichen die Kombination mit linearer Programmierung zur Berechnung von Schranken, Initialisierung durch Rundung, Suchraum-Reduktion und für Gültigkeits-Tests. OIPs sind ganzzahligen Programmen ähnlich, so daß existierende algebraische Modellierungssprachen als Eingabeschnittstelle für einen Problemlöser benutzt werden können, der auf lokaler Suche basiert. Um die Performanz auf realistischen Problemen zu verbessern, ist WSAT(OIP) mit Strategien der Tabu-Suche ausgestattet. Wir führen eine experimentelle Untersuchung von WSAT(OIP) auf einer Reihe von realistischen ganzzahligen Constraint- und Optimierungsproblemen durch. Die Probleme stammen aus den Domänen Zeitplan-Erstellung, Sport-Ablaufplanung, Radar- Überwachung, Kurs-Zuteilung und Produktions-Planung. Das experimentelle Design untersucht Effizienz, Skalierung mit zunehmender Problemgröße und stärkeren Constraints sowie Robustheit. Die Ergebnisse zeigen, daß ganzzahlige lokale Suche bezüglich Performanz auf diesen Problemklassen zeitgemäße Ansätze der ganzzahligen Programmierung und der Constraint-Programmierung beim Finden nahe-optimaler Lösungen schlägt oder mit ihnen konkurriert. Kernergebnisse der empirischen Untersuchung sind, daß ganzzahlige lokale Suche in der Lage ist, schwierige Constraint-Probleme der Zeitplan-Erstellung und Sport-Ablaufplanung in einer 0-1 Repräsentation zu lösen, die außerhalb der Grenzen der ganzzahligen linearen Programmierung liegen, und für die die Entwicklung eines robustes Constraint-Programms eine nicht-triviale Aufgabe darstellt. Für mehrere realistische Optimierungsprobleme (ganzzahlig 0-1 und endliche Bereiche)zeigen wir, daß ganzzahlige lokale Suche eine günstige Skalierung der Laufzeit mit zunehmender Problemgröße und Constrainedness aufweist. Dadurch zeigt das Verfahren auf großen Problemen und auf Problemen mit starken Constraints deutlich bessere Performanz für das Finden nahe-Lösungen als die Branch-and-Bound Strategie der ganzzahligen Programmierung. Die untersuchten Probleme liegen zumeist außerhalb der Grenzen einer existierenden Simulated Annealing Strategie für allgemeine lineare 0-1 Programme

    Domain-independent local search for linear integer optimization

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    Integer and combinatorial optimization problems constitute a major challenge for algorithmics. They arise when a large number of discrete organizational decisions have to be made, subject to constraints and optimization criteria. This thesis describes and investigates new domain-independent local search strategies for linear integer optimization. We introduce WSAT(OIP), an integer local search method which operates on an algebraic problem representation. WSAT(OIP) generalizes Walksat, a successful local search procedure for propositional satisfiability (SAT), to more expressive constraint systems. For this purpose, we introduce over-constrained integer programs (OIPs), a constraint class which is closely related to integer programs. OIP allows for a natural generalization of the principles of SAT local search to integer optimization. Further, it will be shown that OIPs are a special case of integer linear programs and permit combinations with linear programming for bound computation, initialization by rounding, search space reduction, and feasibility testing. The representation is similar enough to integer programs to make use of existing algebraic modeling languages as front-end to a local search solver. To improve performance on realistic problems, WSAT(OIP) incorporates strategies from Tabu Search. We experimentally investigate WSAT(OIP) for a variety of realistic integer optimization problems from the domains of time tabling, sports scheduling, radar surveillance, course assignment, and capacitated production planning. The experimental design examines efficiency, scaling (with increasing problem size and constrainedness), and robustness. The results demonstrate that integer local search can outperform or compete with state-of-the-art integer programming (IP) branch-and-bound and constraint programming (CP) approaches to these problems in finding near-optimal solutions. Key findings of our empirical study include that integer local search is able to solve difficult constraint problems from time-tabling and sports scheduling when cast into a 0-1 representation, which are beyond the scope of IP branch-and-bound strategies and for which devising robust constraint programs is a non-trivial task. For several realistic optimization problems (0-1 integer and finite domain) we show that integer local search exhibits graceful runtime scaling with increasing problem size and constrainedness. It can therefore significantly outperform IP branch-and-bound strategies on large or tightly constrained problems in finding near-optimal solutions. The problems under consideration are mostly beyond the limitations of a previous general-purpose simulated annealing strategy for 0-1 integer programs.Ganzzahlige und kombinatorische Optimierungsprobleme stellen eine schwierige Herausforderung im Gebiet der Algorithmen dar. Sie treten auf, wenn eine große Anzahl diskreter organisatorischer Entscheidungen unter Berücksichtigung von Constraints und Optimierungskriterien zu treffen sind. Diese Arbeit beschreibt und untersucht neue, domänenunabhängige Strategien der lokalen Suche zur ganzzahligen linearen Optimierung. Wir beschreiben WSAT(OIP), eine Strategie "ganzzahliger lokaler Suche\u27;, die auf einer algebraischen Problemrepräsentation operiert. WSAT(OIP) verallgemeinert Walksat, eine erfolgreiche Prozedur lokaler Suche für das Erfüllbarkeitsproblem der Aussagenlogik (SAT), auf ausdrucksstärkere Constraint-Systeme. Für diesen Zweck führen wir die Klasse der "Over-constrained Integer Programs\u27;(OIPs) ein, eine Constraint-Klasse, die eng mit ganzzahligen Programmen verwandt ist. OIPs erlauben einerseits eine natürliche Verallgemeinerung der Prinzipien von lokaler Suche für SAT. Andererseits sind sie ein Spezialfall der ganzzahligen linearen Programme und ermöglichen die Kombination mit linearer Programmierung zur Berechnung von Schranken, Initialisierung durch Rundung, Suchraum-Reduktion und für Gültigkeits-Tests. OIPs sind ganzzahligen Programmen ähnlich, so daß existierende algebraische Modellierungssprachen als Eingabeschnittstelle für einen Problemlöser benutzt werden können, der auf lokaler Suche basiert. Um die Performanz auf realistischen Problemen zu verbessern, ist WSAT(OIP) mit Strategien der Tabu-Suche ausgestattet. Wir führen eine experimentelle Untersuchung von WSAT(OIP) auf einer Reihe von realistischen ganzzahligen Constraint- und Optimierungsproblemen durch. Die Probleme stammen aus den Domänen Zeitplan-Erstellung, Sport-Ablaufplanung, Radar- Überwachung, Kurs-Zuteilung und Produktions-Planung. Das experimentelle Design untersucht Effizienz, Skalierung mit zunehmender Problemgröße und stärkeren Constraints sowie Robustheit. Die Ergebnisse zeigen, daß ganzzahlige lokale Suche bezüglich Performanz auf diesen Problemklassen zeitgemäße Ansätze der ganzzahligen Programmierung und der Constraint-Programmierung beim Finden nahe-optimaler Lösungen schlägt oder mit ihnen konkurriert. Kernergebnisse der empirischen Untersuchung sind, daß ganzzahlige lokale Suche in der Lage ist, schwierige Constraint-Probleme der Zeitplan-Erstellung und Sport-Ablaufplanung in einer 0-1 Repräsentation zu lösen, die außerhalb der Grenzen der ganzzahligen linearen Programmierung liegen, und für die die Entwicklung eines robustes Constraint-Programms eine nicht-triviale Aufgabe darstellt. Für mehrere realistische Optimierungsprobleme (ganzzahlig 0-1 und endliche Bereiche)zeigen wir, daß ganzzahlige lokale Suche eine günstige Skalierung der Laufzeit mit zunehmender Problemgröße und Constrainedness aufweist. Dadurch zeigt das Verfahren auf großen Problemen und auf Problemen mit starken Constraints deutlich bessere Performanz für das Finden nahe-Lösungen als die Branch-and-Bound Strategie der ganzzahligen Programmierung. Die untersuchten Probleme liegen zumeist außerhalb der Grenzen einer existierenden Simulated Annealing Strategie für allgemeine lineare 0-1 Programme

    Optimization of Sustainable Urban Energy Systems: Model Development and Application

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    Digital Appendix: Optimization of Sustainable Urban Energy Systems: Model Development and Applicatio

    Efficient Decision Support Systems

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    This series is directed to diverse managerial professionals who are leading the transformation of individual domains by using expert information and domain knowledge to drive decision support systems (DSSs). The series offers a broad range of subjects addressed in specific areas such as health care, business management, banking, agriculture, environmental improvement, natural resource and spatial management, aviation administration, and hybrid applications of information technology aimed to interdisciplinary issues. This book series is composed of three volumes: Volume 1 consists of general concepts and methodology of DSSs; Volume 2 consists of applications of DSSs in the biomedical domain; Volume 3 consists of hybrid applications of DSSs in multidisciplinary domains. The book is shaped upon decision support strategies in the new infrastructure that assists the readers in full use of the creative technology to manipulate input data and to transform information into useful decisions for decision makers

    Faculty Publications & Presentations, 2006-2007

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    Toward a theory of the evolution of business ecosystems : enterprise architectures, competitive dynamics, firm performance & industrial co-evolution

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    Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Engineering Systems Division, 2009.Cataloged from PDF version of thesis. Vita.Includes bibliographical references (v. 4, p. 698-745).This dissertation contributes toward the building of a theory of the evolution of business ecosystems. In the process, it addresses a question that has been posed by evolutionary theorists in the economics and sociology literatures for decades: "Why do firms in the same industry vary systematically in performance over time?" Seeking a systematic explanation of a longitudinal phenomenon inevitably requires characterizing the evolution of the industrial ecosystem, as both the organization (firm) and its environment (industry, markets and institutions) are co-evolving. This question is therefore explored via a theoretical sample in three industrial ecosystems covering manufacturing and service sectors, with competitors from the US, Europe and Japan: commercial airplanes, motor vehicles and airlines. The research is based primarily on an in depth seven-year, multi-level, multi-method, field-based case study of both firms in the large commercial airplanes industry mixed duopoly as well as the key stakeholders in their extended enterprises (i.e. customers, suppliers, investors and employees). This field work is supplemented with historical comparative analysis in all three industries, as well as nonlinear dynamic simulation models developed to capture the essential mechanisms governing the evolution of business ecosystems.(cont.) A theoretical framework is developed which endogenously traces the co-evolution of firms and their industrial environments using their highest-level system properties of form, function and fitness (as reflected in the system sciences of morphology, physiology and ecology), and which embraces the evolutionary processes of variation, selection and retention. The framework captures the path-dependent evolution of heterogeneous populations of enterprise architectures engaged in symbiotic inter-species competition and posits the evolution of dominant designs in enterprise architectures that oscillate deterministically and chaotically between modular and integral states throughout an industry's life-cycle. Architectural innovation - at the extended enterprise level - is demonstrated to contribute to the failure of established firms, with causal mechanisms developed to explain tipping points.by Theodore F. Piepenbrock.Ph.D

    Systems&design:beyond processes and thinking

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    El entorno social,el territorio, los productos y las empresas, son ámbitos comunes,en los que se pretende realizar una optimización en la gestión del conocimiento,y desde la que se nos debe permitir observar el mayor número de factores con incidencia en la decisión proyectual necesaria para el diseño de nuevos productos y o servicios.Los retos que plantea la complejidad inherente a estos nuevos tiempos, exige la observación y estudio desde diferentes abordajes e investigaciones, que deberán ser capaces de interpretar las múltiples relaciones complejas, considerando su comportamiento y afectación en el proceso de diseño desde el ámbito complejo de lo multidisciplinar.Hernandis Ortuño, B. (2016). Systems&design:beyond processes and thinking. Editorial Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/73710EDITORIA

    Neolithic land-use in the Dutch wetlands: estimating the land-use implications of resource exploitation strategies in the Middle Swifterbant Culture (4600-3900 BCE)

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    The Dutch wetlands witness the gradual adoption of Neolithic novelties by foraging societies during the Swifterbant period. Recent analyses provide new insights into the subsistence palette of Middle Swifterbant societies. Small-scale livestock herding and cultivation are in evidence at this time, but their importance if unclear. Within the framework of PAGES Land-use at 6000BP project, we aim to translate the information on resource exploitation into information on land-use that can be incorporated into global climate modelling efforts, with attention for the importance of agriculture. A reconstruction of patterns of resource exploitation and their land-use dimensions is complicated by methodological issues in comparing the results of varied recent investigations. Analyses of organic residues in ceramics have attested to the cooking of aquatic foods, ruminant meat, porcine meat, as well as rare cases of dairy. In terms of vegetative matter, some ceramics exclusively yielded evidence of wild plants, while others preserve cereal remains. Elevated δ15N values of human were interpreted as demonstrating an important aquatic component of the diet well into the 4th millennium BC. Yet recent assays on livestock remains suggest grazing on salt marshes partly accounts for the human values. Finally, renewed archaeozoological investigations have shown the early presence of domestic animals to be more limited than previously thought. We discuss the relative importance of exploited resources to produce a best-fit interpretation of changing patterns of land-use during the Middle Swifterbant phase. Our review combines recent archaeological data with wider data on anthropogenic influence on the landscape. Combining the results of plant macroremains, information from pollen cores about vegetation development, the structure of faunal assemblages, and finds of arable fields and dairy residue, we suggest the most parsimonious interpretation is one of a limited land-use footprint of cultivation and livestock keeping in Dutch wetlands between 4600 and 3900 BCE.NWOVidi 276-60-004Human Origin
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