37 research outputs found

    A survey of variants and extensions of the resource-constrained project scheduling problem

    Get PDF
    The resource-constrained project scheduling problem (RCPSP) consists of activities that must be scheduled subject to precedence and resource constraints such that the makespan is minimized. It has become a well-known standard problem in the context of project scheduling which has attracted numerous researchers who developed both exact and heuristic scheduling procedures. However, it is a rather basic model with assumptions that are too restrictive for many practical applications. Consequently, various extensions of the basic RCPSP have been developed. This paper gives an overview over these extensions. The extensions are classified according to the structure of the RCPSP. We summarize generalizations of the activity concept, of the precedence relations and of the resource constraints. Alternative objectives and approaches for scheduling multiple projects are discussed as well. In addition to popular variants and extensions such as multiple modes, minimal and maximal time lags, and net present value-based objectives, the paper also provides a survey of many less known concepts. --project scheduling,modeling,resource constraints,temporal constraints,networks

    A Pareto-Based Adaptive Variable Neighborhood Search for Biobjective Hybrid Flow Shop Scheduling Problem with Sequence-Dependent Setup Time

    Get PDF
    Different from most researches focused on the single objective hybrid flowshop scheduling (HFS) problem, this paper investigates a biobjective HFS problem with sequence dependent setup time. The two objectives are the minimization of total weighted tardiness and the total setup time. To efficiently solve this problem, a Pareto-based adaptive biobjective variable neighborhood search (PABOVNS) is developed. In the proposed PABOVNS, a solution is denoted as a sequence of all jobs and a decoding procedure is presented to obtain the corresponding complete schedule. In addition, the proposed PABOVNS has three major features that can guarantee a good balance of exploration and exploitation. First, an adaptive selection strategy of neighborhoods is proposed to automatically select the most promising neighborhood instead of the sequential selection strategy of canonical VNS. Second, a two phase multiobjective local search based on neighborhood search and path relinking is designed for each selected neighborhood. Third, an external archive with diversity maintenance is adopted to store the nondominated solutions and at the same time provide initial solutions for the local search. Computational results based on randomly generated instances show that the PABOVNS is efficient and even superior to some other powerful multiobjective algorithms in the literature

    Optimization Algorithms in Project Scheduling

    Get PDF
    Scheduling, or planning in a general perspective, is the backbone of project management; thus, the successful implementation of project scheduling is a key factor to projects’ success. Due to its complexity and challenging nature, scheduling has become one of the most famous research topics within the operational research context, and it has been widely researched in practical applications within various industries, especially manufacturing, construction, and computer engineering. Accordingly, the literature is rich with many implementations of different optimization algorithms and their extensions within the project scheduling problem (PSP) analysis field. This study is intended to exhibit the general modelling of the PSP, and to survey the implementations of various optimization algorithms adopted for solving the different types of the PSP

    Robust multiobjective optimisation for fuzzy job shop problems

    Get PDF
    Abstract In this paper we tackle a variant of the job shop scheduling problem with uncertain task durations modelled as fuzzy numbers. Our goal is to simultaneously minimise the schedule's fuzzy makespan and maximise its robustness. To this end, we consider two measures of solution robustness: a predictive one, prior to the schedule execution, and an empirical one, measured at execution. To optimise both the expected makespan and the predictive robustness of the fuzzy schedule we propose a multiobjective evolutionary algorithm combined with a novel dominance-based tabu search method. The resulting hybrid algorithm is then evaluated on existing benchmark instances, showing its good behaviour and the synergy between its components. The experimental results also serve to analyse the goodness of the predictive robustness measure, in terms of its correlation with simulations of the empirical measure.This research has been supported by the Spanish Government under Grants FEDER TIN2013-46511-C2-2-P and MTM2014-55262-P

    Aproximações heurísticas para um problema de escalonamento do tipo flexible job-shop

    Get PDF
    Mestrado em Engenharia e Gestão IndustrialEste trabalho aborda um novo tipo de problema de escalonamento que pode ser encontrado em várias aplicações do mundo-real, principalmente na indústria transformadora. Em relação à configuração do shop floor, o problema pode ser classificado como flexible job-shop, onde os trabalhos podem ter diferentes rotas ao longo dos recursos e as suas operações têm um conjunto de recursos onde podem ser realizadas. Outras características de processamento abordadas são: datas possíveis de início, restrições de precedência (entre operações de um mesmo trabalho ou entre diferentes trabalhos), capacidade dos recursos (incluindo paragens, alterações na capacidade e capacidade infinita) e tempos de setup (que podem ser dependentes ou independentes da sequência). O objetivo é minimizar o número total de trabalhos atrasados. Para resolver o novo problema de escalonamento proposto um modelo de programação linear inteira mista é apresentado e novas abordagens heurísticas são propostas. Duas heurísticas construtivas, cinco heurísticas de melhoramento e duas metaheurísticas são propostas. As heurísticas construtivas são baseadas em regras de ordenação simples, onde as principais diferenças entre elas dizem respeito às regras de ordenação utilizadas e à forma de atribuir os recursos às operações. Os métodos são designados de job-by-job (JBJ), operation-by-operation (OBO) e resource-by-resource (RBR). Dentro das heurísticas de melhoramento, a reassign e a external exchange visam alterar a atribuição dos recursos, a internal exchange e a swap pretendem alterar a sequência de operações e a reinsert-reassign é focada em mudar, simultaneamente, ambas as partes. Algumas das heurísticas propostas são usadas em metaheurísticas, nomeadamente a greedy randomized adaptive search procedure (GRASP) e a iterated local search (ILS). Para avaliar estas abordagens, é proposto um novo conjunto de instâncias adaptadas de problemas de escalonamento gerais do tipo flexible job-shop. De todos os métodos, o que apresenta os melhores resultados é o ILS-OBO obtendo melhores valores médios de gaps em tempos médios inferiores a 3 minutos.This work addresses a new type of scheduling problem which can be found in several real-world applications, mostly in manufacturing. Regarding shop floor configuration, the problem can be classified as flexible job-shop, where jobs can have different routes passing through resources and their operations have a set of eligible resources in which they can be performed. The processing characteristics addressed are release dates, precedence constraints (either between operations of the same job or between different jobs), resources capacity (including downtimes, changes in capacity, and infinite capacity), and setup times, which can be sequence-dependent or sequence-independent. The objective is to minimise the total number of tardy jobs. To tackle the newly proposed flexible job-shop scheduling problem (FJSP), a mixed integer linear programming model (MILP) is presented and new heuristic approaches are put forward. Three constructive heuristics, five improvement heuristics, and two metaheuristics are proposed. The constructive heuristics are based on simple dispatching rules, where the main differences among them concern the used dispatching rules and the way resources are assigned. The methods are named job-by-job (JBJ), operation-by-operation (OBO) and resource-by-resource (RBR). Within improvement heuristics, reassign and external exchange aim to change the resources assignment, internal exchange and swap intend changing the operations sequence, and reinsert-reassign is focused in simultaneously changing both parts. Some of the proposed heuristics are used within metaheuristic frameworks, namely greedy randomized adaptive search procedure (GRASP) and iterative local search (ILS). In order to evaluate these approaches, a new set of benchmark instances adapted from the general FJSP is proposed. Out of all methods, the one which shows the best average results is ILS-OBO obtaining the best average gap values in average times lower than 3 minutes

    Design and analysis of algorithms for solving a class of routing shop scheduling problems

    Get PDF
    Ph.DDOCTOR OF PHILOSOPH

    Multi-mode resource-constrained project schedule problem: metaheuristic solution procedures and extensions

    Get PDF
    Operations research (OR) heeft als doel processen binnen organisaties te verbeteren of te optimaliseren met behulp van hiervoor ontwikkelde technieken en modellen. De discipline kende zijn oorsprong tijdens WOII, toen aan de hand van wiskundige modellen de logistieke bevoorrading van militair materiaal en goederen werd gepland. In de jaren na de oorlog ontwikkelde OR zich ten volle en tot op vandaag worden technieken en procedures ontwikkeld om complexe problemen in de bedrijfswereld, de maatschappij en de industrie te analyseren en te optimaliseren. Een van de onderzoeksdomeinen waarbinnen OR actief is, is project management. Project management kan omschreven worden als het geheel van kennis, vaardigheden, tools en technieken om een project te plannen, teneinde aan alle projecteisen te voldoen. Een project kan gedefinieerd worden als een tijdelijke inspanning met als doel het cre¨eren van een uniek product of een unieke service (PMBOK). De bouw van piramides in Egypte, de ontwikkeling van een iPhoneapplicatie, het schrijven van een doctoraat, de organisatie van een verkiezingscampagne of het bouwen van een huis, het zijn allen typische voorbeelden van projecten. De voorbije jaren is het belang van project management enorm toegenomen. Tientallen boeken over project management zijn verschenen en project software pakketten zijn ontwikkeld of uitgebreid met nieuwe planningsmogelijkheden. Bovendien zijn verschillende planningsproblemen reeds uitvoerig bestudeerd in de academische literatuur en zijn talloze exacte, heuristische of metaheuristische oplossingsmethodes voorgesteld. Een van die planningsproblemen is het zogenaamde ’multi-mode resourceconstrained project scheduling probleem’, waarbij getracht wordt een project in een zo kort mogelijke duurtijd te plannen, rekening houdend met de volgorderelaties tussen de verschillende activiteiten ´en met de beschikbare hernieuwbare en niet-hernieuwbare middelen. Voor elk van de activiteiten zijn er bovendien meerdere uitvoeringsmogelijkheden. Dit doctoraat is opgedeeld in twee delen. In een eerste deel worden drie metaheuristische oplossingsprocedures en een nieuwe dataset voorgesteld, terwijl in het tweede deel verschillende meer praktische concepten worden ge¨ıntroduceerd. Dit werk wordt afgesloten met een algemene conclusie en enkele suggesties voor verder onderzoek. Deel I van dit doctoraat start met een introductie van het multi-mode resourceconstrained project scheduling probleem en een overzicht van de beschikbare literatuur. Aan de hand van een voorbeeld worden enkele veelgebruikte termen in de project planning literatuur voorgesteld. Vervolgens worden drie oplossingsmethodes ontwikkeld: een genetisch algoritme (GA), een artificiel immune system algoritme (AIS) en een scatter search algoritme (SS). Het voorgestelde genetisch algoritme verschilt van andere genetische oplossingsmethodes aangezien het gebruik maakt van twee populaties, ´e´en met leftjustified schedules (waarbij alle activiteiten zo vroeg mogelijk gepland worden) en ´e´en met right-justified schedules (waarbij alle activiteiten zo laat mogelijk gepland worden). Het algoritme maakt ook gebruik van een generatieschema dat is uitgebreid met een methode die de gekozen mode van een activiteit tracht te optimaliseren door te kiezen voor de mode die resulteert in de laagst mogelijke eindtijd voor die activiteit. De artificial immune system procedure is gebaseerd op de principes van het menselijke immuun systeem. Wanneer ziektekiemen het menselijke lichaam binnendringen zullen de antigenen die in staat zijn om de ziektekiemen te bestrijden, zich vermenigvuldigen om op die manier zo snel mogelijk de ziekte te doen verdwijnen. Ditzelfde principe wordt toegepast in deze oplossingsmethode, die bovendien een procedure bevat om op een gecontroleerde manier de initi¨ele populatie te genereren. Deze procedure is gebaseerd op experimentele resultaten die een link aantonen tussen bepaalde karakteristieken van de gekozen modes en de uiteindelijke duurtijd van het project. Een laatste algoritme is een scatter search procedure. Deze procedure maakt gebruik van verschillende verbeteringsmethodes die elk aangepast zijn aan de specifieke karakteristieken van de verschillende hernieuwbare en niet-hernieuwbare middelen. De procedure wordt aan de hand van parameters die de beperktheid van de middelen aangeeft, gestuurd in de richting van de meest effici¨ente verbeteringsmethode en op die manier wordt een zo optimaal mogelijke oplossing gezocht. Elk van de voorgestelde procedures behaalde uitstekende resultaten op de bestaande benchmark datasets. Deze sets vertonen evenwel enkele beperkingen gezien de huidige evolutie in de ontwikkeling van metaheuristische oplossingsmethodes. Om die reden werd een nieuwe, verbeterde dataset ontwikkeld, die onderzoekers in staat moet stellen om hun oplossingen te vergelijken met andere procedures. Om een vergelijking te kunnen maken tussen alle bestaande oplossingsmethodes hebben we elk algoritme dat beschikbaar is in de literatuur gecodeerd en getest op de bestaande en nieuwe datasets. Door alle testen uit te voeren op eenzelfde computer en met eenzelfde stopcriterium zijn we in staat geweest een duidelijke en faire vergelijking te maken. Onze voorgestelde algoritmes performeren bovendien uitstekend. In het tweede deel van dit doctoraat worden een aantal uitbreidingen onder de loep genomen. Zo wordt in het eerste hoofdstuk van dit tweede deel de invloed nagegaan van het onderbreken van activiteiten: activiteiten kunnen dan op elke tijdstip stopgezet worden om later, zonder bijkomende kost, herstart te worden. De introductie van deze uitbreiding leidt tot een significante daling van de gemiddelde duurtijd van een project vergeleken met de situatie waarin geen onderbrekingen toegelaten worden. Een andere uitbreiding is de introductie van leereffecten in een projectomgeving. Hierbij wordt verondersteld dat een persoon effici¨enter wordt naarmate hij of zij langer aan een activiteit werkt. Dit leerconcept wordt vanuit drie verschillende zijdes bekeken. Ten eerste wordt nagegaan wat de invloed is van de introductie van het leerconcept op de totale duurtijd van een project en worden de verschillende parameters die hierop een invloed hebben geanalyseerd. Ten tweede bekijken we welke foutenmarge er moet aangenomen worden wanneer men geen rekening houdt met het leerconcept en tot slot achterhalen we dat door het tijdig incorporeren van de leereffecten significante verbeteringen kunnen gerealiseerd worden. In het laatste deel van dit doctoraat wordt het genetisch algoritme uit deel I gebruikt om de planning van een audit kantoor te optimaliseren. In deze planning dienen audit teams toegewezen te worden aan verschillende audit taken. Er kan duidelijk aangetoond worden dat met het gebruik van optimalisatietechnieken significante verbeteringen kunnen gemaakt worden in de planning van de audit teams. De bijdrage van dit doctoraat is drievoudig. Ten eerste werden drie stateof-the-art algoritmes gepresenteerd die in staat zijn om het multi-mode resourceconstrained project scheduling probleem op een heel effici¨ente manier op te lossen. Bovendien werd telkens specifieke project informatie gebruikt om de effici¨entie van de procedure te verhogen. Ten tweede werden verschillende stappen ondernomen om dit probleem uit te breiden naar meer realistische planningsproblemen. Het toelaten van het onderbreken van activiteiten en de introductie van leereffecten leidden tot nieuwe inzichten in het onderzoek van project planning. Tot slot wordt met de ontwikkeling van een nieuwe dataset onderzoekers aangemoedigd om hun resultaten te vergelijken met die van andere procedures. Met deze nieuwe dataset is tevens de basis gelegd voor verder onderzoek van dit interessante planning

    Flexible jobshop scheduling problem with resource recovery constraints.

    Get PDF
    Objectives and methods of study: The general objective of this research is to study a scheduling problem found in a local brewery. The main problem can be seen as a parallel machine batch scheduling problem with sequence-dependent setup times, resource constraints, precedence relationships, and capacity constraints. In the first part of this research, the problem is characterized as a Flexible Job-shop Scheduling Problem with Resource Recovery Constraints. A mixed integer linear formulation is proposed and a large set of instances adapted from the literatura of the Flexible Job-shop Scheduling Problem is used to validate the model. A solution procedure based on a General Variable Neighborhood Search metaheuristic is proposed, the performance of the procedure is evaluated by using a set of instances adapted from the literature. In the second part, the real problem is addressed. All the assumptions and constraints faced by the decision maker in the brewery are taken into account. Due to the complexity of the problem, no mathematical formulation is presented, instead, a solution method based on a Greedy Randomize Adaptive Search Procedure is proposed. Several real instances are solved by this algorithm and a comparison is carried out between the solutions reported by our GRASP and the ones found through the procedure followed by the decision maker. The computational results reveal the efficiency of our method, considering both the processing time and the completion time of the scheduling. Our algorithm requires less time to generate the production scheduling (few seconds) while the decision maker takes a full day to do it. Moreover, the completion time of the production scheduling generated by our algorithm is shorter than the one generated through the process followed by the decision maker. This time saving leads to an increase of the production capacity of the company. Contributions: The main contributions of this thesis can be summarized as follows: i) the introduction of a variant of the Flexible Job-shop Scheduling Problem, named as the Flexible Job-shop Scheduling Problem with Resource Recovery Constraints (FRRC); ii) a mixed integer linear formulation and a General Variable Neighborhood Search for the FRRC; and iii) a case study for which a Greedy Randomize Adaptive Search Procedure has been proposed and tested on real and artificial instances. The main scientific products generated by this research are: i) an article already published: Sáenz-Alanís, César A., V. D. Jobish, M. Angélica Salazar-Aguilar, and Vincent Boyer. “A parallel machine batch scheduling problem in a brewing company”. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 87, no. 1-4 (2016): 65-75. ii) another article submitted to the International Journal of Production Research for its possible publication; and iii) Scientific presentations and seminars
    corecore