760 research outputs found

    Optimization of Local Routing for Connected Nodes with Single Output Ports - Part I: Theory

    Get PDF
    The optimization of packet flows in a set of cooperative nodes with single output ports is considered. A single output port relays a packet to a single connected node at a time. The different service time distributions to distinct connected nodes are considered in terms of multiclass queuing with a single first-come first-serve queue and a single server in each node. The analytic model is applied to cases of two, three and four connected nodes with M/M/1 queues relaying packets in a chosen direction. Analytical solutions for two connected nodes are obtained. The influence of other arbitrary packet flows is considered as background traffic. Directed links are used for local connectivity within the set of cooperative node

    Approximations for fork/join systems with inputs from multi-server stations.

    Get PDF
    Fork/join stations are commonly used to model synchronization constraints in queuing network models of computer and manufacturing systems. This paper presents an exact analysis of a fork/join station in a closed queuing network with inputs from multi-server stations with two-phase Coxian service distributions. The underlying queue length process is analyzed exactly to determine performance measures such as through put, and distributions of the queue length at the fork/join station. By choosing suitable parameters for the two-phase Coxian distributions, the effect of variability in inputs on system performance is studied. The study reveals that for several system configurations, analysis of the simpler system with exponential inputs provides efficient approximations for performance measures. Both, the exact analysis and the simple approximations of fork/join systems constitute useful building blocks for developing efficient methods for analyzing large queuing networks with fork/join stations.queueing; fork/join; synchronization; assembly systems; closed queuing networks;

    A hybrid method for performance analysis of G/G/m queueing networks

    Get PDF
    Open queueing networks are useful for the performance analysis of numerous real systems. Since exact results exist only for a limited class of networks, decomposition methods have been extensively used for approximate analysis of general networks. This procedure is based on several approximation steps. Successive approximations made in this approach can lead to a considerable error in the output. In particular, there are no general accurate formulas for computing the mean waiting time and the inter-departure variance in general multiple-server queues. This causes the results from decomposition methods when applied to G/G/m queueing networks to be very approximative and to significantly deviate from actual performance values. We suggest substituting some approximate formulae by low-cost simulation estimates in order to obtain more accurate results when benefiting from the speed of an analytical method. Numerical experiments are presented to show that the proposed approach provides improved performance

    Decomposition of discrete-time open tandem queues with Poisson arrivals and general service times

    Get PDF
    In der Grobplanungsphase vernetzter Logistik- und Produktionssysteme ist man häufig daran interessiert, mit geringem Berechnungsaufwand eine zufriedenstellende Approximation der Leistungskennzahlen des Systems zu bestimmen. Hierbei bietet die Modellierung mittels zeitdiskreter Methoden gegenüber der zeitkontinuierlichen Modellierung den Vorteil, dass die gesamte Wahrscheinlichkeitsverteilung der Leistungskenngrößen berechnet werden kann. Da Produktions- und Logistiksysteme in der Regel so konzipiert sind, dass sie die Leistung nicht im Durchschnitt, sondern mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit (z.B. 95%) zusichern, können zeitdiskrete Warteschlangenmodelle detailliertere Informationen über die Leistung des Systems (wie z.B. der Warte- oder Durchlaufzeit) liefern. Für die Analyse vernetzter zeitdiskreter Bediensysteme sind Dekompositionsmethoden häufig der einzig praktikable und recheneffiziente Ansatz, um stationäre Leistungsmaße in den einzelnen Bediensystemen zu berechnen. Hierbei wird das Netzwerk in die einzelnen Knoten zerlegt und diese getrennt voneinander analysiert. Der Ansatz basiert auf der Annahme, dass der Punktprozess des Abgangsstroms stromaufwärts liegender Stationen durch einen Erneuerungsprozess approximiert werden kann, und so eine unabhängige Analyse der Bediensysteme möglich ist. Die Annahme der Unabhängigkeit ermöglicht zwar eine effiziente Berechnung, führt jedoch zu teilweise starken Approximationsfehlern in den berechneten Leistungskenngrößen. Der Untersuchungsgegenstand dieser Arbeit sind offene zeitdiskrete Tandem-Netzwerke mit Poisson-verteilten Ankünften am stromaufwärts liegenden Bediensystem und generell verteilten Bedienzeiten. Das Netzwerk besteht folglich aus einem stromaufwärts liegenden M/G/1-Bediensystem und einem stromabwärts liegenden G/G/1-System. Diese Arbeit verfolgt drei Ziele, (1) die Defizite des Dekompositionsansatzes aufzuzeigen und dessen Approximationsgüte mittels statistischer Schätzmethoden zu bestimmen, (2) die Autokorrelation des Abgangsprozesses des M/G/1-Systems zu modellieren um die Ursache des Approximationsfehlers erklären zu können und (3) einen Dekompositionsansatz zu entwickeln, der die Abhängigkeit des Abgangsstroms berücksichtigt und so beliebig genaue Annäherungen der Leistungskenngrößen ermöglicht. Im ersten Teil der Arbeit wird die Approximationsgüte des Dekompositionsverfahrens am stromabwärts liegenden G/G/1-Bediensystem mit Hilfe von Linearer Regression (Punktschätzung) und Quantilsregression (Intervallschätzung) bestimmt. Beide Schätzverfahren werden jeweils auf die relativen Fehler des Erwartungswerts und des 95%-Quantils der Wartezeit im Vergleich zu den simulierten Ergebnissen berechnet. Als signifikante Einflussfaktoren auf die Approximationsgüte werden die Auslastung des Systems und die Variabilität des Ankunftsstroms identifiziert. Der zweite Teil der Arbeit fokussiert sich auf die Berechnung der Autokorrelation im Abgangsstroms des M/G/1-Bediensystems. Aufeinanderfolgende Zwischenabgangszeiten sind miteinander korreliert, da die Abgangszeit eines Kunden von dem Systemzustand abhängt, den der vorherige Kunde bei dessen Abgang zurückgelassen hat. Die Autokorrelation ist ursächlich für den Dekompositionsfehler, da die Ankunftszeiten am stromabwärts liegenden Bediensystem nicht unabhängig identisch verteilt sind. Im dritten Teil der Arbeit wird ein neuer Dekompositionsansatz vorgestellt, der die Abhängigkeit im Abgangsstroms des M/G/1-Systems mittels eines semi-Markov Prozesses modelliert. Um eine explosionsartige Zunahme des Zustandsraums zu verhindern, wird ein Verfahren eingeführt, das den Zustandsraum der eingebetteten Markov-Kette beschränkt. Numerischen Auswertungen zeigen, dass die mit stark limitierten Zustandsraum erzielten Ergebnisse eine bessere Approximation bieten als der bisherige Dekompositionsansatz. Mit zunehmender Größe des Zustandsraums konvergieren die Leistungskennzahlen beliebig genau

    Open queueing networks : optimization and performance evaluation models for discrete manufacturing systems

    Get PDF
    Includes bibliographical references (p. 41-45).Research supported by Fundac̦ão de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo, Brazil.by Gabriel R. Bitran, Reinaldo Morabito

    A mathematical programming approach to stochastic and dynamic optimization problems

    Get PDF
    Includes bibliographical references (p. 46-50).Supported by a Presidential Young Investigator Award. DDM-9158118 Supported by matching funds from Draper Laboratory.Dimitris Bertsimas

    An overview of tradeoff curve analysis in the design of manufacturing systems

    Get PDF
    Includes bibliographical references (p. 27-28).Research partially supported by a post-doctoral fellowship from Fundacão de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo, Brazil.by Gabriel R. Bitran, Reinaldo Morabito

    Robotized Warehouse Systems: Developments and Research Opportunities

    Get PDF
    Robotized handling systems are increasingly applied in distribution centers. They require little space, provide flexibility in managing varying demand requirements, and are able to work 24/7. This makes them particularly fit for e-commerce operations. This paper reviews new categories of robotized handling systems, such as the shuttle-based storage and retrieval systems, shuttle-based compact storage systems, and robotic mobile fulfillment systems. For each system, we categorize the literature in three groups: system analysis, design optimization, and operations planning and control. Our focus is to identify the research issue and OR modeling methodology adopted to analyze the problem. We find that many new robotic systems and applications have hardly been studied in academic literature, despite their increasing use in practice. Due to unique system features (such as autonomous control, networked and dynamic operation), new models and methods are needed to address the design and operational control challenges for such systems, in particular, for the integration of subsystems. Integrated robotized warehouse systems will form the next category of warehouses. All vital warehouse design, planning and control logic such as methods to design layout, storage and order picking system selection, storage slotting, order batching, picker routing, and picker to order assignment will have to be revisited for new robotized warehouses
    corecore