bound algorithm
در نشریات گروه صنایع-
در این مقاله مساله زمان بندی تک ماشین با فعالیت های روبه زوال خطی و فرض ورود غیرهم زمان کارها مورد بررسی قرار گرفته شده است که هدف حداقل کردن تعداد کارهای دارای دیرکرد می باشد. با تکیه بر ادبیات موضوع ثابت می گردد که مساله موردنظر یک مساله NP-hard است. درابتدا یک مدل ریاضی برای مساله ارایه شده و جهت حل مساله به صورت بهینه نیز یک الگوریتم شاخه وکران با درنظر گرفتن اصول غلبه و حدود پایین پیشنهاد گردیده است. به منظور بررسی عملکرد الگوریتم شاخه وکران پیشنهادی و همچنین تاثیر پارامترهای مرتبط روی این الگوریتم، نتایج محاسباتی در چهار مرحله ارایه شده است. براساس آزمون تحلیل واریانس مشخص گردید که کارایی الگوریتم شاخه وکران بالاست به طوری که قادر به حل اکثر مسایل با ابعاد 30 فعالیت در مدت زمان قابل قبولی بوده و متوسط درصد کل گره های قطع شده در تمامی مسایل حداقل برابر با 85.61 درصد می باشد. همچنین نشان داده شد که مسایل با لاندای بزرگ تر و نرخ زوال کوچک تر سخت هستند و متوسط زمان حل الگوریتم در آن ها بالا می باشد. ازطرفی اگر موعد تحویل کارها بزرگ یا کوچک باشند نیز مساله ساده بوده و زمان حل آن نسبت به مسایل با موعد تحویل متوسط کمتر است.
کلید واژگان: فعالیت های روبه زوال، زمان بندی، تعداد کارهای دارای دیرکرد، ورود غیرهم زمان، الگوریتم شاخه وکرانJournal of Industrial Engineering Research in Production Systems, Volume:9 Issue: 19, 2022, PP 169 -187In this paper, the single machine scheduling problem with linear deteriorating jobs under release times is considered where the objective is to minimize the number of tardy jobs. The problem is proved NP-hard according to the literature review. At first, a mathematical model is presented to the problem and a Branch and Bound algorithm with considering dominance rules and lower bounds is supposed to solve the problem optimally. Computational results are presented in four parts to evaluate the performance of the proposed algorithm and the effect of related parameters on the algorithm. According to the variance analysis test, it was found that the efficiency of the branch and bound algorithm is high so that it is able to solve the most problems with job size 30 within a reasonable time and the average percentage of entire fathomed nodes in all the problems is at least 85.61 percentage. It was also shown the problems with larger λ and smaller deterioration rates are difficult and the average solution time of the algorithm is high for them. On the other hand, if the due date of the jobs was big or small, the problem will be simple and the solution time is less than the problems with medium due dates.
Keywords: Deteriorating jobs, Scheduling, Number of Tardy Jobs, Release Time, Branch, bound algorithm -
زمان بندی هم زمان برای سیستم های تولید دومرحله ای شامل یک مرحله ی پردازش قطعات و یک مرحله ی مونتاژ، موجب تحقق اهداف ایده آل برای این سیستم ها می شود. در این مقاله برای اولین بار یک الگوریتم شاخه و کران جهت حل مساله زمان بندی در سیستم تولیدکارگاهی انعطاف پذیرهمراه با یک مرحله ی مونتاژ با هدف حداقل کردن زمان تکمیل محصولات ارایه شده است. باتوجه به زمان بر بودن روش های حل شاخه و کران، جهت افزایش کارایی الگوریتم پیشنهادی و کاهش زمان اجرای آن، دو کران پایین ارایه و دو استراتژی جست وجوی تحت عنوان جست وجوی اولین بهترین و جست وجوی عمق مورد بررسی قرار گرفت. هم چنین به منظور تعیین حد بالا برای هر شاخه، از الگوریتم جست وجوی همسایگی متغیر (VNS) استفاده شده است. به منظور درک بهتر مساله، یک مدل برنامه ریزی عدد صحیح مختلط (MIP) همراه با پارامترها و متغیرهای تصمیم مورد نیاز تشریح شده است. ازآن جایی که مساله مورد مطالعه از نوع مسایل رده ی سخت محسوب می شود، عملکرد الگوریتم های پیشنهادی در حل مساله با ابعاد کوچک مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. نتایج ارزیابی نشان داد که استراتژی جست وجوی عمق عملکرد بهتری داشته و موجب افزایش کارایی الگوریتم شاخه و کران پیشنهادی و کاهش زمان حل می شود.
کلید واژگان: زمانبندی، تولیدکارگاهی انعطاف پذیر_ مونتاژ، الگوریتم شاخه و کرانJournal of Industrial Engineering Research in Production Systems, Volume:8 Issue: 17, 2021, PP 347 -359Concurrently scheduling for two-stage production systems consist of a processing stage and an assembly stage causes to achieve the ideal result for these systems. This paper aims to propose a branch and bound (B&B) algorithm for the scheduling problem in a flexible job shop followed by an assembly stage. The objective function is the total completion time of products (makespan). Due to time consuming the classic B&B algorithms in solving optimization problems, two efficient lower bounds are developed to reduce the run time. Moreover, two search strategies the so-called the Best First Search (BFS) and the Depth-First Search (DFS) are introduced to enhance performance of the proposed algorithm. The variable neighborhood search (VNS) is applied to determine proper upper bound for solution of the problem. To more clarification, the problem is modeled as a mixed-integer linear programming (MIP) model with definition need parameters and decision variables. Since the problem is well known as NP-hard strongly, performance of the proposed algorithm is investigated in comparison to the exact solutions provided by the mathematical model for the small-sized instances. The evaluation results showed that the depth search strategy has performed better than the other one. This search strategy has could to enhance efficiency of the proposed algorithm, and has significantly reduced the solution time.
Keywords: Scheduling, Flexible flow shop, Sssembly, Branch, bound algorithm -
This paper investigates steel-making continuous casting (SCC) scheduling problem. SCC is a high temperature and large-scale logistics machining process with batch production at the last stage that was identified as the key process of modern iron and steel enterprises. This paper presents a mathematical model for scheduling SCC process. The model is developed as a Mixed Zero- One Linear programming (MZOLP) based on actual production situations of SCC. The objective is to schedule a set of charges (jobs) to minimize the earliness and tardiness penalty costs as well as the charge waiting time cost. The solution methodology is developed based on a branch-and-bound algorithm. A heuristic method is presented at the beginning of the search in order to compute an initial upper bound. A lower bound and an upper bound are developed and a method for reducing branches is established based on the batch production in the continuous casting (CC) stage. Moreover, branching schemes are proposed. The branch- and- bound algorithm incorporating the initial upper bound, the lower and upper bound, the method for reducing branches, and branching schemes is tested on a set of instances. The analysis shows the efficiency of the proposed features for the algorithm.
Keywords: Steel making, continuous casting, Production Scheduling, Branch, Bound Algorithm -
Journal of Optimization in Industrial Engineering, Volume:12 Issue: 25, Winter and Spring 2019, PP 167 -172One of the most important decision making problems in many production systems is identification and determination of products and their quantities according to available resources. This problem is called product-mix. However, in the real-world situations, for existing constrained resources, many companies try to provide some products from external resources to achieve more profits. In this paper, an integrated product-mix-outsourcing problem (IPMO) is considered to answer how many products should be produced inside of the system or purchased from external resources. For this purpose, an algorithm based on Theory of Constraints (TOC) and Branch and Bound (B&B) algorithm is proposed. For investigation of the proposed algorithm, a numerical example is presented. The obtained results show the optimal result by the new algorithm is as same as the results of integer linear programming.Keywords: Product-mix, Outsourcing, Theory of constraints, Branch, bound algorithm
-
Nowadays, offering extended warranty is considered as a lucrative source of income from the perspective of the after-sale service providers. Meanwhile, the main concern is presence or absence of base warranty and strategies adopted by the manufacturer during this period. Moreover, extended warranty structure must be responsive and customer oriented, which not only control the services cost but also to handle the customers requirement in a timely manner. In this paper, an extended warranty distribution network is designed from the perspective of a third party (3P) for supporting multi-indenture products in conjunction with base warranty. The proposed network is two-echelon; in this regard, a depot repair center is considered as the first echelon and a number of operational repair centers are selected at the second echelon. In order to decrease the cost of maintenance and spare parts logistics, a novel imperfect preventive maintenance approach is established based on the concept of virtual age. The third party aims to determine the optimum level of spare parts for each component of products at each repair centers in a way that: (1) total expected backorders is minimized (2) total maintenance and retrieval costs of product components are controlled. For optimizing the proposed model, an exact hybrid solution approach regarding Branch-and-Bound algorithm and Variable Neighborhood Search is presented. The obtained results showed the presence of a base warranty on a product has more advantages for third parties even without preventive maintenance.Keywords: Extended warranty, Warranty distribution network, Imperfect preventive maintenance, Branch, Bound Algorithm, Variable neighborhood search algorithm, Monte-Carlo simulation
-
In the realm of scheduling problems, different sources of uncertainty such as probabilistic durations of jobs or stochastic breakdowns of machines can arise. Given this, one highly desirable characteristic of an intelligent schedule is to bring better punctuality with less efficiency-loss because a dominant factor in customer appreciation is punctuality. It is also one of the most intangible topics for managers when a due date is predetermined to deliver jobs. In this paper, we address the β-robust job shop scheduling problem when the processing time of each operation is a normal random variable. We intend to minimize the deviation of makespan from a common due date for all jobs which corresponds to maximizing the service level, defined as probability of the makespan not exceeding the given due date. We develop a branch-and-bound algorithm to solve the problem. Using a set of generated benchmark instances, the performance of the developed algorithm has been evaluated.Keywords: Job Shop, Stochastic scheduling, Branch, and, bound algorithm
-
موضوع مورد مطالعه در این نوشتار «زمان بندی اطاق های عمل» است که در آن انجام هر عمل جراحی به چهار مرحله تقسیم بندی شده که منابع اصلی مورد نیاز هر مرحله جراحان و اطاق های عمل هستند. این مسئله توسط یک مدل برنامه ریزی عدد صحیح مختلط فرموله شده که در آن تخصیص بیماران به اطاق های عمل و توالی عمل های بیماران هر اطاق طوری تعیین می شود که تابع هدف دومعیاره ی میزان اضافه کاری جراحان و فواصل بیکاری بین جراحی های آن ها کمینه شود. به منظور حل مسئله، یک الگوریتم شاخه و کران توسعه داده شده و با تولید نمونه مسائلی، کارایی الگوریتم بررسی شده و حساسیت برخی پارامترها مورد تحلیل قرار گرفته است.
براساس نتایج ارائه شده، بهتر است 20 درصد به طول کل زمان جراحی های هر جراح اضافه کرده و آن را به عنوان طول بازه کاری وی در نظر بگیریم زیرا بازه های کاری بزرگ تر هیچ گونه بهبود چشم گیری در جواب بهینه نخواهند داشت.
کلید واژگان: زمان بندی اطاق عمل، الگوریتم شاخه و کرانIn this research, the operating room scheduling problem is studied. During recent years, this problem has attracted many researchers in an eort to reduce costs and raise the quality of health services. In this article, a surgery is divided to four steps and the required resources for each step are determined, where surgeons and operating rooms are the main critical resources. For this problem, a mixed integer programming model is developed, in which, assignment of patients to rooms and, also, the sequence of patient surgery, are determined, such that the bi-objective function, including additional work costs and idle time costs of surgeons, is minimized. This model is able to solve very small size problems in a reasonable time. Thus, a branch-and-bound algorithm has been developed to nd an optimal solution, in each node of which, a patient is assigned to a room. The sequence of operations for patients of a room and also for patients of a surgeon is established using parent-child relations of the search tree. Moreover, in order to prevent the enumeration of repetitive nodes or the extension of nodes that surely will not improve the best found solution, four properties are developed. This algorithm has been implemented in C++ programming language and a set of test problems are generated to evaluate its eciency and analyze the sensitivity of some parameters. Based upon presented results, the solution time is increased if each of the three following parameters is increased: Number of patients, number of surgeons or average number of possible rooms for each patient. In addition, it seems that if 20% is added to the total surgery time of each surgeon, this new time interval is proper to be considered as the working time interval, and longer intervals will not noticeably improve the quality of the optimal solution. It is shown in this paper that 0.25 is the best suitable coecient for the idle gaps of surgeons in the objective function.Keywords: Operating room scheduling, branch, and, bound algorithm -
برنامه ریزی ظرفیت تولید و زمانبندی تولید جزئی از فرآیند تصمیم گیری در زنجیره تامین بسیاری از صنایع ساخت و خدماتی محسوب می شوند که نقش مهمی را در برآورده سازی نیازهای مشتریان و ارتقای سطح خدمت دهی به مشتریان ایفا می نمایند. از آنجائیکه این دو فرآیند در دو سطح متفاوت از زنجیره تامین عمل می نمایند (برنامه ریزی ظرفیت در سطح تاکتیکی و زمانبندی تولید در سطح عملیاتی)، لذا معمولا تصمیمات مربوط به این دو حیطه نیز مستقلا و جدای از هم اتخاذ می شود. در چنین شرائطی شدنی بودن تخصیص ظرفیت انجام شده در سطح تاکتیکی، زمانیکه برنامه بصورت عملیاتی وارد کارگاه می شود، به عنوان یکی از چالش های اصلی این رویکرد تصمیم گیری مجزا، مطرح است. لذا در این تحقیق، پس از مدلسازی یکپارچه مساله برنامه ریزی ظرفیت تولید و مساله زمانبندی تولید دو ماشینه، به ارائه یک رویکرد حل تحلیلی مبتنی بر تجزیه مساله پرداخته شده است. در راستای کمینه سازی حداکثر زمان تکمیل سفارشات، مفهومی تحت عنوان «زوج سفارش» تعریف، و الگوریتمی جهت تعیین زوج سفارشات بهینه بر مبنای مساله تخصیص متقارن ارائه می شود. سپس در راستای تعیین توالی بهینه ی زوج سفارشات، الگوریتم شاخه و کرانی بر مبنای سه کران پائین پیشنهادی و همچنین دو استراتژی جستجوی عمق اول و سطح اول، طراحی و در راستای افزایش کارآیی آن تعدادی ویژگی ریاضی اثبات، و بر اساس آن ها تعدادی قائده چیرگی جهت مساله استخراج شده است. همچنین جهت تعیین مقادیر تخصیص ظرفیت به عملیات، یک الگوریتم جستجوی همسایگی طراحی و بر اساس ویژگی های ساختاری مساله بهبود داده شد.
کلید واژگان: برنامه ریزی ظرفیت، زمانبندی سفارشات، الگوریتم شاخه و کران، کران پائین، استراتژی جستجوInternational Journal of Industrial Engineering & Production Management, Volume:24 Issue: 2, 2013, PP 117 -139Production capacity planning and scheduling are parts of decision process in supply chain of many manufacturing and service industries, which have important role in satisfying customer requirements and enhancing customer service level. Since these two processes performs in two different levels of supply chain (capacity planning in tactical level and scheduling in operational one), usually their decision are made independently. In such circumstances, the feasibility of capacity decisions in tactical level, when plan imports into the shop floor, is one of the critical challenges in this decision making approach. Hence in this paper, after formulating the capacity planning and two-machine scheduling problems integrately, an analytical solution approach will be presented. In order to minimize the maximum completion time of orders, concept of order pairs is defined and the optimal orders pairs are established based on the optimal solution of symmetric assignment problem. Afterwards, to determine the optimal sequence of order pairs, a branch and bound procedure is designed which is based on three proposed lower bounds, depth first and best first strategies. To improve the efficiency of algorithm, some mathematical properties are proved and some corresponding dominance rules are derived. Furthermore, to delineate the quantity of resource allocation to the operations, a neighborhood search algorithm is designed and improved based on some structural properties of problem.
Keywords: Capacity Planning, Order Scheduling, Branch, Bound Algorithm, Lower Bound, Search Strategy -
در این مقاله مسئله زمان بندی فلوشاپ دو ماشین با در نظر گرفتن ورود غیر همزمان و با هدف کمینه سازی تعداد کارهای دیرکرددار بررسی شده است. در ابتدا پیچیدگی مساله بررسی و ثابت شده که مساله NP hard است. بنابراین برای حل مسئله فوق یک الگوریتم ابتکاری که قابلیت حل مسائل با ابعاد خیلی بزرگ را دارد، ارائه شده است. همچنین به منظور حل بهینه مسئله از روش شاخه و کران با در نظر گرفتن الگوریتم ابتکاری به عنوان حد بالا بهره گرفته شده است. نتایج محاسباتی نشان می دهد که رویه شاخه و کران مسائل با ابعاد 28 فعالیت در گروه High و 20 فعالیت در گروه Low را در زمان منطقی و به طور کامل حل می کند، که این امر کارآیی حد بالا، حدود پایین و اصول غلبه ارائه شده برای مسئله را نشان می دهد. همچنین نشان داده شد که متوسط نسبت جواب بهینه به الگوریتم ابتکاری با هدف ∑(1-Ui) حداکثر 11/ 1 برابر می باشد که در مقایسه با الگوریتم های ارائه شده در تحقیقات مرتبط با کارهای دیرکرددار نسبت کوچکی می باشد. این نسبت نشان دهنده کارایی بالای الگوریتم ابتکاری است. با توجه به کارآیی بالای الگوریتم ابتکاری، مسائل نمونه با ابعاد بزرگ نیز حل و نتایج آن ارائه شده است.
کلید واژگان: فلوشاپ دو ماشین، تعداد کارهای دیرکرددار، ورود غیر همزمان، الگوریتم شاخه و کران، الگوریتم ابتکاریInternational Journal of Industrial Engineering & Production Management, Volume:23 Issue: 4, 2013, PP 389 -400In this paper, minimizing the number of tardy jobs in two-machine flowshop scheduling with non-simultaneous job entrance is discussed. It is proven that the complexity of the problem is NP_hard. Therefore, a heuristic algorithm is proposed to solve the large scale problems. Besides, an exact branch and bound algorithm with utilizing heuristic algorithm as upper bound proposed to achieve optimal solution. Computational results demonstrate that branch and bound method solves problems with 28 jobs in the set High and 20 jobs in the set Low in a reasonable time. Results show the capability of the proposed upper bound, lower bounds and dominance rules. Also, it is shown that the average ratio of optimal solution to the heuristic one with the objective ∑(1-Ui) is at most 1.11 which is smaller in contrast with other researches in the literature. This ratio proves efficacy of the proposed heuristic algorithm. Finally, according to efficiency of the presented approach, sample problems with large dimensions were solved and their results were displayed.Keywords: Two machine flowshop, number of tardy, non, simultaneous job entrance, Branch, Bound Algorithm, Heuristic Algorithm
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.