Equivalence of piecewise-linear approximation and Lagrangian relaxation for network revenue management

The network revenue management (RM) problem arises in airline, hotel, media,and other industries where the sale products use multiple resources. It can be formulatedas a stochastic dynamic program but the dynamic program is computationallyintractable because of an exponentially large state space, and a number of heuristicshave been proposed to approximate it. Notable amongst these -both for their revenueperformance, as well as their theoretically sound basis- are approximate dynamic programmingmethods that approximate the value function by basis functions (both affinefunctions as well as piecewise-linear functions have been proposed for network RM)and decomposition methods that relax the constraints of the dynamic program to solvesimpler dynamic programs (such as the Lagrangian relaxation methods). In this paperwe show that these two seemingly distinct approaches coincide for the network RMdynamic program, i.e., the piecewise-linear approximation method and the Lagrangianrelaxation method are one and the same.

Lagrangian-informed mixed integer programming reformulations

La programmation linéaire en nombres entiers est une approche robuste qui permet de résoudre rapidement de grandes instances de problèmes d'optimisation discrète. Toutefois, les problèmes gagnent constamment en complexité et imposent parfois de fortes limites sur le temps de calcul. Il devient alors nécessaire de développer des méthodes spécialisées afin de résoudre approximativement ces problèmes, tout en calculant des bornes sur leurs valeurs optimales afin de prouver la qualité des solutions obtenues. Nous proposons d'explorer une approche de reformulation en nombres entiers guidée par la relaxation lagrangienne. Après l'identification d'une forte relaxation lagrangienne, un processus systématique permet d'obtenir une seconde formulation en nombres entiers. Cette reformulation, plus compacte que celle de Dantzig et Wolfe, comporte exactement les mêmes solutions entières que la formulation initiale, mais en améliore la borne linéaire: elle devient égale à la borne lagrangienne. L'approche de reformulation permet d'unifier et de généraliser des formulations et des méthodes de borne connues. De plus, elle offre une manière simple d'obtenir des reformulations de moins grandes tailles en contrepartie de bornes plus faibles. Ces reformulations demeurent de grandes tailles. C'est pourquoi nous décrivons aussi des méthodes spécialisées pour en résoudre les relaxations linéaires. Finalement, nous appliquons l'approche de reformulation à deux problèmes de localisation. Cela nous mène à de nouvelles formulations pour ces problèmes; certaines sont de très grandes tailles, mais nos méthodes de résolution spécialisées les rendent pratiques.

Modeling small-scale dairy farms in central Mexico using multi-criteria programming

Milk supply from Mexican dairy farms does not meet demand and small-scale farms can contribute toward closing the gap. Two multi-criteria programming techniques, goal programming and compromise programming, were used in a study of small-scale dairy farms in central Mexico. To build the goal and compromise programming models, 4 ordinary linear programming models were also developed, which had objective functions to maximize metabolizable energy for milk production, to maximize margin of income over feed costs, to maximize metabolizable protein for milk production, and to minimize purchased feedstuffs. Neither multicriteria approach was significantly better than the other; however, by applying both models it was possible to perform a more comprehensive analysis of these small-scale dairy systems. The multi-criteria programming models affirm findings from previous work and suggest that a forage strategy based on alfalfa, rye-grass, and corn silage would meet nutrient requirements of the herd. Both models suggested that there is an economic advantage in rescheduling the calving season to the second and third calendar quarters to better synchronize higher demand for nutrients with the period of high forage availability.

Utilização de modelos de programação não-linear para sistematização de terras para irrigação em áreas regulares

Objetivou-se com este trabalho, desenvolver modelos de programação não-linear para sistematização de terras, aplicáveis para áreas com formato regular e que minimizem a movimentação de terra, utilizando o software GAMS para o cálculo. Esses modelos foram comparados com o Método dos Quadrados Mínimos Generalizado, desenvolvido por Scaloppi & Willardson (1986), sendo o parâmetro de avaliação o volume de terra movimentado. Concluiu-se que, ambos os modelos de programação não-linear desenvolvidos nesta pesquisa mostraram-se adequados para aplicação em áreas regulares e forneceram menores valores de movimentação de terra quando comparados com o método dos quadrados mínimos.

Modelo de programação linear para seleção de pulverizadores agrícolas de barras

A seleção de pulverizadores agrícolas que se adaptem às necessidades da propriedade, é um processo trabalhoso, sendo uma das etapas mais importantes dentro do processo produtivo. O objetivo do presente trabalho foi o de desenvolver e utilizar um modelo de programação linear para auxiliar na seleção de pulverizadores agrícolas de barras, baseado no menor custo horário do equipamento. Foram utilizadas as informações técnicas referentes a 20 modelos de pulverizadores disponíveis no mercado, sendo quatro autopropelidos, oito de arrasto e oito do tipo montado. A análise de sensibilidade dos componentes dos custos operacionais mostrou que as taxas de reparo e depreciação foram os fatores que mais interferiram na variação do custo horário do conjunto trator-pulverizador. O modelo matemático desenvolvido facilitou a realização da análise de sensibilidade que foi processada em um tempo muito pequeno.

Distribuição da carga hidráulica em linhas de derivação otimizadas por programação linear

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Implementação paralela escalável e eficiente do algoritmo simplex padrão em arquitetura multicore

This work presents a scalable and efficient parallel implementation of the Standard Simplex algorithm in the multicore architecture to solve large scale linear programming problems. We present a general scheme explaining how each step of the standard Simplex algorithm was parallelized, indicating some important points of the parallel implementation. Performance analysis were conducted by comparing the sequential time using the Simplex tableau and the Simplex of the CPLEXR IBM. The experiments were executed on a shared memory machine with 24 cores. The scalability analysis was performed with problems of different dimensions, finding evidence that our parallel standard Simplex algorithm has a better parallel efficiency for problems with more variables than constraints. In comparison with CPLEXR , the proposed parallel algorithm achieved a efficiency of up to 16 times better

Reactive power dispatch and planning using a non-linear branch-and-bound algorithm

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Multiobjective 0-1 integer programming for the use of sugarcane residual biomass in energy cogeneration

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Programação linear por partes: revisão teórica e aplicações

Procura-se resgatar a importância de uma subárea da Programação Matemática conhecida como Programação Linear Por Partes - PLP. de fato a PLP tem inúmeras aplicações tanto na área teórica como em situações reais. Este trabalho apresenta os resultados de uma pesquisa bibliográfica, efetuada nas principais revistas técnicas e livros disponíveis relacionados com Pesquisa Operacional, que visou situar o estado da'arte da Programação Linear por Partes, bem como a abrangência de sua aplicabilidade. Particularmente, no contexto da PLP, este texto deslaca a Programação em Redes Lineares por Partes devido a sua relevância em muitas situações práticas.

Algorithms for network piecewise-linear programs: A comparative study

Piecewise-Linear Programming (PLP) is an important area of Mathematical Programming and concerns the minimisation of a convex separable piecewise-linear objective function, subject to linear constraints. In this paper a subarea of PLP called Network Piecewise-Linear Programming (NPLP) is explored. The paper presents four specialised algorithms for NPLP: (Strongly Feasible) Primal Simplex, Dual Method, Out-of-Kilter and (Strongly Polynomial) Cost-Scaling and their relative efficiency is studied. A statistically designed experiment is used to perform a computational comparison of the algorithms. The response variable observed in the experiment is the CPU time to solve randomly generated network piecewise-linear problems classified according to problem class (Transportation, Transshipment and Circulation), problem size, extent of capacitation, and number of breakpoints per arc. Results and conclusions on performance of the algorithms are reported.

A nonlinear model for the long-term hydro-thermal generation scheduling problem over multiple areas with transmission constraints

This paper presents a nonlinear model with individual representation of plants for the centralized long-term hydrothermal scheduling problem over multiple areas. In addition to common aspects of long-term scheduling, this model takes transmission constraints into account. The ability to optimize hydropower exchange among multiple areas is important because it enables further minimization of complementary thermal generation costs. Also, by considering transmission constraints for long-term scheduling, a more precise coupling with shorter horizon schedules can be expected. This is an important characteristic from both operational and economic viewpoints. The proposed model is solved by a sequential quadratic programming approach in the form of a prototype system for different case studies. An analysis of the benefits provided by the model is also presented. ©2009 IEEE.

Programação linear à criação de planejamentos otimizados em radioterapia

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Programação linear inteira aplicada ao aproveitamento do palhiço da cana-de-açúcar

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Comparação econômica entre critérios de dimensionamento de sistemas de irrigação por microaspersão utilizando modelos de programação linear

Pós-graduação em Agronomia (Irrigação e Drenagem) - FCA