947 resultados para Multi-objective optimization models


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linearity management is explored as a complete tool to obtain maximum transmission reach in a WDM fiber transmission system, making it possible to optimize multiple system parameters, including optimal dispersion pre-compensation, with fast simulations based on the continuous-wave approximation.

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Transportation service operators are witnessing a growing demand for bi-directional movement of goods. Given this, the following thesis considers an extension to the vehicle routing problem (VRP) known as the delivery and pickup transportation problem (DPP), where delivery and pickup demands may occupy the same route. The problem is formulated here as the vehicle routing problem with simultaneous delivery and pickup (VRPSDP), which requires the concurrent service of the demands at the customer location. This formulation provides the greatest opportunity for cost savings for both the service provider and recipient. The aims of this research are to propose a new theoretical design to solve the multi-objective VRPSDP, provide software support for the suggested design and validate the method through a set of experiments. A new real-life based multi-objective VRPSDP is studied here, which requires the minimisation of the often conflicting objectives: operated vehicle fleet size, total routing distance and the maximum variation between route distances (workload variation). The former two objectives are commonly encountered in the domain and the latter is introduced here because it is essential for real-life routing problems. The VRPSDP is defined as a hard combinatorial optimisation problem, therefore an approximation method, Simultaneous Delivery and Pickup method (SDPmethod) is proposed to solve it. The SDPmethod consists of three phases. The first phase constructs a set of diverse partial solutions, where one is expected to form part of the near-optimal solution. The second phase determines assignment possibilities for each sub-problem. The third phase solves the sub-problems using a parallel genetic algorithm. The suggested genetic algorithm is improved by the introduction of a set of tools: genetic operator switching mechanism via diversity thresholds, accuracy analysis tool and a new fitness evaluation mechanism. This three phase method is proposed to address the shortcoming that exists in the domain, where an initial solution is built only then to be completely dismantled and redesigned in the optimisation phase. In addition, a new routing heuristic, RouteAlg, is proposed to solve the VRPSDP sub-problem, the travelling salesman problem with simultaneous delivery and pickup (TSPSDP). The experimental studies are conducted using the well known benchmark Salhi and Nagy (1999) test problems, where the SDPmethod and RouteAlg solutions are compared with the prominent works in the VRPSDP domain. The SDPmethod has demonstrated to be an effective method for solving the multi-objective VRPSDP and the RouteAlg for the TSPSDP.

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Market mechanisms are a means by which resources in contention can be allocated between contending parties, both in human economies and those populated by software agents. Designing such mechanisms has traditionally been carried out by hand, and more recently by automation. Assessing these mechanisms typically involves them being evaluated with respect to multiple conflicting objectives, which can often be nonlinear, noisy, and expensive to compute. For typical performance objectives, it is known that designed mechanisms often fall short on being optimal across all objectives simultaneously. However, in all previous automated approaches, either only a single objective is considered, or else the multiple performance objectives are combined into a single objective. In this paper we do not aggregate objectives, instead considering a direct, novel application of multi-objective evolutionary algorithms (MOEAs) to the problem of automated mechanism design. This allows the automatic discovery of trade-offs that such objectives impose on mechanisms. We pose the problem of mechanism design, specifically for the class of linear redistribution mechanisms, as a naturally existing multi-objective optimisation problem. We apply a modified version of NSGA-II in order to design mechanisms within this class, given economically relevant objectives such as welfare and fairness. This application of NSGA-II exposes tradeoffs between objectives, revealing relationships between them that were otherwise unknown for this mechanism class. The understanding of the trade-off gained from the application of MOEAs can thus help practitioners with an insightful application of discovered mechanisms in their respective real/artificial markets.

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Nonlinearity management is explored as a complete tool to obtain maximum transmission reach in a WDM fiber transmission system, making it possible to optimize multiple system parameters, including optimal dispersion pre-compensation, with fast simulations based on the continuous-wave approximation. © 2006 Optical Society of America.

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The increasing number of victims from disasters in recent years results in several challenges for authorities aiming to protect and provide support to affected people. Humanitarian logistics represents one of the most important fields during preparedness and response in cases of disaster, seeking to provide relief, information and services to disaster victims. However, on top of the challenges of logistical activities, the successful completion of operations depends to a large extent on coordination. This is particularly important for developing countries, where disasters occur very often and resources are even scarcer. This paper assumes a multi-agency approach to disaster preparedness that combines geographical information systems (GIS) and multi-objective optimization. The purpose of the tool is to determine the location of emergency facilities, stock prepositioning and distribution allocation for floods. We illustrate the application and the results using a case study centred on Acapulco, México.

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Environmentally conscious construction has received a significant amount of research attention during the last decades. Even though construction literature is rich in studies that emphasize the importance of environmental impact during the construction phase, most of the previous studies failed to combine environmental analysis with other project performance criteria in construction. This is mainly because most of the studies have overlooked the multi-objective nature of construction projects. In order to achieve environmentally conscious construction, multi-objectives and their relationships need to be successfully analyzed in the complex construction environment. The complex construction system is composed of changing project conditions that have an impact on the relationship between time, cost and environmental impact (TCEI) of construction operations. Yet, this impact is still unknown by construction professionals. Studying this impact is vital to fulfill multiple project objectives and achieve environmentally conscious construction. This research proposes an analytical framework to analyze the impact of changing project conditions on the relationship of TCEI. This study includes green house gas (GHG) emissions as an environmental impact category. The methodology utilizes multi-agent systems, multi-objective optimization, analytical network process, and system dynamics tools to study the relationships of TCEI and support decision-making under the influence of project conditions. Life cycle assessment (LCA) is applied to the evaluation of environmental impact in terms of GHG. The mixed method approach allowed for the collection and analysis of qualitative and quantitative data. Structured interviews of professionals in the highway construction field were conducted to gain their perspectives in decision-making under the influence of certain project conditions, while the quantitative data were collected from the Florida Department of Transportation (FDOT) for highway resurfacing projects. The data collected were used to test the framework. The framework yielded statistically significant results in simulating project conditions and optimizing TCEI. The results showed that the change in project conditions had a significant impact on the TCEI optimal solutions. The correlation between TCEI suggested that they affected each other positively, but in different strengths. The findings of the study will assist contractors to visualize the impact of their decision on the relationship of TCEI.

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The purpose of this thesis was to identify the optimal design parameters for a jet nozzle which obtains a local maximum shear stress while maximizing the average shear stress on the floor of a fluid filled system. This research examined how geometric parameters of a jet nozzle, such as the nozzle's angle, height, and orifice, influence the shear stress created on the bottom surface of a tank. Simulations were run using a Computational Fluid Dynamics (CFD) software package to determine shear stress values for a parameterized geometric domain including the jet nozzle. A response surface was created based on the shear stress values obtained from 112 simulated designs. A multi-objective optimization software utilized the response surface to generate designs with the best combination of parameters to achieve maximum shear stress and maximum average shear stress. The optimal configuration of parameters achieved larger shear stress values over a commercially available design.

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The aim of this work is to present a methodology to develop cost-effective thermal management solutions for microelectronic devices, capable of removing maximum amount of heat and delivering maximally uniform temperature distributions. The topological and geometrical characteristics of multiple-story three-dimensional branching networks of microchannels were developed using multi-objective optimization. A conjugate heat transfer analysis software package and an automatic 3D microchannel network generator were developed and coupled with a modified version of a particle-swarm optimization algorithm with a goal of creating a design tool for 3D networks of optimized coolant flow passages. Numerical algorithms in the conjugate heat transfer solution package include a quasi-ID thermo-fluid solver and a steady heat diffusion solver, which were validated against results from high-fidelity Navier-Stokes equations solver and analytical solutions for basic fluid dynamics test cases. Pareto-optimal solutions demonstrate that thermal loads of up to 500 W/cm2 can be managed with 3D microchannel networks, with pumping power requirements up to 50% lower with respect to currently used high-performance cooling technologies.

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Lors du transport du bois de la forêt vers les usines, de nombreux événements imprévus peuvent se produire, événements qui perturbent les trajets prévus (par exemple, en raison des conditions météo, des feux de forêt, de la présence de nouveaux chargements, etc.). Lorsque de tels événements ne sont connus que durant un trajet, le camion qui accomplit ce trajet doit être détourné vers un chemin alternatif. En l’absence d’informations sur un tel chemin, le chauffeur du camion est susceptible de choisir un chemin alternatif inutilement long ou pire, qui est lui-même "fermé" suite à un événement imprévu. Il est donc essentiel de fournir aux chauffeurs des informations en temps réel, en particulier des suggestions de chemins alternatifs lorsqu’une route prévue s’avère impraticable. Les possibilités de recours en cas d’imprévus dépendent des caractéristiques de la chaîne logistique étudiée comme la présence de camions auto-chargeurs et la politique de gestion du transport. Nous présentons trois articles traitant de contextes d’application différents ainsi que des modèles et des méthodes de résolution adaptés à chacun des contextes. Dans le premier article, les chauffeurs de camion disposent de l’ensemble du plan hebdomadaire de la semaine en cours. Dans ce contexte, tous les efforts doivent être faits pour minimiser les changements apportés au plan initial. Bien que la flotte de camions soit homogène, il y a un ordre de priorité des chauffeurs. Les plus prioritaires obtiennent les volumes de travail les plus importants. Minimiser les changements dans leurs plans est également une priorité. Étant donné que les conséquences des événements imprévus sur le plan de transport sont essentiellement des annulations et/ou des retards de certains voyages, l’approche proposée traite d’abord l’annulation et le retard d’un seul voyage, puis elle est généralisée pour traiter des événements plus complexes. Dans cette ap- proche, nous essayons de re-planifier les voyages impactés durant la même semaine de telle sorte qu’une chargeuse soit libre au moment de l’arrivée du camion à la fois au site forestier et à l’usine. De cette façon, les voyages des autres camions ne seront pas mo- difiés. Cette approche fournit aux répartiteurs des plans alternatifs en quelques secondes. De meilleures solutions pourraient être obtenues si le répartiteur était autorisé à apporter plus de modifications au plan initial. Dans le second article, nous considérons un contexte où un seul voyage à la fois est communiqué aux chauffeurs. Le répartiteur attend jusqu’à ce que le chauffeur termine son voyage avant de lui révéler le prochain voyage. Ce contexte est plus souple et offre plus de possibilités de recours en cas d’imprévus. En plus, le problème hebdomadaire peut être divisé en des problèmes quotidiens, puisque la demande est quotidienne et les usines sont ouvertes pendant des périodes limitées durant la journée. Nous utilisons un modèle de programmation mathématique basé sur un réseau espace-temps pour réagir aux perturbations. Bien que ces dernières puissent avoir des effets différents sur le plan de transport initial, une caractéristique clé du modèle proposé est qu’il reste valable pour traiter tous les imprévus, quelle que soit leur nature. En effet, l’impact de ces événements est capturé dans le réseau espace-temps et dans les paramètres d’entrée plutôt que dans le modèle lui-même. Le modèle est résolu pour la journée en cours chaque fois qu’un événement imprévu est révélé. Dans le dernier article, la flotte de camions est hétérogène, comprenant des camions avec des chargeuses à bord. La configuration des routes de ces camions est différente de celle des camions réguliers, car ils ne doivent pas être synchronisés avec les chargeuses. Nous utilisons un modèle mathématique où les colonnes peuvent être facilement et naturellement interprétées comme des itinéraires de camions. Nous résolvons ce modèle en utilisant la génération de colonnes. Dans un premier temps, nous relaxons l’intégralité des variables de décision et nous considérons seulement un sous-ensemble des itinéraires réalisables. Les itinéraires avec un potentiel d’amélioration de la solution courante sont ajoutés au modèle de manière itérative. Un réseau espace-temps est utilisé à la fois pour représenter les impacts des événements imprévus et pour générer ces itinéraires. La solution obtenue est généralement fractionnaire et un algorithme de branch-and-price est utilisé pour trouver des solutions entières. Plusieurs scénarios de perturbation ont été développés pour tester l’approche proposée sur des études de cas provenant de l’industrie forestière canadienne et les résultats numériques sont présentés pour les trois contextes.

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In this contribution, a system identification procedure of a two-input Wiener model suitable for the analysis of the disturbance behavior of integrated nonlinear circuits is presented. The identified block model is comprised of two linear dynamic and one static nonlinear block, which are determined using an parameterized approach. In order to characterize the linear blocks, an correlation analysis using a white noise input in combination with a model reduction scheme is adopted. After having characterized the linear blocks, from the output spectrum under single tone excitation at each input a linear set of equations will be set up, whose solution gives the coefficients of the nonlinear block. By this data based black box approach, the distortion behavior of a nonlinear circuit under the influence of an interfering signal at an arbitrary input port can be determined. Such an interfering signal can be, for example, an electromagnetic interference signal which conductively couples into the port of consideration. © 2011 Author(s).

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Lors du transport du bois de la forêt vers les usines, de nombreux événements imprévus peuvent se produire, événements qui perturbent les trajets prévus (par exemple, en raison des conditions météo, des feux de forêt, de la présence de nouveaux chargements, etc.). Lorsque de tels événements ne sont connus que durant un trajet, le camion qui accomplit ce trajet doit être détourné vers un chemin alternatif. En l’absence d’informations sur un tel chemin, le chauffeur du camion est susceptible de choisir un chemin alternatif inutilement long ou pire, qui est lui-même "fermé" suite à un événement imprévu. Il est donc essentiel de fournir aux chauffeurs des informations en temps réel, en particulier des suggestions de chemins alternatifs lorsqu’une route prévue s’avère impraticable. Les possibilités de recours en cas d’imprévus dépendent des caractéristiques de la chaîne logistique étudiée comme la présence de camions auto-chargeurs et la politique de gestion du transport. Nous présentons trois articles traitant de contextes d’application différents ainsi que des modèles et des méthodes de résolution adaptés à chacun des contextes. Dans le premier article, les chauffeurs de camion disposent de l’ensemble du plan hebdomadaire de la semaine en cours. Dans ce contexte, tous les efforts doivent être faits pour minimiser les changements apportés au plan initial. Bien que la flotte de camions soit homogène, il y a un ordre de priorité des chauffeurs. Les plus prioritaires obtiennent les volumes de travail les plus importants. Minimiser les changements dans leurs plans est également une priorité. Étant donné que les conséquences des événements imprévus sur le plan de transport sont essentiellement des annulations et/ou des retards de certains voyages, l’approche proposée traite d’abord l’annulation et le retard d’un seul voyage, puis elle est généralisée pour traiter des événements plus complexes. Dans cette ap- proche, nous essayons de re-planifier les voyages impactés durant la même semaine de telle sorte qu’une chargeuse soit libre au moment de l’arrivée du camion à la fois au site forestier et à l’usine. De cette façon, les voyages des autres camions ne seront pas mo- difiés. Cette approche fournit aux répartiteurs des plans alternatifs en quelques secondes. De meilleures solutions pourraient être obtenues si le répartiteur était autorisé à apporter plus de modifications au plan initial. Dans le second article, nous considérons un contexte où un seul voyage à la fois est communiqué aux chauffeurs. Le répartiteur attend jusqu’à ce que le chauffeur termine son voyage avant de lui révéler le prochain voyage. Ce contexte est plus souple et offre plus de possibilités de recours en cas d’imprévus. En plus, le problème hebdomadaire peut être divisé en des problèmes quotidiens, puisque la demande est quotidienne et les usines sont ouvertes pendant des périodes limitées durant la journée. Nous utilisons un modèle de programmation mathématique basé sur un réseau espace-temps pour réagir aux perturbations. Bien que ces dernières puissent avoir des effets différents sur le plan de transport initial, une caractéristique clé du modèle proposé est qu’il reste valable pour traiter tous les imprévus, quelle que soit leur nature. En effet, l’impact de ces événements est capturé dans le réseau espace-temps et dans les paramètres d’entrée plutôt que dans le modèle lui-même. Le modèle est résolu pour la journée en cours chaque fois qu’un événement imprévu est révélé. Dans le dernier article, la flotte de camions est hétérogène, comprenant des camions avec des chargeuses à bord. La configuration des routes de ces camions est différente de celle des camions réguliers, car ils ne doivent pas être synchronisés avec les chargeuses. Nous utilisons un modèle mathématique où les colonnes peuvent être facilement et naturellement interprétées comme des itinéraires de camions. Nous résolvons ce modèle en utilisant la génération de colonnes. Dans un premier temps, nous relaxons l’intégralité des variables de décision et nous considérons seulement un sous-ensemble des itinéraires réalisables. Les itinéraires avec un potentiel d’amélioration de la solution courante sont ajoutés au modèle de manière itérative. Un réseau espace-temps est utilisé à la fois pour représenter les impacts des événements imprévus et pour générer ces itinéraires. La solution obtenue est généralement fractionnaire et un algorithme de branch-and-price est utilisé pour trouver des solutions entières. Plusieurs scénarios de perturbation ont été développés pour tester l’approche proposée sur des études de cas provenant de l’industrie forestière canadienne et les résultats numériques sont présentés pour les trois contextes.

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Macroeconomic policy makers are typically concerned with several indicators of economic performance. We thus propose to tackle the design of macroeconomic policy using Multicriteria Decision Making (MCDM) techniques. More specifically, we employ Multiobjective Programming (MP) to seek so-called efficient policies. The MP approach is combined with a computable general equilibrium (CGE) model. We chose use of a CGE model since they have the dual advantage of being consistent with standard economic theory while allowing one to measure the effect(s) of a specific policy with real data. Applying the proposed methodology to Spain (via the 1995 Social Accounting Matrix) we first quantified the trade-offs between two specific policy objectives: growth and inflation, when designing fiscal policy. We then constructed a frontier of efficient policies involving real growth and inflation. In doing so, we found that policy in 1995 Spain displayed some degree of inefficiency with respect to these two policy objectives. We then offer two sets of policy recommendations that, ostensibly, could have helped Spain at the time. The first deals with efficiency independent of the importance given to both growth and inflation by policy makers (we label this set: general policy recommendations). A second set depends on which policy objective is seen as more important by policy makers: increasing growth or controlling inflation (we label this one: objective-specific recommendations).

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Efficient hill climbers have been recently proposed for single- and multi-objective pseudo-Boolean optimization problems. For $k$-bounded pseudo-Boolean functions where each variable appears in at most a constant number of subfunctions, it has been theoretically proven that the neighborhood of a solution can be explored in constant time. These hill climbers, combined with a high-level exploration strategy, have shown to improve state of the art methods in experimental studies and open the door to the so-called Gray Box Optimization, where part, but not all, of the details of the objective functions are used to better explore the search space. One important limitation of all the previous proposals is that they can only be applied to unconstrained pseudo-Boolean optimization problems. In this work, we address the constrained case for multi-objective $k$-bounded pseudo-Boolean optimization problems. We find that adding constraints to the pseudo-Boolean problem has a linear computational cost in the hill climber.

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La gestione del fine vita dei prodotti è un argomento di interesse attuale per le aziende; sempre più spesso l’imprese non possono più esimersi dall’implementare un efficiente sistema di Reverse Logistics. Per rispondere efficacemente a queste nuove esigenze diventa fondamentale ampliare i tradizionali sistemi logistici verso tutte quelle attività svolte all’interno della Reverse Logitics. Una gestione efficace ed efficiente dell’intera supply chain è un aspetto di primaria importanza per un’azienda ed incide notevolmente sulla sua competitività; proprio per perseguire questo obiettivo, sempre più aziende promuovono politiche di gestione delle supply chain sia Lean che Green. L’obiettivo di questo lavoro, nato dalle esigenze descritte sopra, è quello di applicare un modello innovativo che consideri sia politiche di gestione Lean, che dualmente politiche Green, alla gestione di una supply chain del settore automotive, comprendente anche le attività di gestione dei veicoli fuori uso (ELV). Si è analizzato per prima cosa i principi base e gli strumenti utilizzati per l’applicazione della Lean Production e del Green supply chain management e in seguito si è analizzato le caratteristiche distintive della Reverse Logistics e in particolare delle reti che trattano i veicoli a fine vita. L’obiettivo finale dello studio è quello di elaborare e implementare, tramite l’utilizzo del software AMPL, un modello di ottimizzazione multi-obiettivo (MOP- Multi Objective Optimization) Lean e Green a una Reverse Supply Chain dei veicoli a fine vita. I risultati ottenuti evidenziano che è possibile raggiungere un ottimo compromesso tra le due logiche. E' stata effettuata anche una valutazione economica dei risultati ottenuti, che ha evidenziato come il trade-off scelto rappresenti anche uno degli scenari con minor costi.