제약식 프로그래밍과 최적화 솔버는 공통된 문제를 풀기 위한 해법으로서 서로 다른 영역에서 발전되어왔다. 특히 제약식 확산법과 선형 계획법은 두 영역의 주된 기법으로서 조합 최적화 문제를 푸는데 함께 사용될 수 있는 통합가능한 보완 기법들이다. 지금까지 이를 통합하기 위한 시도는 주로 한 기법을 다른 기법의 모형 틀안에 포함시키는 것이었다. 본 논문은 둘의 통합을 통한 잇점들은 충분히 사용하기 위해서는 모형 역시 통합될 필요가 있음과 그 모형 통합의 틀을 보이고 그 틀 안에서 어떻게 두 기법의 솔버의 수준으로 통합되어 새로운 혼합 솔버를 구축할 수 있는지를 보인다.
제약식 프로그램과 최적화는 상이한 배경에서 출발하였지만 현실의 동일한 의사결정 문제의 해법을 시도해 왔다는데서 공통점을 가진다. 이 논문은 이 두가지 학문영역의 성과들을 하나의 문제풀이 틀에 통합하는 시도로서 혼합형 문제해결기의 구조를 제시한다. 특히 워렌의 추상기계와 한정도메인 제약식 프로그램의 문제해결기의 구조를 이용하여 최적화 특히 선형계획법의 문제해결기을 결합시키는 한 해법을 통합 모형의 틀을 통해 구체적인 구현의 단계로 제시한다. 또한 그 구현시 해결해야 할 문제들을 제시하고 그 해법을 논의한다.
최근 정형 검증 분야에서 상태 폭발 문제를 극복하기 위해 만족가능성(Satisfiability) 처리기를 사용하는 방법이 많이 연구되고 있다. 만족가능성 처리기를 사용하려면 대상을 CNF 식으로 변환해야 하는데, 이진 기수 제약 조건은 시스템을 CNF 식으로 변환하기 위해 많이 사용되는 기법이다. 그러나 이진 기수 제약 조건은 이진 변수들의 집합을 다루기 때문에 이진 변수들의 순서 정보는 변환할 수 없었다. 본 논문에서는 이진 변수의 시퀀스에서 길이가 k인 서브시퀀스 추출 문제에 대한 CNF 변환 방법을 제안한다. 또한 실험을 통해 제안된 방법이 순서정보를 고려치 않고 적용한 변환 방법보다 훨씬 더 좋은 결과를 얻을 수 있었다.
선형 제약 만족 최적화 문제는 선형식으로 표현 가능한 목적함수 및 복잡한 제약조건을 포함하는 조합 최적화 문제를 의미한다. 정수계획법은 이와 같은 문제를 해결하는 데 매우 효과적인 기법으로 알려져 있지만 문제의 규모가 커질 경우 준최적해를 도출하기까지 매우 많은 시간과 메모리를 요구한다. 본 논문에서는 지역 탐색과 정수계획법을 결합하여 탐색 성능을 향상할 수 있는 방안을 제시한다. 기본적으로 대상 문제의 해결을 위해 지역 탐색의 가장 단순한 형태인 단순 언덕오르기 탐색을 사용하되 이웃해 생성 시 정수계획법을 적용한다. 또한 부가적으로 초기해 생성을 위해 제약 프로그래밍을 활용한다. N-Queens 최대화 문제를 대상으로 한 실험 결과, 본 논문에서 제시한 기법을 통해 다른 탐색 기법들보다 훨씬 더 좋은 해를 도출할 수 있음을 확인할 수 있었다.
상수도 관망은 비정상상황에서도 안전한 물을 안정적으로 공급하는 것을 목표로 한다. 따라서 상수도 관망의 최적 설계는 수리학적 제약조건 (i.e., 절점의 압력, 관의 유속)을 만족하는 설계안을 제시한다. 하지만 점차 커지는 도시 규모에 따라 수질적으로 안전한 물을 공급하지 못하는 문제가 발생하고 있다. 또한, 상수도시스템의 형식 (i.e., 수지상식, 혼합식, 순환식)에 따라 용수의 체류 시간, 절점의 압력 등이 상이하다. 따라서, 본 연구에서는 도시 규모 및 형식과 잔류염소 농도를 고려한 상수도시스템 최적 설계를 진행하였다. 절점의 개수에 따라 도시의 규모를 분류하였으며, BI(BI; Branch Index) 지수를 통해 상수도시스템의 형식을 분류하였다. 또한, 수리학적 제약조건(i.e., 절점의 압력)과 수질적 제약조건 (i.e., 잔류염소 농도)을 설정하여 수리-수질을 동시에 만족하는 최적 설계안을 도출하였다. 비상시에도 물을 안정하게 공급하기 위하여 시스템의 탄력성과 설계비용을 목적함수로 설정하여 다목적 최적 설계를 진행하였다. 이러한 연구는 압력만을 고려한 기존 설계단계에서 수질적 측면을 동시에 고려하여 수질 측면의 안전성을 향상할 수 있다. 또한, 시스템의 탄력성을 고려하여 비정상상황에서도 물을 공급하여 사용성을 향상하는 설계안을 도출하여 수리학적 안정성을 만족하며, 경제적 측면도 향상할 수 있다.
본 연구에서는 선박 건조 공정 중 블록조립공정을 다룬다 블록과 정반(bay)의 정보가 주어져 있을 때, 각 블록의 조립작업을 하게 될 정반과 조립작업을 시작하는 시작시점을 결정해야 한다. 정반에서 중요하게 고려할 두 가지 자원은 바로 면적과 시수이다. 본 연구에서 다루는 문제의 목적식은 정반에 할당피지 못하거나 작업시점을 결정하지 못해 작업을 할 수 없게 된 실패 블록의 수를 죄소화시키는 것과 시수 부하의 부하평준화를 이루는 것이다. 이 문제를 풀기 위해 제약만족기법(CSP)에 기반을 두는 알고리듬을 제안한다. 그리고 이 알고리듬은 실제 데이터를 가지고 실험을 하게 되며 그 결과와 기존의 일정계획 결과와 비교 분석하게 될 것이다.
이 논문은 IMT-2000 CDMA 시스템의 주파수 관리 문제를 다룬다. 다양한 서비스, 상이한 대역폭을 갖는 채널, 중첩셀 구조 등과 같은 시스템의 특성을 검토하여 문제를 정의한다. 고려하는 문제는 제약 최적화 문제로 모형화된다. 제약식은 통화 품질을 만족시키면서 서비스를 수용하는 것이고, 목적식은 가급적 적은 대역폭을 소비하는 것이다. 이 문제를 해결하여 다음과 같은 의사 결정을 하고자 한다. 1) 각 종류의 셀에 어떤 서비스를 할당할 것인가, 2) 각 셀에 어떤 유형의 FA들을 설치할 것인가. 제안된 주파수 관리 정책의 유효성이 실험을 통하여 증명된다.
본 연구에서 고찰한 surrogate relaxation은 Lagrangian relaxation 방법과는 달리 제약식들을 선형조합으로 묶어 문제를 푼다. 수리계획 분계가 convexity를 만족하지 못하는 경우에는 Lagrangian의 경우와 마찬가지로 surrogate gap이 발생한다. Lagrangian 쌍대이론을 토대로 surrogate optimality condition을 알아보고 수리계획법의 특별 형태인 정수선형계획법에 적용해 보았다. 일반적으로 surrogate gap은 Lagrangian gap 보다 작기 때문에 좀더 근사하게 원 문제의 최적 목적 함수값에 접근할 수 있다. 따라서 branch and bound 알고리즘을 개발할 때 중요한 정보를 제공하는 것이다.
이 논문의 목적은 기존의 상수도 관망을 개선하는데 있어 어느 관을 교체 또는 재생할 것인가와 펌프용량을 얼마나 늘릴 것인가를 결정함으로써 관망내 각 급수지점에서의 요구유량및 수압을 만족시킴은 물론 그에 드는 비용을 최소화시키는 모델을 개발하는데 있다. 이 논문은 관교체 비용, 세관 및 재생 비용, 관보수 비용, 펌핑 비용, 펌프시설 확충비용 등의 다섯가지 비용들을 비교 검토함으로써 의사결정을 하게 된다. 제약조건식으로는 급수 조건식, 에너지 방정식, 수리학적 방정식, 결정 조건식, 한계 조건식, 정수 조건식 등이 있다. 이 모델을 수식화하면 정수혼합 비선형계획법 (mixed-integer nonlinear programming, MINLP) 문제가 된다. 이 문제를 풀기 위해 비선형해법의 GRG (generalized reduced gradient) 방법과 분기와 한계 (banch and bound) 기법을 통한 implicit enumeration 기법을 접목시키는 방법을 제안하였다.
최근 인터넷을 이용한 대부분의 예약 시스템들은 예약 기능만을 중요시하고 있어서 한정된 예약자원을 효율적으로 관리하기에 많은 어려움이 있다. 또한, 한정된 예약 자원의 배정 및 관리방식이 중앙 집중식 관리로 처리되고 있기 때문에 고객들의 선호도를 고려하지 않고 예약이 이루어지고 있다. 예약 시스템의 효율적인 관리와 현대 서비스 산업에서 중요한 고객들의 예약 만족도를 향상시키는 것은 예약 시스템에서 가장 중요한 부분이다. 본 논문에서는 이러한 예약 시스템에서 일어날 수 있는 문제를 복합 스케줄링 기법에 적용하여 예약 시스템들의 문제점을 해결하고자 하였다. 고객중심의 도서관 좌석배정 예약시스템은 객체지향개념을 기반으로 고객들의 선호도를 고려하여 고객들이 가지고 있는 사건들을 주어진 제약들에 만족하도록 목표인 도서관 좌석배치도에 배정한다. 또한 고객들의 도서관 이용 정보를 통하여 더욱더 편리한 서비스를 제공하고자 한다. 고객들은 자신의 우선순위에 따라서 자원을 배정하고, 좌석 자원에 대한 고객의 선호도 차이를 가질 수 있게 하였다. 고객 클래스와 도서관 이용정보를 고려하여 우선순위를 가진 고객들은 제약을 만족하면서 최선의 좌석 슬롯을 선택하여 사건을 배정한다. 또한, 고객중심의 도서관 좌석배정 예약시스템을 모의 실험하여 고객들의 만족도를 살펴보았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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