• 제목/요약/키워드: NP-hard Problems

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시뮬레이티드 어닐링 알고리즘을 이용한 유연생산시스템의 기계셀-부품군 형성에 관한 연구 (A Study of Formation of Machine Cell-Part Family in FMS using the Simulated Annealing Algorithm)

  • 김진용;박대극;오병완;홍성조;최진영
    • 산업공학
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    • 제10권2호
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    • pp.1-13
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    • 1997
  • The problem of the formation of machine-part cells in FMS is a very important issue at the planning and operating stages of FMS. This problem is inherently a combinatorial optimization problem, proven to be NP-complete(or, NP-hard). Among the several kinds of approaches which have been applied to solve the combinatorial optimization problems, the Simulated Annealing(SA) algorithm, a technique of random search type with a flexibility in generating alternatives, is a powerful problem solving tool. In this paper, the SA algorithm is used to solve machine cell-part family formation problems. The primary purpose of the study is to find the near-optimal solution of machine cell-part family formation problem, whare the product volume and number of operations are prespecified, that can minimize the total material handling cost caused by exceptional elements and intercell moves as much as possible. The results show that the SA algorithm is able to find a near-optimal solution for practical problems of the machine cell-part family formation.

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자원 제약이 있는 프로젝트 스케줄링을 위한 효율적인 유전알고리즘 (Efficient Genetic Algorithm for Resource Constrained Project Scheduling Problem)

  • 이상욱
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제11권6호
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    • pp.59-66
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    • 2011
  • 자원 제약이 있는 프로젝트 스케줄링 문제는 자원의 양은 제한되어 있고 작업들 간에 선행조건이 있는 일정계획 문제로서 NP-hard 문제 중에 하나로 알려져 있다. 이러한 문제는 결정론적인 방법을 사용해서는 주어진 시간 내에 최적해를 구하기 어렵기 때문에 근사 최적해를 빠른 시간에 구할 수 있는 휴리스틱 방법을 이용한다. 본 논문에서는 자원 제약이 있는 프로젝트 스케줄링 문제를 효율적으로 해결할 수 있는 유전알고리즘을 소개한다. 제안한 유전알고리즘은 스키마 이론을 적용한 교차 연산자와 실세계 토너먼트 선택 전략을 이용하였다. 표준 문제에 실험한 결과는 제안한 알고리즘이 기존의 알고리즘 보다 우수함을 보여주었다.

물류 센터 위치 선정 및 대리점 할당 모형에 대한 휴리스틱 해법 (Meta-heuristic Method for the Single Source Capacitated Facility Location Problem)

  • 석상문;이상욱
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제10권9호
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    • pp.107-116
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    • 2010
  • 시설물 입지 선정 문제(FLP)는 전통적인 최적화 문제중에 하나이다. FLP에 공급제약과 하나의 고객은 하나의 시설물에서만 제품을 공급받을 수 있다는 제약을 추가하면 단일 시설물 공급제약을 가지는 시설물 위치 설정 문제(SSFLP)가 된다. SSFLP는 NP-hard 문제로 알려져 있으며 진화 알고리즘과 같은 휴리스틱 알고리즘을 사용하여 해결하는 것이 일반적이다. 본 논문에서는 SSFLP를 위한 효율적인 진화 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 적응형 링크 조절 진화 알고리즘과 3가지 휴리스틱 해 개선 방법을 조합하여 고안되었다. 제안하는 알고리즘을 벤치마크 문제에 적용하여 다른 알고리즘과 성능을 비교분석해 본 결과, 제안하는 알고리즘은 중간 크기의 문제에서 대부분 최적해를 찾았으며 큰 문제에서도 안정된 결과를 보여주었다.

실시간 다중프로세서 환경에서 프로세서 수의 감소를 위한 효율적인 타스크 배치방식 (Efficient task allocation algorithms for reducing processors on real-time multiprocessor system)

  • 신명호;이정태;박승규
    • 한국통신학회논문지
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    • 제21권11호
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    • pp.2801-2809
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    • 1996
  • 실시간 시스템을 위한 다중프로세서 환경에서 스케줄링 문제는 대부분 NP hard 문제로서 최적의 해를 구하는 것은 매우 어려우나, 휴리스틱에 의한 여러 효율적인 방법이 계속 연구되고 있다. 이중 주기적인 타스크들을 여러 프로세서에 어떻게 배치하면서 실시간성을 보장하는 가에 대한 연구도 진행되고 있다. 그 동안 연구되었던 배치 방법인 RMNF, RMFF, FFDUF 및 NEXT-Fit-M과 유사한 그룹에 의한 배치로 보다 적은 프로세서를 요구하는 방식 및 알고리즘 네가지를 제안하고, 주기적인 타스크들을 임의로 발생시켜 시뮬레이션을 수행하였다. 이러한 분석결과 제안한 방법이 기존의 방식보다 프로세서 수를 더 줄일 수 있음을 보였다.

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GOSST 문제에 대한 전역적 배치와 지역적 배치 휴리스틱의 개선을 위한 G-Node와 단절에 관한 연구 (A Study on the G-Node and Disconnected Edges to Improve the Global and Local Locating Heuristic for GOSST Problem)

  • 김인범;김재각
    • 한국통신학회논문지
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    • 제32권9B호
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    • pp.569-576
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    • 2007
  • GOSST 문제에 대한 이전 휴리스틱의 성능 개선을 위한 새로운 제안이 본 논문에서 제시된다. 이 문제는 다양한 등급의 서비스를 제공할 수 있는 통신 네트워크의 설계 등에 적용될 수 있다. GOSST 문제는 G-Condition을 만족하는 최소 구축비용의 네트워크를 찾는 것으로 NP-HARD 문제에 포함된다. 우리는 이전의 연구에서 이 문제와 관련된 두개의 휴리스틱을 발표하였다. 본 연구에서는 스타이너 트리 생성 시 이용되는 G-Node와 제거되는 에지의 선택 방법을 제안하고, 이를 기존의 휴리스틱에 접목한 새로운 휴리스틱을 구현한다. 실험 결과는 이 휴리스틱이 이전 것에 비해 우수함을 나타내는데, 새 지역적 배치 휴리스틱은 17%, 새 전역적 배치 휴리스틱은 14%의 네트워크 구축비용 절감비율의 증가를 보였다.

Some Special Cases of a Continuous Time-Cost Tradeoff Problem with Multiple Milestones under a Chain Precedence Graph

  • Choi, Byung-Cheon;Chung, Jibok
    • Management Science and Financial Engineering
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    • 제22권1호
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    • pp.5-12
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    • 2016
  • We consider a time-cost tradeoff problem with multiple milestones under a chain precedence graph. In the problem, some penalty occurs unless a milestone is completed before its appointed date. This can be avoided through compressing the processing time of the jobs with additional costs. We describe the compression cost as the convex or the concave function. The objective is to minimize the sum of the total penalty cost and the total compression cost. It has been known that the problems with the concave and the convex cost functions for the compression are NP-hard and polynomially solvable, respectively. Thus, we consider the special cases such that the cost functions or maximal compression amounts of each job are identical. When the cost functions are convex, we show that the problem with the identical costs functions can be solved in strongly polynomial time. When the cost functions are concave, we show that the problem remains NP-hard even if the cost functions are identical, and develop the strongly polynomial approach for the case with the identical maximal compression amounts.

무선 애드 혹 네트워크에서 노드 클러스터링을 위한 유전 알고리즘 (A Genetic Algorithm for Clustering Nodes in Wireless Ad-hoc Networks)

  • 장길웅
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국정보통신학회 2017년도 춘계학술대회
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    • pp.649-651
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    • 2017
  • 클러스터링 문제는 무선 애드 혹 네트워크의 네트워크 수명과 확장성을 향상시키는 문제 중 하나이다. 이 문제는 무선 애드 혹 네트워크의 설계 및 운영과 관련된 어려운 조합 최적화 문제이다. 본 논문에서는 네트워크 수명을 최대화하고 무선 애드 혹 네트워크의 확장성을 고려한 효율적인 클러스터링 알고리즘을 제안한다. 클러스터링 문제는 NP-hard 문제로 알려져 있습니다. 따라서 본 논문에서는 노드의 수가 많은 네트워크에서 합리적인 시간 내에 최적의 해를 효율적으로 얻을 수 있는 최적화 방식을 사용하여 문제를 해결한다. 제안된 알고리즘은 노드의 전력과 클러스터링 비용을 고려하여 클러스터 헤드를 선택하고 클러스터를 구성한다. 우리는 노드의 전송에너지 측면에서 시뮬레이션을 통해 성능을 평가한다. 시뮬레이션 결과는 제안된 알고리즘이 기존의 알고리즘보다 성능이 우수함을 보여 준다.

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직렬-병렬 시스템의 중복설계 문제에 대한 알고리듬의 성능비교 (A Comparison of Algorithms for Solving the Series-Parallel Redundancy Allocation Problems)

  • 김재환
    • 한국경영과학회:학술대회논문집
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    • 대한산업공학회/한국경영과학회 2006년도 춘계공동학술대회 논문집
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    • pp.107-109
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    • 2006
  • 직렬-병렬 시스템의 중복설계 문제는 비용, 무게등을 고려한 다양한 제약 조건하에서 시스템의 신뢰도를 최대화하기 위해 하부시스템의 중복설계의 최적 개수를 결정해주는 것이다. 일반적으로 이 문제는 다루기 힘든 NP-hard 문제로 분류된다. 특히 Coit과 Smith가 제시한 문제에 대해 유전자 해법 등의 다양한 발견적 해법(Heuristic methods)들이 개발되었으나 이 문제에 대한 전역 최적해(Globally optimal solution)는 아직 알려져 있지 않다. 따라서 본 논문에서는 기존의 해법들이 다루었던 이 문제에 대한 전역 최적해를 구하여 그 성능을 비교하고자 한다.

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진화 프로그램을 이용한 강의시간표 작성에 관한 연구 (A Study on the Timetabling by Evolution Programs)

  • 박유석;김용범;김병재;오충환;김복만
    • 산업경영시스템학회지
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    • 제19권38호
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    • pp.43-50
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    • 1996
  • Evolution Programs, a form of Genetic Algorithms transformed from chromosome representation, are applied to the Timetabling of University which is one of the NP-hard problems. At the step of algorithms application, each class is established to be a specific category in feasible solution space. At. the same time, the exiting gene used in chromosome expression of Evolution Programs is modified to satisfy constraints effectively by transformation of gene which has multi-information. The new crossover method for fester operation in the Recombination attempted.. Roulette wheel selection and tournament selection are prepared.

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Inverse Bin-Packing Number Problems: Polynomially Solvable Cases

  • Chung, Yerim
    • Management Science and Financial Engineering
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    • 제19권1호
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    • pp.25-28
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    • 2013
  • Consider the inverse bin-packing number problem. Given a set of items and a prescribed number K of bins, the inverse bin-packing number problem, IBPN for short, is concerned with determining the minimum perturbation to the item-size vector so that all the items can be packed into K bins or less. It is known that this problem is NP-hard (Chung, 2012). In this paper, we investigate some special cases of IBPN that can be solved in polynomial time. We propose an optimal algorithm for solving the IBPN instances with two distinct item sizes and the instances with large items.