In this article, a new method is introduced to improve the local search capability of meta-heuristic algorithms using the projection of the path on the border of constraints. In a mathematical point of view, the Gradient Projection Method is applied through a new approach, while the imposed limitations are removed. Accordingly, the gradient vector is replaced with a new meta-heuristic based vector. Besides, the active constraint identification algorithm, and the projection method are changed into less complex approaches. As a result, if a constraint is violated by an agent, a new path will be suggested to correct the direction of the agent's movement. The presented procedure includes three main steps: (1) the identification of the active constraint, (2) the neighboring point determination, and (3) the new direction and step length. Moreover, this method can be applied to some meta-heuristic algorithms. It increases the chance of convergence in the final phase of the search process, especially when the number of the violations of the constraints increases. The method is applied jointly with the authors' newly developed meta-heuristic algorithm, entitled Star Graph. The capability of the resulted hybrid method is examined using the optimal design of truss and frame structures. Eventually, the comparison of the results with other meta-heuristics of the literature shows that the hybrid method is successful in the global as well as local search.
Journal of Korean Institute of Industrial Engineers
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v.33
no.1
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pp.86-98
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2007
This paper presents a heuristic algorithm for the traveling salesman problem with time windows (TSPTW). Aniterative insertion algorithm as a constructive search heuristic and a hybrid meta heuristic combining simulatedannealing and tabu search with the randomized selection of 2-interchange and a simple move operator as animproving search heuristic are proposed, Computational tests performed on 400 benchmark problem instancesshow that the proposed algorithm generates optimal or near-optimal solutions in most cases. New best knownheuristic values for many benchmark problem sets were obtained using the proposed approach.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2012.05a
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pp.464-464
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2012
수문분야에 있어서 빈도해석의 목적은 특정 재현기간에 대한 발생 가능한 수문량의 규모를 파악하는데 있으며, 빈도해석의 정확도는 적합한 확률분포모형의 선택과 매개변수 추정방법에 의존하게 된다. 일반적으로 각 확률분포모형의 특성을 대표하는 매개변수를 추정하기 위해서는 모멘트 방법, 확률가중 모멘트 방법, 최대우도법 등을 이용하게 된다. 모멘트 방법에 의한 매개변수 추정은 해를 구하기 위한 과정이 단순한 반면, 비대칭형의 왜곡된 분포를 갖는 자료들에 대해서는 부정확한 결과를 나타내게 된다. 확률가중 모멘트 방법은 표본의 크기가 작거나 왜곡된 자료일 경우에도 비교적 안정적인 결과를 제공하는 반면, 확률 가중치가 정수로만 제한되는 단점을 갖고 있다. 그리고 대수 우도함수를 이용하여 매개변수를 추정하게 되는 최우도법은 가장 효율적인 매개변수 추정치를 얻을 수 있는 것으로 알려져 있으나, 비선형 연립방정식으로 표현되는 해를 구하기 위해서는 Newton-Raphson 방법을 사용하는 등 절차가 복잡하며, 때로는 수렴이 되지 않아 해룰 구하지 못하는 경우가 발생되게 된다. 이에 반해, 최근의 Genetic Algorithm, Ant Colony Optimization 및 Simulated Annealing과 같은 Meta-Heuristic Algorithm들은 복잡합 공학적 최적화 문제 있어서 효율적인 대안으로 주목받고 있으며, Hassanzadeh et al.(2011)에 의해 수문학적 빈도해석을 위한 매개변수 추정에 있어서도 그 적용성이 검증된바 있다. 본 연구의 목적은 연 최대강수 자료의 빈도해석에 적용되는 확률분포모형들의 매개변수 추정을 위해 Meta-Heuristic Algorithm을 적용하고자 함에 있다. 따라서 본 연구에서는 매개변수 추정을 위한 방법으로 Genetic Algorithm 및 Harmony Search를 적용하였고, 그 결과를 최우도법에 의한 결과와 비교하였다. GEV 분포를 이용하여 Simulation Test를 수행한 결과 Genetic Algorithm을 이용하여 추정된 매개변수들은 최우도법에 의한 결과들과 비교적 유사한 분포를 나타내었으나 과도한 계산시간이 요구되는 것으로 나타났다. 하지만 Harmony Search를 이용하여 추정된 매개변수들은 최우도법에 의한 결과들과 유사한 분포를 나타내었을 뿐만 아니라 계산시간 또한 매우 짧은 것으로 나타났다. 또한 국내 74개소의 강우관측소 자료와 Gamma, Log-normal, GEV 및 Gumbel 분포를 이용한 실증연구에 있어서도 Harmony Search를 이용한 매개변수 추정은 효율적인 매개 변수 추정치를 제공하는 것으로 나타났다.
There are a lot of people trying to solve the Traveling Salesman Problem (TSP) by using the Meta Heuristic Algorithms. TSP is an NP-Hard problem, and is used in testing search algorithms and optimization algorithms. Also TSP is one of the models of social problems. Many methods are proposed like Hybrid methods and Custom-built methods in Meta Heuristic. In this paper, we propose the S-MINE Algorithm to use the MINE Algorithm introduced in 2009 on the TSP.
Global sensitivity analysis (GSA) has been widely used to investigate the sensitivity of the model output with respect to its input parameters. In this paper a new single-solution search optimization algorithm is developed based on the GSA, and applied to the size optimization of truss structures. In this method the search space of the optimization is determined using the sensitivity indicator of variables. Unlike the common meta-heuristic algorithms, where all the variables are simultaneously changed in the optimization process, in this approach the sensitive variables of solution are iteratively changed more rapidly than the less sensitive ones in the search space. Comparisons of the present results with those of some previous population-based meta-heuristic algorithms demonstrate its capability, especially for decreasing the number of fitness functions evaluations, in solving the presented benchmark problems.
In this paper, a new meta-heuristic algorithm named Ranked Particles Optimization (RPO), is presented. This algorithm is not inspired from natural or physical phenomena. However, it is based on numerous researches in the field of meta-heuristic optimization algorithms. In this algorithm, like other meta-heuristic algorithms, optimization process starts with by producing a population of random solutions, Particles, located in the feasible search space. In the next step, cost functions corresponding to all random particles are evaluated and some of those having minimum cost functions are stored. These particles are ranked and their weighted average is calculated and named Ranked Center. New solutions are produced by moving each particle along its previous motion, the ranked center, and the best particle found thus far. The robustness of this algorithm is verified by solving some mathematical and structural optimization problems. Simplicity of implementation and reaching to desired solution are two main characteristics of this algorithm.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.7
no.1
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pp.89-95
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2006
Planning distributed manufacturing logistics is one of main issues in supply chain management. This paper proposes a hybrid heuristic approach for the Multi-Level, multi-item Capacitated Lot Sizing Problem (MLCLSP) in supply chain network. MLCLSP corresponds to a mixed integer programming (MIP) problem. With integer variable solutions determined by heuristic search, this MIP problem becomes linear program (LP). By repeatedly solving the relaxed MIP problems with a heuristic search method in a hybrid manner, this proposed approach allocates finite manufacturing resources fur each distributed facilities and generates feasible production plans. Meta heuristic search algorithm is presented to solve the MIP problems. The experimental test evaluates the computational performance under a variety of problem scenarios.
Lot sizing and shipment scheduling are two interrelated decisions made by a manufacturing plant and a third-party logistics distribution center. This paper analyzes a dynamic inbound ordering problem and shipment problem with a freight container cost, in which the order size of multiple products and single container type are simultaneously considered. In the problem, each ordered product placed in a period is immediately shipped by some freight containers in the period, and the total freight cost is proportional to the number of containers employed. It is assumed that the load size of each product is equal and backlogging is not allowed. The objective of this study is to simultaneously determine the lot-sizes and the shipment schedule that minimize the total costs, which consist of production cost, inventory holding cost, and freight cost. Because the problem is NP-hard, we propose three meta-heuristic algorithms: a simulated annealing algorithm, a genetic algorithm, and a new population-based evolutionary meta-heuristic called self-evolution algorithm. The performance of the meta-heuristic algorithms is compared with a local search heuristic proposed by the previous paper in terms of the average deviation from the optimal solution in small size problems and the average deviation from the best one among the replications of the meta-heuristic algorithms in large size problems.
We designed a new meta-heuristic algorithm named Photon Search Algorithm (PSA) in this paper, which is motivated by photon properties in the field of physics. The physical knowledge involved in this paper includes three main concepts: Principle of Constancy of Light Velocity, Uncertainty Principle and Pauli Exclusion Principle. Based on these physical knowledges, we developed mathematical formulations and models of the proposed algorithm. Moreover, in order to confirm the convergence capability of the algorithm proposed, we compared it with 7 unimodal benchmark functions and 23 multimodal benchmark functions. Experimental results indicate that PSA has better global convergence and higher searching efficiency. Although the performance of the algorithm in solving the optimal solution of certain functions is slightly inferior to that of the existing heuristic algorithm, it is better than the existing algorithm in solving most functions. On balance, PSA has relatively better convergence performance than the existing metaheuristic algorithms.
Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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v.27
no.1
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pp.37-48
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2022
In this study, a hybrid meta-heuristic approach is proposed for solving engineering design optimization problems. Various approaches in many literatures have been proposed to solve engineering optimization problems with various types of decision variables and complex constraints. Unfortunately, however, their efficiencies for locating optimal solution do not be highly improved. Therefore, we propose a hybrid meta-heuristic approach for improving their weaknesses. the proposed GA-VNS-HC approach is combining genetic algorithm (GA) for global search with variable neighborhood search (VNS) and hill climbing (HC) for local search. In case study, various types of engineering design optimization problems are used for proving the efficiency of the proposed GA-VNS-HC approach
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[게시일 2004년 10월 1일]
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