OPTYMALIZACJA DYSKRETNA I ROBOTYCE W INFORMATYCE, AUTOMATYCE. Wojciecha Bozejki i Jaroslawa Pempery

Transkrypt

1 OPTYMALIZACJA DYSKRETNA W INFORMATYCE, AUTOMATYCE I ROBOTYCE Pod redakcja Wojciecha Bozejki i Jaroslawa Pempery B Oficyna Wydawnicza Politechniki Wroclawskiej Wroclaw 2012

2 Spis tresci Wstep 11 I Metody optymalizacji dyskretnej Charakterystyka dziedziny Klopoty optymalizacji Mnogosc ekstremów lokalnych Rozklad ekstremów w przestrzeni Ekstrema zwodnicze Przeklenstwo wymiarowosci NP-trudnosc Koszt obliczen Krajobraz przestrzeni Odleglosc Rozklady Duza dolina Szorstkosc Metody dokladne Efektywne algorytmy dedykowane Schemat podzialu i ograniczen Podstawy schematu Warianty specjalizowane Schemat programowania dynamicznego Podstawy schematu Warianty specjalizowane Programowanie liniowe calkowitoliczbowe Programowanie liniowe Schemat odciec. Algorytm Gomory'ego Algorytm Land-Doiga 42

3 Programowanie liniowe binarne Algorytm Balasa Metody subgradientowe Metoda ogólna Metoda warunkowego subgradientu Metoda rzutowanego subgradientu Metody przyblizone Blad przyblizenia Analiza zachowania sie bledu przyblizenia Analiza eksperymentalna Analiza najgorszego przypadku Analiza probabilistyczna Schematy aproksymacyjne Metody korzystne eksperymentalnie Metody konstrukcyjne Reguly priorytetowe Obciete B&B Poszukiwanie adaptacyjne Poszukiwania lokalne Metody popraw Krajobraz i doliny Intensyfikacja i rozproszenie Poszukiwanie zstepujace Poszukiwanie losowe Poszukiwanie snopowe Poszukiwanie progowe Poszukiwania ewolucyjne Ewolucja róznicowa Podejscie immunologiczne Poszukiwania biochemiczne Metody sztucznej inteligencji Metody ekspertowe Metody wieloagentowe Metody ulosowione Sciezki przejsciowe Celowe sciezki sledzace Sterowane poszukiwania lokalne Symulowane wyzarzanie Symulowane wstrzasanie Tunelowanie stochastyczne 69

4 Poszukiwanie z zakazami Poszukiwanie z pamiecia adaptacyjna Metoda geometryczna Poszukiwanie mrówkowe Poszukiwania rozproszone Zlepianie Spelnienie ograniczen Poszukiwania sciezkowe Algorytmy memetyczne Algorytmy kulturowe Sieci neuronowe Poszukiwanie rojem czastek Poszukiwanie nietoperza Poszukiwanie ze zmiennym sasiedztwem Chciwe poszukiwanie losowe Poszukiwanie rojem pszczól Metody hybrydowe Metody równolegle Architektury systemów obliczeniowych Architektury pamieci Model komputera równoleglego Jezyki programowania równoleglego Typy wspólbieznosci Metody wielowatkowe Równolegle metody dokladne Równolegle poszukiwania lokalne Równolegle metaheurystyki Najnowsze trendy Wnioski i uwagi 97 II Optymalizacja dyskretna w informatyce Projektowanie ukladów VLSI Problem Taksonomia Rodzaje rozmieszczen Ksztalt i rozmiar bloków Reguly projektowe 108

5 Reprezentacje rozwiazan Charakterystyka ogólna Drzewa binarne Znormalizowana odwrotna notacja polska Lista bloków naroznych Q-ciag Para ciagów Siatka ograniczonych ciec Graf przechodni domkniety O-drzewo B*-drzewo Metody rozwiazywania Badania numeryczne Podsumowanie Algorytmy szeregowania online Wprowadzenie Podstawowe pojecia z dziedziny szeregowania zadan online Notacja Grahama Modele problemów szeregowania zadan online Miary jakosci algorytmów szeregowania zadan online Problemy szeregowania zadan online na maszynach Wybrane problemy szeregowania zadan online na m maszy nach Przyklady problemów szeregowania zadan online Aplikacje w istniejacych systemach Podsumowanie 145 III Optymalizacja dyskretna w automatyce Wytwarzanie cykliczne Wprowadzenie Problem Model matematyczny Czas cyklu dla kolejnosci Czas cyklu dla fazy ustalonej Metoda Howarda Programowanie liniowe Poszukiwanie binarne po T Nowa metoda 161

6 1} IH PA Dekompozycja Problem górnego poziomu Wnioski i uwagi Problemy marszrutyzacji pojazdów Klasyfikacja Zagadnienie CVRP Przyklady problemów marszrutyzacji Zaawansowane modele problemów marszrutyzacji Próba usystematyzowania Problem komiwojazera Funkcje kryterialne Optymalizacja Metody sekwencyjne Algorytmy równolegle Studium przypadku Generowanie danych testowych Metoda rozwiazania Eksperymenty obliczeniowe Podsumowanie Wielokryterialne szeregowanie zadan Problemy szeregowania Pojecia podstawowe Taksonomia Kryteria szeregowania Metody optymalizacji wielokryterialnej Skalaryzacja Podejscie leksykograficzne Kryterium dominujace Metoda punktu docelowego Diagram Hasego Techniki Pareto Algorytmy ewolucyjne Metody oceny algorytmów wielokryterialnych Liczba rozwiazan Pareto - optymalnych Wskaznik Epsilon Wskaznik Hiper Objetosci Szeregowanie wielokryterialne Zlozonosc obliczeniowa Wielokryterialne wspomaganie decyzji 205

7 - JIT Wyniki badan numerycznych Wnioski i uwagi Harmonogramowanie robót budowlanych Logistyka przedsiewziec budowlanych Obsluga logistyczna przedsiewziec budowlanych System dokladnie na czas Zarzadzanie lancuchem dostaw w budownictwie Outsourcing w logistyce budowlanej Koncepcja centrum logistycznego Transport w systemie JIT Problem transportu dzwigarów z oknami czasowymi Transport jednym pojazdem Transport wieloma pojazdami Algorytmy rozwiazania problemu transportu Podsumowanie Elastyczne systemy produkcyjne Sformulowanie problemu Reprezentacja grafowa rozwiazania Metoda rozwiazania Ruchy typu transfer Ruchy typu wstaw Otoczenie golfowe Wyznaczanie otoczenia Metody szacowania wartosci funkcji celu Algorytm wyznaczania przydzialu operacji do maszyn Równolegly algorytm wyznaczania przydzialu operacji do maszyn Algorytm rozwiazywania elastycznego problemu produkcyjnego Równolegly algorytm oparty na meta2heurystyce Eksperymenty komputerowe Podsumowanie Problemy kolekcjonowania Magazyny Problemy magazynowania Taksonomia Aktualny stan wiedzy Srodki techniczne Podzial systemów 275

8 Kryteria optymalizacyjne Projektowanie magazynu Rozmieszczenie System reczny Model matematyczny Algorytmy Badania testowe Wnioski i uwagi Alternatywny system reczny Model matematyczny Uogólnienia Algorytmy Badania numeryczne Wnioski i uwagi System pólautomatyczny Model matematyczny Algorytmy Wyniki obliczen Szeregowanie z przezbrojeniami Uogólnienia Wnioski i uwagi 298 IV Optymalizacja dyskretna w robotyce Zagadnienia dyskretne w robotyce Zrobotyzowane centra obróbcze Opis problemu Model w postaci grafu dysjunktywnego Algorytm oparty na metodzie tabu search Podsumowanie Systemy transportowe oparte o wózki AGV Projektowanie systemów AGV Projektowanie ukladu sciezek transportowych Rozmieszczenie punktów odbioru i dostaw Wyznaczenie optymalnej liczby pojazdów Sterowanie praca wózków AGV Podsumowanie 331

9 10 17.Wyznaczanie trasy robota mobilnego Algorytm D*Lite Procedury pomocnicze Procedura glówna Postac mapy terenu Demonstracja dzialania algorytmu Podsumowanie 343 Uwagi koncowe 345 Bibliografia 347 Skorowidz 367 Glosariusz 371