Modeling and Information System in Economics
ISSN 2708-9746
Використання евристичних і еволюційних алгоритмів для розв’язання задач управління
Application of heuristic and evolutionary algorithms to management problems
DOI:
10.33111/mise.99.4
Анотація: У статті висвітлено нові наукові результати, а саме математичну модель планування виконання замовлень, а також запропоновано модифікований алгоритм LBA, що забезпечує формування альтернативних планів виконання замовлень, з урахування запропонованої математичної моделі. В роботі наведено математичну модель задачі формування виробничих завдань на харчових підприємствах, що враховує сім часткових критеріїв. Загальна оціночна функція у математичної моделі представлена адитивною згорткою усіх критеріїв. Математична модель є комбінаторною багатокритеріальною NP-повною задачею, що враховує низку обмежень: загальний обсяг виготовлення продукції не повинен бути більшим, ніж потужність підприємства на заданий період; не можливо порушувати вимоги та терміни зберігання сировини та матеріалів; не можливо порушувати вимоги та терміни зберігання готової продукції; на певний проміжок часу дозволено використовувати кожне технологічне обладнання для виготовлення тільки одного виду продукції чи напівфабрикату, адже не можливо використовувати технологічне обладнання для одночасного виготовлення різних видів продукції за різними рецептурами та компонентним складом. На основі проведених досліджень зроблено висновок щодо доцільності використання мета евристичних популяційних алгоритмів кажанів і його модифікації, а також модифікованого алгоритму косяка риб. У роботі наведено загальні етапи роботи алгоритмів кажанів і його модифікації, а також модифікованого алгоритму косяка риб. У результаті досліджень, що проводились на статистичних даних різних підприємств харчової галузі, обґрунтовано вибір алгоритму кажанів на основі стратегії пошуку польотів Levy. Даний алгоритм забезпечує формування альтернативних планів виконання замовлень, застосування яких дозволяє формувати нові та проводити реконфігурації існуючих планів за короткий проміжок часу. У випадку, якщо при прийнятті рішення є можливість виключити з математичної моделі один з часткових критеріїв, то ефективнішим себе показав модифікований алгоритм на основі комбінації алгоритмів косяку риб і зграї сірих вовків. У статті висвітлено нові наукові результати, а саме математичну модель планування виконання замовлень, а також запропоновано модифікований алгоритм LBA, що забезпечує формування альтернативних планів виконання замовлень, з урахуванням запропонованої математичної моделі
Abstract: The article highlights new scientific results, namely the mathematical model of order execution planning, and also proposes a modified LBA algorithm that provides the formation of alternative order execution plans, taking into account the proposed mathematical model. The paper presents a mathematical model of the problem of forming production tasks at food enterprises, which takes into account seven partial criteria. The general estimation function in the mathematical model is represented by an additive convolution of all criteria. The mathematical model is a combinatorial multicriteria NP-complete problem that takes into account a number of limitations: the total volume of production should not be greater than the capacity of the enterprise for a given period; it is not possible to violate the requirements and terms of storage of raw materials; it is not possible to violate the requirements and terms of storage of finished products; for a certain period of time it is allowed to use each technological equipment for the manufacture of only one type of product or semi-finished product, because it is not possible to use technological equipment for the simultaneous manufacture of different products according to different recipes and components. On the basis of the conducted researches it was found that metaheuristic population bat algorithm and its modifications and the modified algorithm of a fish shoal are suitable for the task. The general stages of operation of bat algorithms, modified bat algorithm, and the modified algorithm of a fish shoal are presented. As a result of research conducted on the statistics of various food companies, the choice of bat algorithm based on Levy’s flight search strategy was substantiated. This algorithm provides the formation of alternative plans for the execution of orders, the use of which allows you to generate new and reconfigure existing plans in a short period of time. If it is possible to exclude from the mathematical model one of the partial criteria when making a decision, then a modified algorithm based on a combination of algorithms of a fish shoal and a pack of gray wolves proved to be more effective. The article highlights new scientific results, namely the mathematical model of order execution planning, and also proposes a modified LBA algorithm that provides the formation of alternative order execution plans, taking into account the proposed mathematical model.
Ключові слова: математична модель, планування виконання замовлень, комбіновані алгоритми, алгоритм кажанів, алгоритм зграї сірих вовків, алгоритм косяка риб.
Key words: mathematical model, order execution planning, combined algorithms, bat algorithm, gray wolf optimizer algorithm, fish shoal algorithm.
УДК: 004.9:004.02:65.012.2
UDC: 004.9:004.02:65.012.2
To cite paper
In APA style
Hrybkov, S., Kharkianen, O., & Hladka, Y. (2020). Application of heuristic and evolutionary algorithms to management problems. Modeling and Information System in Economics, 99, 41-55. http://doi.org/10.33111/mise.99.4
In MON style
Грибков С.В., Харкянен О.В., Гладка Ю.А. Використання евристичних і еволюційних алгоритмів для розв’язання задач управління. Моделювання та інформаційні системи в економіці. 2020. № 99. С. 41-55. http://doi.org/10.33111/mise.99.4 (дата звернення: 11.04.2025).
With transliteration
Hrybkov, S., Kharkianen, O., Hladka, Y. (2020) Vykorystannia evrystychnykh i evoliutsiinykh alhorytmiv dlia rozv’iazannia zadach upravlinnia [Application of heuristic and evolutionary algorithms to management problems]. Modeling and Information System in Economics, no. 99. pp. 41-55. http://doi.org/10.33111/mise.99.4 [in Ukrainian] (accessed 11 Apr 2025).
# 99 / 2020
Download Paper
75
Views
22
Downloads
0
Cited by
- de Lima Neto, Fernando Buarque, and Marcelo Gomes Pereira de Lacerda. (2013) Multimodal Fish School Search Algorithms Based on Local Information for School Splitting.» BRICS Congress on Computational Intelligence and 11th Brazilian Congress on Computational Intelligence. IEEE, 2013
- Georgiadis G. P., Elekidis, A. P., Georgiadis, M. C. (2019) OptimizationBased Scheduling for the Process Industries: From Theory to Real-Life Industrial Applications. Processes. V. 7.
- Hrybkov S., Kharkianen O., Lytvynov, Ovcharuk V., Ovcharuk I. (2020). Development of information technology for planning order fulfillment at a food enterprise, 1/3. (103).
- Hrybkov S., Lytvynov V., Oliinyk H. (2018). Web-oriented decision support system for planning agreements execution. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3/2. (99).
- Hrybkov S., Seidykh O. (2020).Manufacturing management methods at the expense of using bat algorithm / Вдосконалення методів управління виробництвом за рахунок використання алгоритму кажанів / Modern engineering and innovative technologies Issue 12 / Part 3, Germany : Sergeieva&Co +»ISE&E». DOI : 10.30890/2567-5273.2020-12-03-061
- C. J. A. B Filho., F. B. de Lima Neto, A. J. C. C.. Lins, A. I. S. Nascimento., and M. P. Lima (2008) «A novel search algorithm based on fish 55 school behavior,» Systems, Man and Cybernetics, SMC. IEEE International Conference on, 2008, pp. 2646-2651.
- Madadi A., Motlagh M. (2014) Optimal Control of DC motor using Grey Wolf Optimizer Algorithm // Technical Journal of Engineering and Applied Science. Vol. 4(4).
- Mirjalili S., Lewis. A. (2014) Grey Wolf Optimizer // Advances in Engineering Software. Vol. 69.
- Santosh K. S., Vinod, K. G. (2015) Genetic Algorithms: Basic Concepts and Real World Applications. International Journal of Electrical, Electronics and Computer Systems (IJEECS), 3 (12).
- Sha-Sha Guo, Jie-Sheng Wang, Xiao-Xu Ma (2019) Improved bat algorithm based on multipopulation strategy of island model for solving global function optimization problem / Mode of access: https://www. hindawi.com/journals/cin/2019/6068743/.
- Suganthi Jeyasingh (2017) Modified Bat Algorithm for Feature Selection with the Wisconsin Diagnosis Breast Cancer (WDBC) Dataset / Mode of access: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5555532/.
- Yang-Kuei Lin (2018) Scheduling efficiency on correlated parallel machine scheduling problems // Operational Research. Vol. 18, Issue 3.
- Yudong Zhang, Saeed Balochian, Praveen Agarwal, Vishal Bhatnagar, Orwa Jaber Housheya (2014) Artificial Intelligence and Its Applications // Mathematical Problems in Engineering. Article ID 840491. doi:http://dx.doi.org/10.1155/2014/840491