Egy egyszerű ütemezési probléma megoldásának tanulságai



Hasonló dokumentumok
Bevezetés a játékelméletbe Kétszemélyes zérusösszegű mátrixjáték, optimális stratégia

Ismétlődő műveletek elvégzésének automatizálása

Számlakészítés a SPRINT programmal

A program els indítása Mikor el ször futtatjuk a nyilvántartó programot, az alábbi párbeszédablakkal találkozunk.

OBJEKTUMORIENTÁLT TERVEZÉS ESETTANULMÁNYOK. 2.1 A feladat

Tartalom. Matematikai alapok. Termékgyártási példafeladat. Keverési példafeladat Szállítási példafeladat Hátizsák feladat, egészértékű feladat

Kisvállalkozások könyvelése. Infotéka Kft. programjaival

3. gyakorlat. 1/7. oldal file: T:\Gyak-ArchiCAD19\EpInf3_gyak_19_doc\Gyak3_Ar.doc Utolsó módosítás: :57:26

Lehet vagy nem? Konstrukciók és lehetetlenségi bizonyítások Dr. Katz Sándor, Bonyhád

GroupWise 5.2 használói jegyzet

Bináris keres fák kiegyensúlyozásai. Egyed Boglárka


A lecke célja: A tananyag felhasználója megismerje a keresőmotorok működésének alapjait, tudjon segítségükkel hatékonyan keresni.

ű Ö ű ű Ú Ú ű

Most akkor nincs csőd? - Mi folyik a Quaestornál?

6. AZ EREDMÉNYEK ÉRTELMEZÉSE

Bevezetés 2. Aggregált terv készítése (esettanulmány) 3. Megoldás 3. Aggregált termelési terv összeállítása 8. Érzékenységvizsgálat 12

MÁOK Sm. Szervezete 7400 Kaposvár, Cseri major Utolsó frissítés: TÁVOKTATÁS. MS Excel táblába oszlop beszúrása

Aronic Főkönyv kettős könyvviteli programrendszer


Kétszemélyes négyes sor játék

HASZNÁLATI ÚTMUTATÓ A HENASCHOOL

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Digitális kártyák vizsgálata TESTOMAT-C" mérőautomatán

OK ra bezárja ezt az ablakot és ekkor megnyílik a rendszámokat tartalmazó ablak.

A.26. Hagyományos és korszerű tervezési eljárások

Statisztikai módszerek alkalmazása az orvostudományban. Szentesi Péter

AZ ELSŐ ÉS MÁSODIK DEMOGRÁFIAI ÁTMENET MAGYARORSZÁGON ÉS KÖZÉP-KELET-EURÓPÁBAN

TÁMOP VIR alprojekt VIR felhasználói kézikönyv

Használati útmutató a Moodle távoktatási keretrendszerhez Kodolányi János Főiskola

Halloween Bókvadászat Játékszabályzat

Felhasználói kézikönyv

FOLYAMATLÉPÉSEK CITROEN SAXO

Ütemezések speciális rugalmas gyártórendszereken

VÁTI Kht. Dokumentációs Központ Felhasználói segédlet elektronikus dokumentum küldéséhez

HÁZI FELADAT ELSŐ GYAKORLAT MIELŐTT ELKEZDENÉNK ELINDULÁS. ÜZLETI INFORMATIKAI ESZKÖZÖK Kiadványszerkesztés

Az Ön kézikönyve TOMTOM GO 510

Tárgy: A közfoglalkoztatás rendszerének évi változása, várható ellátási formáinak megvitatása, Közfoglalkoztatási Terv készítése

Az általam használt (normál 5mm-es DIP) LED maximális teljesítménye 50mW körül van. Így a maximálisan alkalmazható üzemi árama:


NeoSzámla Használati Útmutató. Verziószám: 2014/Q2 Kelt: neoszamla.hu

1. A korrelációs együttható

Na, hát akkor tegyünk rendet a fejekben. Nem lesz egyszerű, mert úgy látom nagy a baj.

FELHASZNÁLÓI LEÍRÁS a DIMSQL Integrált Számviteli Rendszer Készlet moduljának használatához

P-GRADE fejlesztőkörnyezet és Jini alapú GRID integrálása PVM programok végrehajtásához. Rendszerterv. Sipos Gergely

Felkészülést segítő kérdések Gépszerkesztés alapjai tárgyból

A kereslet elırejelzésének módszerei ÚTMUTATÓ 1

Feltételes formázás az Excel 2007-ben

SZÁLAS ALGA MEGSEMMISÍTŐ KÉSZÜLÉK CÉLSZERŰ HASZNÁLATA

Tóth I. János: Kutatók és oktatók Az oktatók hátrányáról

ábra 1 LabelPOINT 250 elektromos feliratozógép Címkekimeneti nyílás Vágóél LCD kijelző Bekapcsológomb

KELE3. Felhasználói kézikönyv

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Diplomamunka. Koczka László

CellCom. Szoftver leírás

*Verziófrissítés letöltése gomb+

GroupWise 5.2 használói jegyzet

HÍRLEVÉL HASZNÁLATI ÚTMUTATÓ

XIII. Bolyai Konferencia Bodnár József Eötvös József Collegium, ELTE TTK, III. matematikus. A véletlen nyomában

!! Az öntözésvezérlot kizárólag GARDENA mágnesszelep-dobozok szabályozására szabad felhasználni. 150 m

Az MS Access adatbázis-kezelő program

FAUR KRISZTINA BEÁTA, SZAbÓ IMRE, GEOTECHNIkA


FELADATOK ÉS MEGOLDÁSOK

A hierarchikus adatbázis struktúra jellemzői

Incotex Group. Használati útmutató PLU manager

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Kombinatorika

FAX Option Type Fax kézikönyv (kiegészítõ) <Alapvetõ funkciók> Felhasználói kézikönyv.

INFORMATIKAI ALAPISMERETEK

/06 HU A


Szakmai Hírlevél. SzocioNet Dél-Dunántúli Regionális Módszertani Humán Szolgáltató Központ április X. évfolyam 1. szám

A oldal leírása látogatóknak v1.0

GAZDASÁGMATEMATIKA KÖZÉPHALADÓ SZINTEN

Tájékozódás egyenesen; a negatív szám fogalmának előkészítése irányított mennyiségekhez kapcsolva (út, hőmérséklet, idő)

T.D é n e s T a m á s matematikus-kriptográfus


VHR-23 Regisztráló műszer Felhasználói leírás

Mesterséges Intelligencia I. (I602, IB602)

Office Gyakori kérdések

Számítástechnika labor feladatok a 2012/2013. tanév őszi félévében

Iskolai felmérés: IKT az oktatásban ISKOLAI KOORDINÁTOROK KÉZIKÖNYVE

ProAnt Felhasználói Útmutató

Általános szerződési feltételek


Általános Szerződési Feltételek

Budapest Főváros X. kerület Kőbányai Önkormányzat Képviselő-testületének 6/2014. (III. 24.) önkormányzati rendelete

A vezetői számvitel gyakorlati alkalmazása az Eurovan Miskolc Kft számviteli rendszerében

4. A GYÁRTÁS ÉS GYÁRTÓRENDSZER TERVEZÉSÉNEK ÁLTALÁNOS MODELLJE (Dudás Illés)

Budapest Főváros Önkormányzata Közgyűlésének /2013. (..)


HITELESÍTÉSI ELİÍRÁS VILLAMOS FOGYASZTÁSMÉRİK MINTAVÉTELES ELSİ HITELESÍTÉSE HE 19/5-2011

Ö

ÁEEK Kataszter. Felhasználói útmutató

I. A légfékrendszer időszakos vizsgálatához alkalmazható mérő-adatgyűjtő berendezés műszaki

2. FEJEZET. Vigh László: Táblázatok kezelése szakdolgozat-készítésnél


14.Cellaformátum. XVII. Az Excel XP Igazítás Igazítás ikonokkal

ALAPFOKÚ HIDRAULIKA LABORATÓRIUMI GYAKORLATOK


Átírás:

Egy egyszerű ütemezési probléma megoldásának tanulságai (Tanulmány) Az élet gyakran másként alakul, mint ahogy tervezzük. Kifinomult sztochasztikus tervezéssel ezen lehet javítani, de még így is elıfordulnak rendkívüli helyzetek. Mit tehetünk ilyenkor? A kármentést sem szabad elkapkodva vezetni! Ha több megoldás van, hogyan választjuk ki gyorsan a legjobbat? Gyorsan kell dönteni, mert sürget a helyzet. Van jó matematikai modellünk? Meg tudjuk oldani néhány perc alatt? Egyszerő józan megfontolással is kaphatunk nem rossz megoldást, de egy jól felállított matematikai modell helyes megoldása mindig jobb. Ez kismérető feladatok esetében csak néhány százalék, bonyolult esetekben azonban a különbség ennél sokkal nagyobb is lehet. "Egyszerő józan megfontolással is kaphatunk nem rossz megoldást, de egy jól felállított matematikai modell helyes megoldása mindig jobb." Kismérető esetekben gyors megoldást nyerhetünk egyszerő MS Excel táblázatkezelıvel is. E tanulmányban bemutatunk egy ilyen helyzetet, annak matematikai modelljét, megoldását, és mellékeljük a megoldó Excel munkalapot. De azt is megmutatjuk, hogy e módszer használatának korlátai vannak. Valódi, összetett feladatok megoldására nem alkalmasak a táblázatkezelı programok. Nagyobb feladatok megoldására fejlettebb eszközöket célszerő használni, pl. a GAMS, az ILOG, vagy a mai legfejlettebb AIMMS szoftverre épülı céltermékeket. "Nagyobb feladatok megoldására fejlettebb eszközöket célszerő használni, pl. a mai legfejlettebb AIMMS szoftverre épülı céltermékeket."

- 2 - Alaphelyzet Egy jól mőködı részvénytársaság egyik termelı egysége azonnali karbantartásra szorul. Az egységben 2 munkagép üzemel. A karbantartási feladat egymást követı, jól definiált lépésekbıl áll, ezek a következık (1. ábra): 1. Az egyes gépek karbantartása. Ez gépenként két, egymást követı részfeladat: 1.1. A gép szükséges javításának elvégzése. 1.2. A gép mőködésének helyes beállítása. 2. A rendszer egészének tesztelése. 1. ábra: A munkafolyamatok sorrendje és szokásos ideje A részfeladatok elvégzésének várható (normál) idıtartamát és árát mutatja az alábbi táblázat: megnevezés normál idı normál ár (Ft) A 1. gép javítása 14 150.000 B 1. gép beállítása 6 60.000 C 2. gép javítása 12 150.000 D 2. gép beállítása 6 60.000 E Rendszerteszt 4 90.000

- 3 - Probléma Az A-B-E sor ideje 24 nap, a C-D-E sor ideje 22 nap, ezek közül az elsı a hosszabb. Így a folyamat elejétıl a végéig 24 napra van szükség, ezt számításba vették a termelési program elkészítésekor. Idén azonban elıre nem látható elektromos szerelési munkák miatt 4 napig nem lesz áramellátás a körzetben, éppen akkor, amikor a karbantartás esedékessé válik. Ezért idén csak 20 nap áll a cég rendelkezésére a karbantarási munkálatokhoz. A gépeket mindenképpen mőködöképes állapotba kell hozni, különben milliós veszteség éri a társaságot. De hogyan végezzük el a karbantartást rövidebb idı alatt, mint amennyit a termelési programban erre számítottunk? A karbantartást a cég külsı vállalkozókkal végezteti el. A vállalkozó hajlandó meggyorsítani a folyamatot, de csak magasabb áron. Az árajánlatot rögzíti az alábbi táblázat. "A gépeket mindenképpen mőködöképes állapotba kell hozni." jel minimum idı Idınyereség Gyorsmunka ára (Ft) Többletköltség (Ft) A 9 5 240.000 90.000 B 4 2 105.000 45.000 C 8 4 270.000 120.000 D 2 4 140.000 80.000 E 2 2 165.000 75.000 A vállalkozó tájékoztatása szerint a többletköltség arányos a megtakarított napok számával. Az árajánlat alapján áttekinthetı, hogy hol hány napot és mennyiért lehet nyerni, illetve mennyi az együttes idınyereség és többlet-költség. Ezt mutatja az alábbi táblázat. "Hogyan végezzük el a karbantartást rövidebb idı alatt?" jel normál idı minimum idı Idınyereség Gyorsítás napi költsége (Ft/nap) A 14 9 5 18.000 B 6 4 2 22.500 C 12 8 4 30.000 D 6 2 4 20.000 E 4 2 2 37.500

- 4 - Célkitőzés Látható, hogy a feladat 15 nap alatt is elvégezhetı, 9 nappal hamarabb, mint egyébként, de 410.000 Ft költségtöbblet árán. Csakhogy a cégnek nincs szüksége 9 nap idınyereségre, éppen elegendı lenne 4 nap. Ez nyilván olcsóbb, ha nem kérjük a leggyorsabb munkát. Melyik gyorsítást kérjük, és melyiket ne? Világos, hogy itt egy minimum-keresési feladatról van szó. Ilyenkor jó szolgálatot tehet egy megbízható matematikai modell. Esetünkben ez egyszerő, csak néhány rövid sor. Íme: "Jó szolgálatot tehet egy megbízható matematikai modell " Modell Legyen K j az egyes lépések egy napra esı többletköltsége (j=a, B, C, D, E). Jelöljék az x j változók azt, hogy az egyes feladatoknál hány nap gyorsítást kérünk. A teljes felmerülı többletköltség: S = x A *K A +x B *K B +x C *K C +x D *K D +x E *K E Ezt a függvényt kell minimalizálni. (Ez az ún. célfüggvény.) Az elérhetı legnagyobb idınyereségeket figyelembe kell venni a következı korlátokkal: x A 5 x B 2 x C 4 x D 4 x E 2 Természetesen a legolcsóbb az lenne, ha egyáltalán nem kérnénk gyorsítást. Azonban a munkát el kell végezni 20 nap alatt. Ezt, vagyis a feladat fı korlátját két egyenlıtlenség fejezi ki, mert az 1. ábra szerint két úton jutunk el a munka kezdetétıl a végéig: (14-x A )+(6-x B )+(4-x E ) 20 (12-x C )+(6-x D )+(4-x E ) 20

- 5 - Megoldás Excel-lel MS Excel táblázatkezelıvel egyszerően meghatározhatjuk az optimális rendelést. Ehhez az Excel programban elıször installálni kell a "Solver" opciót. Mellékeltük az Excel munkalapot. Ha az Ön MS Excel programjában az Eszközök vagy Tools menüpont alatt nem szerepel a Solver almenü, akkor telepítse a következık szerint: Nyisson egy új munkafüzetet az Excelben. A menüsorban az Eszközök -ön belül indítsa el a Bıvítménykezelı -t. Válassza ki a Solver bıvítményt (egyenletmegoldáshoz és optimalizáláshoz használható eszköz), és telepítse. (Ugyanez angol nyelvő Office esetén: Tools/Add-Ins/Solver stb.) Ha sikerült, akkor az Eszközök legördülı menüpont alatt megjelenik a Solver. "Ha az Ön MS Excel programjában nem szerepel a Solver almenü, akkor telepítse a következık szerint" Nyissa meg a tanulmany.xls nevő fájlt MS Excel programmal. A kezdeti beállításban a változóink az x_a x_b nevő mezık alatt mind 0 értéket kaptak. Ez annak felel meg, hogy nincs gyorsítás, és többletköltség sincs (a célfüggvény értéke nulla). Ekkor a teljes karbantartási idı 24 nap. Ha a változók helyére beírjuk, hogy legföljebb hány nappal csökkenthetjük a karbantartási idıket, akkor a célfüggvény értéke 410.000 re változik. Ez mutatja, hogy ekkor 410.000 Ft-tal kerül többe a karbantartás. Ekkor a karbantartási idı 15 napra csökken. A két szélsı eset között kell keresni az optimumot. Ehhez indítsa el a Solvert (Eszközök/Solver/ Megoldás/OK), ahol már minden szükséges paraméter be van állítva. (Ha az Ön gépén angol nyelvő Office fut, akkor: Tools/Solver/ Solve/OK.) "Indítsa el a Solvert. Már minden paraméter be van állítva." "Mindössze 111.000 Ft többletköltség, ha csak az 1. gép javítását és a rendszertesztet sürgetjük meg 2-2 nappal." Az eredmény nagyszerő: mindössze 111.000 Ft többletköltség árán végezhetünk a rendelkezésre álló 20 nap alatt, ha csak az 1. gép javítását és a rendszertesztet sürgetjük meg 2-2 nappal.

- 6 - Hogyan mőködik ez a modell? A fent leírt modell lineáris, de a változók egész értékőek. Ennek ellenére akkor is helyes megoldást kapunk, ha valós értékőnek tekintjük a változókat. Ellenırizheti az alábbi módon: Vizsgálja meg a változó mezık értékét (A3-tól E3-ig) úgy, hogy kiválasztja a mezıt, és megnézi tartalmát. Néhány esetben nem egész számot fog látni! Például legyen a rendelkezésre álló idı 20 nap, és oldja meg a feladatot a Solver-rel. x_a értéke látszólag 3, valójában azonban 2,99999999999301. x_d értéke látszólag 2, valójában 1,99999999999301. Néha a 0 helyén furcsa számok jelennek meg, pl. - 2.18E-13. Ennek kettıs oka van. Elıször is a változókra nincs kikötve, hogy csak egész értékőek lehetnek, másodszor pedig a Solver bizonyos tőréssel (megengedett eltéréssel, hibával) számol. Nekünk azonban megfelel ez a pontosság. Ha ez Önt mégis zavarja, akkor beállíthatja a pontos egészértékőséget is. A fımenüben az Eszközök/Solver vagy Tools/Solver parancsok kiválasztása után újabb korlátokat is beírhatunk. A Hozzáadás (az angol változatban: 'Add') gomb megnyomásával megjelenik egy újabb ablak, ahol újabb korlátokat jelölhetünk ki. "Beállíthatja a pontos egészértékőséget." A Cellahivatkozás -on (angolul: 'Cell reference') állva jelölje ki az A3, B3,...E3 mezıket, majd a reláció mezıben (ami jelenleg <= jelet mutat) válassza ki az int relációt. A korlátozó feltételek jobboldalán ('Constraints') megjelenik a "egész" ('integer') felirat. Fogadja el ezt a kiválasztást az OK gombbal, és futtassa újra a solvert. Pontos egész értékeket fog kapni. Elıfordulhat, hogy az Ön MS Excel változata nem hajlandó elfogadni az egészértékő kijelölést. Ne keseredjen el, inkább azon gondolkodjon, miért mőködik a megoldás még így is. Valóban, miért?! Azért, mert a korlátok jobboldala csupa egész számból áll. Ellenırizheti: "Miért mőködik a megoldás még így is?"

- 7 - Törölje az egészértékőség feltételét! Angol esetben: Tools/Solver, jelölje ki ezt a feltételt, és nyomja meg a Delete gombot. Legyen a rendelkezésre álló idı 20 nap, és állítson be a Minimális munkaidı legelsı elemében 13,5 napot! A legtöbb nyerhetı nap az A esetben 0,5 lesz. Optimalizáljon a Solver-rel, és megkapja az eredményt, hogy a az A tételbıl 0,5 nap elınyre van szükségünk. Mi úgy tapasztaltuk, hogy akkor is törtnap eredményt kapunk, ha be van állítva az integer feltétel. Ön is kipróbálhatja, ha be tudja állítani az int relációt. Tanulságok 1. Heurisztika és egzakt modell. Sokszor találkozunk ehhez hasonló optimalizálási problémával a valós életben. Legtöbbször egyszerő elgondolásaink, tapasztalataink alapján döntünk. Például a matematikai modell helyett egyszerően kiválasztjuk a két legolcsóbban gyorsítható lépést, és azokat sürgetjük meg. Ez az 1. gép javítását és a 1. gép beállítását sürgetné meg, azonban ezzel nem teljesíthetı a határidı. Ha a többletköltség oszlop legisebb tételeit választjuk ki, és arra is ügyelünk, hogy a határidıt teljesítsük, akkor a B és az E tételeket sürgetjük meg 2-2 nappal. Ekkor a többletköltség 120.000 Ft, ami több mint 8 százalékkal nagyobb az optimálisnál. Néha a heirisztikus megoldások sem rosszak, de a matematikai modell megoldásai szinte mindig jobbak. Ebben a példában 10.000 Ft-okról volt szó, de a nagyobb cégeknél a hasonló problémák milliós vagy akár milliárdos nagyságrendőek is lehetnek. Nem mindegy, hogyan döntünk. "A matematikai modell megoldásai szinte mindig jobbak. Nem mindegy, hogyan döntünk.."

- 8-2. Megoldó eszközök. Az sem mindegy, hogy milyen eszközt használunk fel. Nem mindig lehet ügyesen LP-problémaként megfogalmazni az MILP problémát. Az Excel Solver egész értékre húzza a megoldást egész érték közelében, de meghagyja a törtmegoldást más esetekben, vagyis egészértékő problémák megoldására általában nem használható. Nem lesz hatékony az ilyen egyszerő megoldó programok alkalmazása akkor sem, ha a feladat nagy mérető, vagy ha nem lineáris. Komoly problémák felelısségteljes megoldásához alkalmas eszközök pl. a GAMS, az ILOG, és az AIMMS modellezı megoldó környezetek. Mi az AIMMS alkalmazását javasoljuk, amirıl további hasznos információt talál a www.optasoft.hu honlapon. "Az Excel Solver egészértékő problémák megoldására általában nem használható." "Komoly problémák felelısségteljes megoldásához alkalmas eszközök pl. a GAMS, az ILOG, és az AIMMS." 3. Mikor van rá szükség? Ilyen jellegő feladatok nem csak ütemezés kapcsán fordulnak elı. Optimális erıforrás-felhasználás, kiszállítás, termeléstervezés, szállítólánc, és még sok hasonló vezetıi kihívás mind optimális megoldásra vár. Ha valóban fontos Önnek, hogy cége hatékonyabban mőködjön mint piaci vetélytársa, akkor válasszon megbízható eszközt, és megbízható modellépítı szakembereket! Matusik Ágnes 1 Dr. Rév Endre 2 Ha többet szeretne megtudni az optimalizáló módszerekrıl, eszközökrıl és szoftverekrıl, jelentkezzen legközelebbi tréningünkre a www.optasoft.hu honlapon. 1 Matematikus, az OptaSoft Kft. operációkutatási szakértıje 2 Vegyészmérnök, docens, MTA doktor, kutatási területe az optimális folyamattervezés. Az OptaSoft Kft. szakértıje.