Due to the complexity of part flow and limited resources, FMS(Flexible Manufacturing System) develops blocking, starvation and deadlock problems, which reduce its performance. In order to minimize such problems buffers are imposed between workstations of the manufacturing lines. In this paper, we are concerned with finding the optimal buffer allocation with regard to maximizing system throughput in limited total buffer capacity situation of FMS. A dynamic programming algorithm to solve the buffer allocation problem is proposed. Computer simulation using Arena is experimented to show the validation of the proposed algorithm.
In video-on-demand(VOD) systems it is important to minimize initial latency and memory requirements. The minimization of initial latency enables the system to provide services with short response time, and the minimization of memory requirements enables the system to service more concurrent user requests with the same amount of memory. In VOD systems, since initial latency and memory requirement increase according to the increment of buffer size allocated to user requests, the buffer size allocated to user requests must be minimized. The existing static buffer allocation scheme, however, determines the buffer size based on the assumption that thy system is in fully loaded state. Thus, when the system is in partially loaded state, the scheme allocates user requests unnecessarily large buffers. This paper proposes a dynamics buffer allocation scheme that allocates user requests the minimum buffer size in fully loaded state as well as a partially loaded state. This scheme dynamically determines the buffer size based on the number of user requests in service and the number of user requests arriving while servicing current requests. In addition, through analyses and simulations, this paper validates that the dynamics buffer allocation outperforms the statics buffer allocation in initial latency and the number of concurrent user requests that can be supported. Our simulation results show that, in proportion to the static buffer allocation scheme, the dynamic buffer allocation scheme reduces the average initial latency by 29%~65%, and in a systems having several disks. increases the average number of concurrent user requests by 48%~68%. Our results show that the dynamic buffer allocation scheme significantly improves the performance and reduce the capacity requirements of VOD systems.
Proceedings of the Korean Operations and Management Science Society Conference
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2000.10a
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pp.71-74
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2000
Due to the complexity of parts flow and limited resources, FMS(Flexible Manufacturing System) develops blocking, starvation and deadlock problems, which reduce its performance. In order to minimize such problems buffers are imposed between workstations of the manufacturing lines. In this paper, we are concerned with finding the optimal buffer allocation with regard to maximizing system throughput in limited total buffer capacity situation of FMS. A grouping heuristic to solve the buffer allocation problem is proposed. Computer simulation using Arena will be experimented to show the validation of the proposed algotithm.
This study presents a heuristic algorithm for buffer allocation in FMS(Flexible Manufacturing System). The buffers, which are finite resources in FMS, are responsible for improvement of an overall system utilization. But, until now, the study for buffer allocation in FMS are rarely conducted because of the complexity in FMS. Most studies for buffer allocation had been addressed to the simple production line system. The presented algorithm uses a simulation for the description of system complexity and uses a genetic algorithm for finding better buffer allocation. Lastly, we compare performance of the presented algorithm with that of a simple heuristic, and analyze the experiment results.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.8
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pp.3542-3566
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2018
In this paper, we investigate a buffer-aided wireless powered cooperative communication network (WPCCN), in which the source and relay harvest the energy from a dedicated power beacon via wireless energy transfer, then the source transmits the data to the destination through the relay. Both the source and relay are equipped with an energy buffer to store the harvested energy in the energy transfer stage. In addition, the relay is equipped with a data buffer and can temporarily store the received information. Considering the buffer-aided WPCCN, we propose two buffer-aided relaying protocols, which named as the buffer-aided harvest-then-transmit (HtT) protocol and the buffer-aided joint mode selection and power allocation (JMSPA) protocol, respectively. For the buffer-aided HtT protocol, the time-averaged achievable rate is obtained in closed form. For the buffer-aided JMSPA protocol, the optimal adaptive mode selection scheme and power allocation scheme, which jointly maximize the time-averaged throughput of system, are obtained by employing the Lyapunov optimization theory. Furthermore, we drive the theoretical bounds on the time-averaged achievable rate and time-averaged delay, then present the throughput-delay tradeoff achieved by the joint JMSPA protocol. Simulation results validate the throughput performance gain of the proposed buffer-aided relaying protocols and verify the theoretical analysis.
This paper presents relationship between the dynamic behavior of an asynchronous linear pipeline (ALP) and the performance of the ALP as buffers are allocated. Then the relationship is used in order to characterize a local optimum situation on the buffer design space of the ALP. Using the characterization we propose an efficient algorithm optimizing buffer allocation on an ALP in order to achieve its average case performance. Without the loss of optimality, our algorithm works in linear time complexity so it achieves fast buffer-configuration optimization. This paper makes two contributions. First, it describes relationship between the performance characteristics of an ALP and a local optimum on the buffer design space of the ALP. Second, it devises a buffer allocation algorithm finding an optimum solution in linear time complexity.
Journal of the Korean Operations Research and Management Science Society
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v.31
no.1
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pp.117-129
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2006
In this paper, we consider broadband satellite networks using MF-TDMA (Multi-Frequency Time Division Multiple Access) scheme. We analyze the number of expected lost packets in each terminal, and mathematically formulate optimal buffer and timeslot allocation model to minimize the weighted sum of the numbers of expected lost packets. We also suggest optimal buffer and timeslot allocation scheme based on Lagrangean relaxation technique to solve the proposed model in a fast time. Extensive experiments show that the proposed scheme provides encouraging results.
In this paper, we propose a scheme for dynamic allocating network bandwidth based on the playback buffer levels of the clients in a distributed mobile multimedia system. In this scheme, the amount of bandwidth allocated to serve a video request depends on the buffer level of the requesting client. If the buffer level of a client is low or high temporarily, more or less bandwidth will be allocated to serve it with an objective to make it more adaptive to the playback situation of this client. By employing the playback buffer level based bandwidth allocation policy, fair services can also be provided to the clients. In order to support high quality video playbacks, video frames must be transported to the client prior to their playback times. The main objectives in this bandwidth allocation scheme are to enhance the quality of service and performance of individual video playback such as to minimize the number of dropped video frames and at the same time to provide fair services to all the concurrent video requests. The performance of the proposed scheme is compared with that of other static bandwidth allocation scheme through extensive simulation experiments, resulting in the 4-9% lower ratio of frames dropped according to the buffer level.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.14
no.4
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pp.1579-1602
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2020
In the design of production system, buffer capacity allocation is a major step. Through polymorphism analysis of production capacity and production capability, this paper investigates a buffer allocation optimization problem aiming at the multi-stage production line including unreliable machines, which is concerned with maximizing the system theoretical production rate and minimizing the system state entropy for a certain amount of buffers simultaneously. Stochastic process analysis is employed to establish Markov models for repairable modular machines. Considering the complex structure, an improved vector UGF (Universal Generating Function) technique and composition operators are introduced to construct the system model. Then the measures to assess the system's multi-state reliability and structural complexity are given. Based on system theoretical production rate and system state entropy, mathematical model for buffer capacity optimization is built and optimized by a specific genetic algorithm. The feasibility and effectiveness of the proposed method is verified by an application of an engine head production line.
Proceedings of the Korea Society for Simulation Conference
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2001.10a
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pp.263-268
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2001
In this paper, we present a new heuristic algorithm fur buffer allocation in FMS (Flexible Manufacturing System). It is conducted by using a genetic algorithm and simulation. First, we model the system by using a simulation software, \"Arena\". Then, we apply a genetic algorithm to achieve an optimal solution. VBA blocks, which are kinds of add-in functions in Arena, are used to connect Arena with the genetic algorithm. The system being modeled has seven workstations, one loading/unloading station, and three AGVs (Automated Guided Vehicle). Also it contains three products, which each have their own machining order and processing times. We experimented with two kinds of buffer allocation problems with a proposed heuristic algorithm, and we will suggest a simple heuristic approach based on processing times and workloads to validate our proposed algorithm. The first experiment is to find a buffer profile to achieve the maximum throughput using a finite number of buffers. The second experiment is to find the minimum number of buffers to achieve the desired throughput. End of this paper, we compare the result of a proposed algorithm with the result of a simple buffer allocation heuristic based on processing times and workloads. We show that the proposed algorithm increase the throughput by 7.2%.t by 7.2%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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