This paper presents a simulated algorithm(SA) for the optimal reliability design problem of a series system with multiple component choices incorporated at each subsystem. The objective of the problem is to maximize the system reliability while satisfying some constraint on system budget. The problem is formulated as a nonlinear binary integer programming problem and characterized as an NP-hard problem. The SA algorithm is developed by introducing some solution-improvements methods. Numerical examples are tested and the results are compared. The results have demonstrated the efficiency and the effectiveness of the proposed SA algorithm.
As a trend toward multi-product batch processes is increasing in Chemical Process Industry (CPI), multi-product batch scheduling has been actively studied. But the optimal production scheduling problems for multi-product batch processes are known as NP-complete. Recently Ku and Karimi [5] have studied Simulated Annealing(SA) and Jung et al.[6] have developed Modified Simulated Annealing (MSA) method which was composed of two stage search algorithms for scheduling of batch processes with UIS and NIS. Jung et al.[9] also have studied the Common Intermediate Storage(CIS) policy which have accepted as a high efficient intermediate storage policy. It can be also applied to pipeless mobile intermediate storage pacilities. In spite of these above researches, there have been no contribution of scheduling of CIS policy for chemical batch processes. In this paper, we have developed another MSA for scheduling chemical batch processes with searching the suitable control parameters for CIS policy and have tested the this algorithm with randomly generated various scheduling problems. From these tests, MSA is outperformed to general SA for CIS batch process system.
In this paper, a Guided Simulated Annealing (GSA) algorithm is presented to optimize 2D and 3D steel frames against Progressive Collapse. Considering the nature of structural optimization problems, a number of restrictions and improvements have been applied to the decision mechanisms of the algorithm without harming the randomness. With these improvements, the algorithm aims to focus relatively on the flawed variables of the analyzed frame. Besides that, it is intended to be more rational by instituting structural constraints on the sections to be selected as variables. In addition to the LRFD restrictions, the alternate path method with nonlinear dynamic procedure is used to assess the risk of progressive collapse, as specified in the US Department of Defense United Facilities Criteria (UFC) Design of Buildings to Resist Progressive Collapse. The entire optimization procedure was carried out on a C# software that supports parallel processing developed by the authors, and the frames were analyzed in SAP2000 using OAPI. Time history analyses of the removal scenarios are distributed to the processor cores in order to reduce computational time. The GSA produced 3% lighter structure weights than the SA (Simulated Annealing) and 4% lighter structure weights than the GA (Genetic Algorithm) for the 2D steel frame. For the 3D model, the GSA obtained 3% lighter results than the SA. Furthermore, it is clear that the UFC and LRFD requirements differ when the acceptance criteria are examined. It has been observed that the moment capacity of the entire frame is critical when designing according to UFC.
The Transactions of the Korea Information Processing Society
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v.6
no.9
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pp.2414-2421
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1999
This paper proposes two kinds of heuristic algorithms for Rural Postman Problems(RPPs). One is a Simulated Annealing (SA) algorithm for RPPs. In SA, we propose a new cooling schedule which affects the performance of SA. The other is a Genetic Algorithm(GA) for RPPs. In GA, we propose a chromosome structure for RPPs which are edge-oriented problems. In simulations, we compared the proposed methods with the existing methods and the results show that the proposed methods produced better results than the existing methods.
Active Contour Model(ACM) is an efficient method for segmenting an object. The main shortcoming of ACM is that its result is very dependent on the shape and location of an initial contour. To overcome this shortcoming, a new segmentation algorithm is proposed in this paper. The proposed algorithm uses B-splines to describe the active contour and applies Simulated Annealing (SA) and Genetic Algorithm(GA) as energy minimization techniques. We tried to overcome the initialization problem of traditional ACM and compared the result of ACM using GA and that using SA with 2D synthetic binary images. CT and MR images.
Tong, K.H.;Bakhary, Norhisham;Kueh, A.B.H.;Yassin, A.Y. Mohd
Smart Structures and Systems
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v.13
no.3
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pp.389-406
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2014
Optimal sensor placement techniques play a significant role in enhancing the quality of modal data during the vibration based health monitoring of civil structures, where many degrees of freedom are available despite a limited number of sensors. The literature has shown a shift in the trends for solving such problems, from expansion or elimination approach to the employment of heuristic algorithms. Although these heuristic algorithms are capable of providing a global optimal solution, their greatest drawback is the requirement of high computational effort. Because a highly efficient optimisation method is crucial for better accuracy and wider use, this paper presents an improved simulated annealing (SA) algorithm to solve the sensor placement problem. The algorithm is developed based on the sensor locations' coordinate system to allow for the searching in additional dimensions and to increase SA's random search performance while minimising the computation efforts. The proposed method is tested on a numerical slab model that consists of two hundred sensor location candidates using three types of objective functions; the determinant of the Fisher information matrix (FIM), modal assurance criterion (MAC), and mean square error (MSE) of mode shapes. Detailed study on the effects of the sensor numbers and cooling factors on the performance of the algorithm are also investigated. The results indicate that the proposed method outperforms conventional SA and Genetic Algorithm (GA) in the search for optimal sensor placement.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.4
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pp.843-859
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2024
The university course scheduling problem (UCSP) aims at optimally arranging courses to corresponding rooms, faculties, students, and timeslots with constraints. Previously, the university staff solved this thorny problem by hand, which is very time-consuming and makes it easy to fall into chaos. Even some meta-heuristic algorithms are proposed to solve UCSP automatically, while most only utilize one single algorithm, so the scheduling results still need improvement. Besides, they lack an in-depth analysis of the inner algorithms. Therefore, this paper presents a novel and practical approach based on Tabu search and simulated annealing algorithms for solving USCP. Firstly, the initial solution of the UCSP instance is generated by one construction heuristic algorithm, the first fit algorithm. Secondly, we defined one union move selector to control the moves and provide diverse solutions from initial solutions, consisting of two changing move selectors. Thirdly, Tabu search and simulated annealing (SA) are combined to filter out unacceptable moves in a parallel mode. Then, the acceptable moves are selected by one adaptive decision algorithm, which is used as the next step to construct the final solving path. Benefits from the excellent design of the union move selector, parallel tabu search and SA, and adaptive decision algorithm, the proposed method could effectively solve UCSP since it fully uses Tabu and SA. We designed and tested the proposed algorithm in one real-world (PKNU-UCSP) and ten random UCSP instances. The experimental results confirmed its effectiveness. Besides, the in-depth analysis confirmed each component's effectiveness for solving UCSP.
We consider facility layout problems, where mn facility units are assigned into mn cells. These cells are arranged into a rectangular pattern with m rows and n columns. In order to solve this cell type facility layout problem, many approximation algorithms with improved local search methods were studied because it was quite difficult to find exact optimum of such problem in case of large size problem. In this paper, new algorithms based on Simulated Annealing (SA) method with two neighborhood generation methods are proposed. The new neighborhood generation method adopts the exchanging operation of facility units in accordance with adjacent preference. For evaluating the performance of the neighborhood generation method, three algorithms, previous SA algorithm with random 2-opt neighborhood generation method, the SA-based algorithm with the new neighborhood generation method (SA1) and the SA-based algorithm with probabilistic selection of random 2-opt and the new neighborhood generation method (SA2), are developed and compared by experiment of solving same example problem. In case of numeric examples with problem type 1 (the optimum layout is given), SA1 algorithm could find excellent layout than other algorithms. However, in case of problem type 2 (random-prepared and optimum-unknown problem), SA2 was excellent more than other algorithms.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.38
no.5
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pp.27-36
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2001
This paper proposes new design algorithms based on stochastic relaxation (SR) for an on-line vector quantizer (VQ) design. These proposed SR methods solve the local entrapment problems of the conventional Kohonen learning algorithm (KLA). These SR methods cover two different types depending upon the use of simulated annealing (SA) : the one that uses SA is called the OLVQ SA and the other the OLVQ SR. These methods arc combined with the KLA and therefore preserve the its convergence properties. Experimental results for Gauss Markov sources, real speech and image demonstrate that the proposed algorithms can consistently provide better codebooks than the KLA.
The task scheduling in multiprocessor system Is one of the key elements in the effective utilization of multiprocessor systems. The optimal assignment of tasks to multiprocessor is, in almost all practical cases, an NP hard problem. Consequently various modern heuristics based algorithms have been proposed for practical reason. Recently, several approaches using Genetic Algorithm (GA) are proposed. However, these algorithms have only one objective such as minimizing cost and makespan. This paper proposes a new task scheduling algorithm using Genetic Algorithm combined simulated annealing (GA+SA) on multiprocessor environment. In solution algorithms, the Genetic Algorithm (GA) and the simulated annealing (SA) are cooperatively used. In this method. the convergence of GA is improved by introducing the probability of SA as the criterion for acceptance of new trial solution. The objective of proposed scheduling algorithm is to minimize makespan and total number of processors used. The effectiveness of the proposed algorithm is shown through simulation studies. In simulation studies, the results of proposed algorithm show better than that of other algorithms.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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