Scheduling as a Constraint Satisfaction Problem (Using the Example of Open-Pit Minе Production Scheduling Problem)

封面

如何引用文章

全文:

详细

The research described in the work is aimed at developing methods for Scheduling. The fundamental disadvantage of the existing methods of Mixed-Integer Linear Programming in application to the problems under consideration is the fact that they are too demanding on the amount of RAM. The difficulty of applying local search procedures to such high-dimensional problems is to develop an effective way to find an acceptable initial approximation and determine the neighboring state transition function, which would allow achieving the optimum fast enough. In the Operations Research Theory, adding additional conditions to a problem can lead to a fundamental change in the problem-solving scheme. The methods proposed in the study are implemented within the framework of the Constraint Programming Paradigm which makes it possible to represent the subject domain dependencies saving RAM, as well as to provide the ability to step-by-step take into account heterogeneous problem conditions without essentially changing the scheme of finding solutions. A significant part of the research deals with methods of logical inference on constraints to reduce the search space and speed up the computational process. The approach to scheduling is illustrated by the Open-Pit Mine Production Scheduling Problem, which was first proposed to be solved as a Constraint Satisfaction Problem. In order to find the first feasible solution, a «greedy» search method is proposed, the result of which can be improved using the developed hybrid method. Both methods rely on original procedures of inference on constraints. The proposed approach has proven its efficiency for block models with sizes of tens and hundreds of thousands of blocks.

作者简介

A. Zuenko

IIMM KSC RAS

Email: zuenko@iimm.ru
Fersmana St. 24А

Yu. Oleynik

IIMM KSC RAS

Email: yoleynik@iimm.ru
Fersmana St. 24А

参考

  1. Baptiste Ph., Le Pape C., Nuijten W. Constraint-based scheduling: applying constraint programming to scheduling problems // Kluwer Academic Publishers. 2001. 198 p.
  2. Patidar M., Bhardwaj R., Choudhary S. The study of linear programming approach for optimal scheduling of work in a corporation with different models // Materials Today: Proceedings. 2020. vol. 29. no. 2. pp. 661–667.
  3. Ulaga L., Durasevic M., Jakobovic D. Local search based methods for scheduling in the unrelated parallel machines environment // Expert Systems with Applications. 2022. vol. 199.
  4. Chen, Y., Lu J., He R., Ou J. An efficient local search heuristic for earth observation satellite integrated scheduling // Applied Sciences. 2020. vol. 10. no. 16.
  5. Belaid M., Bessiere C., Lazaar N. Constraint Programming for Association Rules // Proceedings of the International Conference on Data Mining. Society for Industrial and Applied Mathematics. 2019. pp. 127–135.
  6. Russell S., Norvig P., Davis E. Artificial intelligence: a modern approach –3 ed. // Upper Saddle River: Prentice Hall. 2010. 1132 p.
  7. Narvaez D. Constraint Satisfaction Techniques for Combinatorial Problems // Proceedings of the Thirty-Second AAAI Conference on Artificial Intelligence. 2018. vol. 32. no. 1. pp. 8028–8029.
  8. Alipour A., Khodaiari A., Jafari A., Tavakkoli-Moghaddam R. An integrated approach to open-pit mines production scheduling // Resources Policy. 2022. vol. 75.
  9. Novitasari R., Rosyidi C., Aisyati A. A Cut-off Grade Optimization Model in Multi Product Open Pit Mining Considering Reclamation and Valuable Waste Materials // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. vol. 1096. no. 1. doi: 10.1088/1757-899X/1096/1/012021.
  10. Tolouei K., Moosavi E., Tabrizi A., Afzal P., Bazzazi A. An optimization approach for uncertainty-based long-term production scheduling in open-pit mines using meta-heuristic algorithms // International Journal of Mining, Reclamation and Environment. 2021. vol. 35. no. 2. pp. 115–140.
  11. Caccetta L. Application of Optimization Techniques in Open Pit Mining // Handbook of Operations Research in Natural Resources. Boston: Springer US, 2007. vol. 99. pp. 547–559.
  12. Espinoza D., Goycoolea M., Moreno E., Newman A. MineLib: a library of open pit mining problems // Annals of Operations Research. 2013. vol. 206. no. 1. pp. 93–114.
  13. Oleynik Y., Zuenko A. Open Pit Mine Production Scheduling using New Global Constraint // Proceedings of IEEE International Multi-Conference on Engineering, Computer and Information Sciences (SIBIRCON). 2022. pp. 1700–1704.
  14. Regin J. Global Constraints: A Survey // Hybrid Optimization: The Ten Years of CPAIOR. 2011. pp. 63–134.
  15. Mara S., Norcahyo R., Jodiawan P., Lusiantoro L., Rifai A. A survey of adaptive large neighborhood search algorithms and applications // Computers Operations Research. 2022. vol. 146.
  16. Audemard G., Lecoutre C., Prudhomme C. Guiding Backtrack Search by Tracking Variables during Constraint Propagation // Proceedings of the 29th International Conference on Principles and Practice of Constraint Programming (CP 2023). Leibniz International Proceedings in Informatics (LIPIcs). 2023. vol. 280. pp. 9:1–9:17.
  17. Kozik M. Solving CSPs using weak local consistency // SIAM Journal on Computing. 2021. vol. 50. no. 4. pp. 1263–1286.
  18. Fathollahzadeh K., Mardaneh E., Cigla M., Waqar Ali Asad M. A mathematical model for open pit mine production scheduling with Grade Engineering and stockpiling // International Journal of Mining Science and Technology. 2021. vol. 31(4). pp. 717–728.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».