Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

A comprehensive study of classical heuristic algorithms used in the process of solving transportation problem

Szwarc Krzysztof, Boryczka Urszula, Twaróg Sebastian, Szołtysek Jacek

LogForum

|

2019

|

Vol. 15, no. 3

390--401

EN

Background: Transportation Problem (TP) is a special case of integer programming, characterised by indisputable practical significance (in particular in the area of logistics). For this reason, many techniques have been proposed to solve the problem both in optimum and approximate manner. The problem of selecting an effective technique for determining a suboptimal solution for TP was addressed by many researchers, however the implementation of only certain heuristics, 'test bed' applied, as well as non-performance of statistical tests make it impossible to clearly identify the recommended approach to application of heuristics in TP, leaving a research gap which determined the writing of this article. The additional purpose of this paper is to provide a summary of selected approximate methods, taking into consideration the number of iterations necessary to design the optimal solution by means of Modified Distribution (MODI) method and to demonstrate potential correlations between the parameters describing a problem instance and the efficiency of the methods. Methods: This paper presents a comparative study of four classic techniques (NWC, LCM, VAM and RAM). The tests were performed on three sets of 2,500 pseudo-randomly generated tasks and the observations were also checked by means of the Wilcoxon Signed-Rank Test and Pearson correlation coefficient. Results: The results confirms that VAM is characterised by a significant quality of the determined results, whereas NWC develops solutions of low efficiency. However, contrary to the observations made for small TP instances, RAM was characterised by a higher error value than LCM for huge set, demonstrating the impossibility to generalise results obtained for small problems (presented e.g. in literature), in order to determine their efficiency for higher instances. Conclusions: It is recommended to apply VAM both for the determination of initial solution in MODI method and for performing allocation of resources, using only heuristics. However, taking into consideration the utilitarian approach and possible occurrence of the necessity to solve TP instances without using the appropriate software, it is recommended to use LCM for solving large instances of TP. The presence of strong correlation between the number of nodes describing the TP instance and the number of iterations necessary to determine the optimal solution by MODI method has been identified.

PL

Wstęp: Zagadnienie transportowe (ZT) jest specjalnym przypadkiem programowania całkowitoliczbowego, charakteryzującym się niekwestionowanym znaczeniem praktycznym (w szczególności w obszarze logistyki). Z tego powodu powstało wiele technik przeznaczonych do rozwiązywania problemu zarówno w sposób optymalny, jak i przybliżony. Problem wyboru efektywnej metody konstruowania suboptymalnego rozwiązania dla ZT został poruszony przez wielu badaczy, jednakże zastosowanie przez nich tylko niektórych heurystyk, użyte "łoże testowe", a także brak przeprowadzenia testów statystycznych uniemożliwiają jednoznaczne określenie odpowiedniego podejścia do stosowania heurystyki w ZT, pozostawiając lukę badawczą, która stała się inspiracją do napisania niniejszego artykułu. Dodatkowym celem artykułu jest porównanie wybranych metod przybliżonych, z uwzględnieniem liczby iteracji niezbędnych do zaprojektowania optymalnego rozwiązania za pomocą metody Modified Distribution (MODI) oraz wykazanie potencjalnych korelacji pomiędzy parametrami opisującymi instancję problemu a skutecznością technik. Metody: W pracy przedstawiono badania porównawcze czterech klasycznych heurystyk (NWC, LCM, VAM i RAM). Testy przeprowadzono na trzech zestawach zadań, składających się z 2500 pseudolosowo wygenerowanych instatacji problemu. Obserwacje potwierdzono za pomocą testu Wilcoxon Signed-Rank i współczynnika korelacji liniowej Pearsona. Wyniki: Badania potwierdzają, że VAM charakteryzuje się znaczącą jakością wyznaczonych wyników, podczas gdy NWC konstruuje rezultaty o niskiej jakości. W przeciwieństwie do wyników sformułowanych dla niewielkich instatacji ZT, wyniki metody RAM dla dużego zbioru charakteryzowały się wyższą wartością błędu niż rezultaty LCM, wykazując brak możliwości uogólnienia wniosków prawdziwych dla małych problemów (przedstawionych np. w literaturze przedmiotu). Wnioski: Zaleca się stosowanie VAM zarówno do określania bazowego rozwiązania w metodzie MODI, jak i do przygotowania alokacji zasobów, w przypadku korzystania wyłącznie z heurystyk. Biorąc jednak pod uwagę podejście utylitarne i możliwość wystąpienia konieczności rozwiązywania instancji ZT bez użycia odpowiedniego oprogramowania, zaleca się stosowanie LCM do rozwiązywania dużych instancji problemu. Zidentyfikowano także silną korelację pomiędzy liczbą węzłów opisujących instancję ZT a liczbą iteracji niezbędnych do określenia optymalnego rozwiązania za pomocą metody MODI.

2

Wyznaczanie kosztów transportu z wykorzystaniem Octave 3.4.3

Szkutnik-Rogoż J., Ziółkowski J.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport

|

2016

|

z. 111

531-541

PL

W pracy zaprezentowano przykład rozwiązania zagadnienia transportowego trzema metodami przy użyciu Octave 3.4.3. Na podstawie danych liczbowych zaczerpniętych z Rozkazu Nr 40 Szefa Inspektoratu Wsparcia Sił Zbrojnych z dnia 28 lutego 2014 r. omówiono sposób praktycznego wykorzystania nowoczesnego oprogramowania matematycznego mający na celu wyznaczenie kosztów transportu wybranego sprzętu służby czołgowo - samochodowej. Celem niniejszej pracy było ukazanie zalet wynikających z zastosowania programu Octave 3.4.3 do wyznaczenia minimalnej wartości funkcji celu rozpatrywanego problemu transportowego.

EN

This article covers an example of solving a transportation problem using three methods supported by the Octave 3.4.3. Figures that were taken into analysis come from the Inspectorate o Support of the Polish Armed Forces, order dating to 28th February 2014. The methods of practical usage of modern mathematical software helping to determine transportation costs of selected equipment from tank-vehicle service were presented by means of these figures. The aim of this article was to present effectiveness gained by using the Octave 3.4.3 in setting a minimal value for the objective function in this transportation issue.

3

Wykorzystanie metanu z powietrza wentylacyjnego z kopalń na cele energetyczne

Sztekler K., Wójcik T.M.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2015

|

nr 6

15--21

PL

W pracy przedstawiono potencjalne możliwości zagospodarowania na cele energetyczne metanu zawartego w powietrzu wentylacyjnym (Ventilation Air Methane – VAM) kopalń. VAM charakteryzuje się niską koncentracją metanu (poniżej 1%), stąd też istnieje szereg wyzwań, mających na celu zaprojektowanie nowych lub dostosowanie już istniejących urządzeń energetycznych wykorzystujących go jako paliwo. Wymiernym efektem tych działań jest utylizacja metanu, będącego jednym ze składników gazów cieplarnianych, a obecnie wyprowadzanego szybami do atmosfery wraz z powietrzem. W niniejszej pracy zaprezentowano wielowariantową koncepcję rozbudowy instalacji IUMK–1000 o moduł wytwarzający energię elektryczną.

EN

This paper presents the development potential for energy ventilation air VAM (Ventilation Air Methane) from the mines. VAM has low methane concentration below 1% thus a number of challenges in order to design new or adaptation of existing power equipment using the ventilation air as fuel. Measurable effect of these actions is the Utilization of methane, which is one of the components of greenhouse gases with a greenhouse potential 25 times greater than carbon dioxide and management of CH4, which currently is output with air into the atmosphere. We present a multi-variant develop the concepts IUMK-1000 for electrical energy production module

4

Utylizacja metanu z powietrza wentylacyjnego kopalń węgla kamiennego w termicznym reaktorze rewersyjnym

Gosiewski K., Pawlaczyk A., Jaschik M.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2010

|

Nr 3

37-38

PL

Omówiono problem utylizacji metanu zawartego w powietrzu wentylacyjnym kopalń węgla kamiennego (VAM - Ventilation Air Methane), poprzez jego niekatalityczne spalanie w termicznym reaktorze rewersyjnym (TFRR). Badany demonstracyjny reaktor pracował autotermicznie przy stężeniach wlotowych od 0,2% obj. CH4, z możliwością, odzysku ciepła od 0,4% obj. Wykazano, że przy stężeniach zbliżonych do 1% obj. możliwy jest odzysk co najmniej 5 MW, na 100 000 Nm powietrza wentylacyjnego.

EN

The paper presents a problem of utilization of methane contained in ventilation air (VAM) from coal mine shafts through its non-catalytic combustion in the so-called thermal flow reversal reactors (TFRR). The research carried out in a demonstration reactor revealed that it could operate autothermi-cally for concentrations higher than 0.2 CH4 vol.% and with heat recovery above 0.4 vol.%. It was shown that for concentration approaching 1 vol.% the heat recovery at least 5 MW( for every 100 000 m3 (STP) of ventilation air is possible.

5

Gospodarcze wykorzystanie metanu z pokładów węgla w warunkach polskich

Krzystolik P., Skiba J.

Polityka Energetyczna

|

2009

|

T. 12, z. 2/2

319-332

PL

Zagrożenie wybuchami metanu związane jest z górnictwem podziemnym węgla kamiennego, brunatnego i soli od zarania pozyskiwania tych minerałów dla potrzeb ludzkości. Mimo rozwoju technologicznego w ostatnim stuleciu metan jest nadal przyczyną wybuchówi związanych z tym katastrof w kopalniach podziemnych na całym świecie. Jednym z bardzo skutecznych sposobów walki z tym zagrożeniem jest odmetanowanie górotworu. Technologia ta, poza stworzeniem bezpiecznych warunków pracy, pozwala pozyskiwać znaczne ilości mieszaniny metanu z powietrzem. Taki gaz, przy odpowiednim stężeniu metanu, można z powodzeniem wykorzystać do celów energetycznych. Należy jednak zaznaczyć, że głównym celem odmetanowania jest uzyskanie bezpiecznych warunków eksploatacji pokładów węgla o wysokim nasyceniu metanem oraz umożliwienie stosowania wysokowydajnych technologii wydobywania węgla ze ścian w pokładach o najwyższym stopniu zagrożenia - w IV kategorii zagrożenia metanowego. W bardzo wielu przypadkach system przewietrzania jest niewydolny do zmniejszenia stężenia metanu do wartości wymaganych przepisami. Uzyskiwany gaz kopalniany jest również źródłem możliwości obniżenia kosztu pozyskiwanego węgla. Przez wykorzystanie tego gazu w spalaniu kogeneracyjnym uzyskuje się energię elektryczną dla potrzeb własnych kopalni, zmniejszając równocześnie ilość energii kupowanej z sieci. Ciepło uzyskane w tym procesie wykorzystuje się do ogrzewania budynków oraz w suszarniach urobku w zakładach przeróbczych. Biorąc pod uwagę fakt, że w polskich kopalniach węgla kamiennego tylko około 30% metanu, który uwalnia się z węgla podczas robót górniczych ujmowane jest systemami odmetanowania a pozostała jego część wydmuchiwana jest szybami wentylacyjnymi - istnieje ogromny potencjał do zagospodarowania. Pomimo niskich koncentracji metanu w powietrzu wentylacyjnym są już na świecie technologie, które na skalę przemysłową mogą wychwytywać i utylizować metan z powietrza wentylacyjnego szybów kopalń (VAM). Kilka kwestii technicznych nadal może być udoskonalonych ale pracujące w kopalniach instalacje potwierdzają efektywne wykorzystanie metanu zawartego w powietrzu wentylacyjnym szybów do produkcji energii elektrycznej i ciepła.

EN

Methane explosions hazards are incessantly connected with hard coal, lignite and salt mining almost from the beginning of their exploitation. Despite of technological development, in the last century methane is still the main reason of the explosions and catastrophes in the underground coal mines all over the world. One of the effective methods fighting with this hazard is underground drainage of the rock mass. Apart from providing safety work conditions, this technology enables to capture significant amount of methane mixed with the air. Such a gas, with proper methane concentration can be effectively used for energy production. It must be emphasized however, that the main purpose of the drainage is to create safe conditions for the exploitation of coal highly saturated with methane and enabling to utilize highly efficient coal extraction technologies in the longwalls located in the deposits with the highest methane hazard category - i.e. 4th methane hazard category. In many cases the ventilation system is not capable to decrease methane content in the ventilation air down to the safety value specified by the regulations. Recovered CMM can be also recognized as a source of revenue, which can decrease cost of exploitation the coal. Its utilization in the cogeneration process can produce electricity to cover own demands of the coal mine, decreasing at the same time its purchase from the grid. Thermal energy produced in the process can be used to heat the buildings and to dry the fine coal in the coal washing plants. Considering the fact, that in Polish hard coal mines only about 30% of methane released during mining operations is being captured by the drainage systems and its remaining part is vented to the atmosphere via the ventilation shafts - there is enormous potential to be utilized. Despite of low concentration of methane in the ventilation air there are already in the world technologies, which are capable to capture and utilize methane from the ventilation air of the shafts (VAM) on the industrial scale. A few technical details could be still improved but already operating installations in the coal mines prove effective utilization of methane contained in the ventilation air of the shafts for the purposes of production electrical energy and heat.

6

Ocena stanu i możliwości utylizacji metanu z powietrza wentylacyjnego podziemnych kopalń węgla kamiennego

Nawrat S., Gatnar K.

Polityka Energetyczna

|

2008

|

T. 11, z. 2

69-84

PL

Metan, towarzyszący w kopalniach eksploatacji kopaliny podstawowej jaką jest węgiel kamiennego, nie ujęty przez odmetanowanie w większej części wydziela się do powietrza wentylacyjnego tworząc mieszaniny metanowe-powietrzne o różnym stężeniu metanu. Wykorzystanie metanu z pokładów węgla jest bardzo ważne z przyczyn: gospodarczych, co znalazło odzwierciedlenie w Prawie geologicznym i górniczym zaliczającym metan z pokładów węgla (MPW) do kopalin podstawowych, oraz ekologicznych, gdyż emisja między innymi metanu do atmosfery przyczynia się do powstawania efektu cieplarnianego, co znalazło odzwierciedlenie w Protokole z Kioto. W polskich kopalniach węgla kamiennego od wielu lat następuje stopniowy rozwój odmetanowania podziemnego i gospodarczego wykorzystania ujętego metanu w instalacjach ciepłowniczo-energetycznych. Jednakże nie tylko polskim, ale światowym dużym problemem jest utylizacja i gospodarcze wykorzystanie metanu z powietrza wentylacyjnego kopalń (MWENT). W kopalniach, metan z pokładów węgla w czasie procesu urabiania węgla wydziela się do powietrza w kopalni i ulega rozrzedzeniu, tworząc w wyniku regulacji strumienia powietrza mieszaniny metanowo-powietrzne (MWENT) zwierające od 0,0 do 0,75% metanu (górna granica określona w polskich górniczych przepisach bezpieczeństwa). Na świecie prowadzone są intensywne prace badawczo-rozwojowe, które doprowadziły do opracowania wielu technologii i urządzeń, pozwalających przeprowadzać proces spalania metanu o niskiej koncentracji spalania.

EN

In coal mines methane companion coal production is send to atmosphere, making mixtures with air with different content of methane. Utilization of methane from coal seams is important from: economic reason - in polish Geological and Mining law methane from coal seams is counted as basic minerals, ecological reason because methane emission to atmosphere cause greenhouse effect, what is showed in Kioto Protocol. Polish coal mines since many years developed underground drainage and utilization of methane in power heat plants. Although in polish and world mining one of biggest challenge is utilization methane from ventilation air. In mines methane from coal beds in coal exploitation is given to underground atmosphere making methane-air mixtures with methane content 0.0-0.75% (max limit in polish geological and mining law). In World intensive research and development work are make and result of this work is installation can burn methane with low concentration. Article present estimate of condition and capabilities of VAM utilization from underground coal mines.