Cybernetics And Systems Analysis logo
Інформація редакції Аннотації статей Автори Архів
Кібернетика і Системний Аналіз
Міжнародний Науково-Теоретичний Журнал
Том 55 >>> № 6 ЛИСТОПАД — ГРУДЕНЬ 2019
УДК 519.85
Т.Є. Романова, П.I. Стецюк, А.М. Чугай, С.Б. Шеховцов

ТЕХНОЛОГІЇ ПАРАЛЕЛЬНИХ ОБЧИСЛЕНЬ ДЛЯ РОЗВЯ’ЗАННЯ ОПТИМІЗАЦІЙНИХ
ЗАДАЧ ГЕОМЕТРИЧНОГО ПРОЄКТУВАННЯ

Анотація. Описано застосування технологій паралельних обчислень у системах зі спільною пам’яттю та розподіленою пам’яттю для розв’язання оптимізаційних задач геометричного проєктування. Перша технологія ґрунтується на властивостях максимінних phi-функцій для складених геометричних об’єктів, а в другій технології використано стратегію мультистарту та методи мінімізації негладких функцій. Це дало змогу в декілька разів зменшити витрати часу під час пошуку локально оптимальних розміщень 2D та 3D об’єктів та отримати кращі результати за значенням цільової функції.

Ключові слова: розміщення геометричних об’єктів, phi-функція, нелінійне програмування, паралельні обчислення.



ПОВНИЙ ТЕКСТ

Романова Тетяна Євгеніївна,
доктор техн. наук, професор, провідний науковий співробітник Інституту проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України, Харків,  tarom27@yahoo.com

Стецюк Петро Іванович,
доктор фіз.-мат. наук, завідувач відділу Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, Київ,
 stetsyukp@gmail.com

Чугай Андрій Михайлович,
доктор техн. наук, старший науковий співробітник, старший науковий співробітник Інституту проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України, Харків,  chugay@ipmach.kharkov.ua

Шеховцов Сергій Борисович,
кандидат техн. наук, доцент, доцент кафедри Харківського національного університету внутрішніх справ,  ep109@ukr.net


СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1. Liu X., Liu J., Cao A. HAPE3D — a new constructive algorithm for the 3D irregular packing problem. Frontiers Inf. Technol. Electronic Eng. 2015. Vol. 16, N 5. P. 380–390.

  2. Guangqiang L., Fengqiang Z., Rubo Z. Du Jialu Du., Chen G., Yiran Z. A parallel particle bee colony algorithm approach to layout optimization. Journal of Computational and Theoretical Nanoscience. 2016. Vol. 13, N 7. P. 4151–4157.

  3. Karabulut K., Inceolu M.A. Hybrid genetic algorithm for packing in 3D with deepest bottom left with fill method. In: Advances in Information Systems. ADVIS 2004. Lecture Notes in Computer Science. Yakhno T. (Ed.). 2004. Vol. 3261. P. 441–450.

  4. Litvinchev I., Infante L., Ozuna L. Approximate packing: integer programming models, valid inequalities and nesting. In: Optimized Packings and Their Applications (Ser. Springer Optimization and Its Applications). Fasano G., Pinter J.D. (Eds.). 2015. Vol. 105. P. 187–205.

  5. Litvinchev I., Infante L., Ozuna L. Packing circular-like objects in a rectangular container. Journal of Computer and Systems Sciences International. 2015. Vol. 54, N 2. P. 259–267.

  6. Burke E.K., Hellier R.S. R., Kendall G., Whitwell G. Irregular packing using the line and arc no-fit polygon. Operations Research. 2010. Vol. 58, N 4. P. 948–970.

  7. Cherri L.H., Mundim L.R., Andretta M., Toledo F.M., Oliveira J. F., Carravilla M.A. Robust mixed-integer linear programming models for the irregular strip packing problem. European Journal of Operational Research. 2016. Vol. 253. P. 570–583.

  8. Stoyan Yu., Romanova T. Mathematical models of placement optimization: two- and three-dimensional problems and applications. In: Modeling and Optimization in Space Engineering. (Ser. Springer Optimization and Its Applications). Fasano G., Pinter J.D. (Eds.). New York: Springer, 2012. Vol. 73. 404 p.

  9. Stoyan Yu., Yakovlev S. Configuration space of geometric objects. Cybernetics and Systems Analysis. 2018. Vol. 54, N 5. P. 716–726.

  10. Stoyan Yu., Pankratov A., Romanova T. Placement problems for irregular objects: mathematical modeling, optimization and applications. In: Optimization Methods and Applications. Modeling and Optimization in Space Engineering (Ser. Springer Optimization and Its Applications). Butenko S., Pardalos P., Shylo V. (Eds.). New York: Springer, 2017. Vol. 130. P. 521–559.

  11. Stoyan Yu., Chugay А. Mathematical modeling of the interaction of non-oriented convex polytopes. Cybernetics and Systems Analysis. 2012. Vol. 48, N 6. P. 837–845.

  12. Stoyan Yu., Pankratov A., Romanova T. Cutting and packing problems for irregular objects with continuous rotations: mathematical modeling and nonlinear optimization. Journal of the Operational Research Society. 2016. Vol. 67, Iss. 5. P. 786–800.

  13. Stoyan Yu., Pankratov A., Romanova T., Chugay A. Optimized object packings using quasi--functions. In: Optimized Packings and Their Applications (Ser. Springer Optimization and Its Applications). Fasano G., Pinter J.D. (Eds.). New York: Springer, 2015. Vol. 105. P. 265–291.

  14. Stoyan Y.G., Chugay A.M. Packing different cuboids with rotations and spheres into a cuboid. Advances in Decision Sciences. 2014. URL:: https://www.hindawi.com/journals/ads/2014/571743.

  15. Stoyan Y.G., Semkin V.V., Chugay A.M. Modeling close packing of 3D objects. Cybernetics and Systems Analysis. 2016. Vol. 52, N 2. P. 296–304.

  16. Stoian Y.E., Chugay A.M., Pankratov A.V., Romanova T.E. Two approaches to modeling and solving the packing problem for convex polytopes. Cybernetics and Systems Analysis. 2018. Vol. 54, N 4. P. 585–593.

  17. Romanova T., Bennell J., Stoyan Yu., Pankratov A. Packing of concave polyhedra with continuous rotations using nonlinear optimization. European Journal of Operational Research. 2018. Vol. 268, Iss. 1. P 37–53.

  18. Pankratov A., Romanova T., Litvinchev I. Packing ellipses in an optimized convex polygon. Journal of Global Optimization. 2019. https://doi.org/10.1007/s10898-019-00777-y.

  19. Pankratov A., Romanova T., Litvinchev I. Packing ellipses in an optimized rectangular container. Wireless Networks. 2018. https://doi.org/10.1007/s11276-018-1890-1.

  20. Romanova T., Pankratov A., Litvinchev I., Pankratova Yu., Urniaieva I. Optimized packing clusters of objects in a rectangular container. Mathematical Problems in Engineering. Vol. 2019. Article ID 4136430. 12 p. https://doi.org/10.1155/2019/4136430.

  21. Wang Y., Lin C.L., Miller J.D. 3D image segmentation for analysis of multisize particles in a packed particle bed. Powder Technology. 2016. Vol. 301. P. 160–168.

  22. Li S.X., Zhao J., Lu P., Xie Y. Maximum packing densities of basic 3D objects. Chinese Science Bulletin. 2010. Vol. 55, Iss. 2. P.114–119.

  23. Ramya A., Vanapalli S. 3D printing technologies in various applications. International Journal of Mechanical Engineering and Technology. 2016. Vol. 7, N 3. P. 396–409.

  24. Baumers M., Dickens P., Tuck C., Hague R. The cost of additive manufacturing: machine productivity, economies of scale and technology-push. Technological Forecasting & Social Change. 2016. Vol. 102, Iss. C. P. 193–201.

  25. Воеводин В.В., Воеводин Вл.В. Параллельные вычисления. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2002. 608 с.

  26. Кластерный комплекс Института кибернетики. Кластерный комплекс СКИТ. URL: https:// icybcluster.org.ua/.

  27. Chugay A., Stoian Ye. Cluster packing of concave non-oriented polyhedra in a cuboid. Сучасні інформаційні системи. 2018. Т. 2, № 1. С. 16–21.

  28. Коваленко А.А., Романова Т.Е., Стецюк П.И. Задача балансной компоновки 3D-объектов: математическая модель и методы решения. Кибернетика и системный анализ. 2015. Т. 51, № 4. С. 71–81.

  29. Stoyan Yu., Romanova T., Pankratov A., Kovalenko A., Stetsyuk P. Balance layout problems: Mathematical modeling and nonlinear optimization. In: Space Engineering. Modeling and Optimization with Case Studies (Ser. Springer Optimization and its Applications). Fasano G., PintБr J. (Eds). New York: Springer, 2016. Vol. 114. Р. 369–400.

  30. Stetsyuk P., Romanova T., Scheithauer G. On the global minimum in a balanced circular packing problem. Optimization Letters. 2016. Vol. 10, Iss. 6. P. 1347–1360.

  31. Stetsyuk P.I. Shor’s r-algorithms: theory and practice. In: Optimization Methods and Applications: In Honor of the 80th Birthday of Ivan V. Sergienko. Butenko S., Pardalos P.M, Shylo V (Eds.). New York: Springer, 2017. P. 495–520.

  32. Стецюк П.И. Теория и программные реализации r-алгоритмов Шора. Кибернетика и системный анализ. 2017. Т. 53, № 5. С. 43–57.

  33. Стецюк П.И. Методы эллипсоидов и r-алгоритмы. Эврика: Кишинэу, 2014. 488 с.

  34. Стецюк П.І., Лиховид О.П. Комп’ютерна програма «A parallel algorithm for a balanced circular packing problem». Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір № 62184. Україна. Міністерство освіти і науки. Державний департамент інтелектуальної власності. Дата реєстрації 20.10.2015.

  35. Лиховид А.П. О реализации параллельного алгоритма для решения задач равновесной упаковки. Теорія оптимальних рішень. Київ: Ін-т кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, 2015. С. 154–159.
Інформація редакції Аннотації статей Автори Архів
Журнал Тематичні Розділи Редакція Редакційна колегія Приклади документів Передплата Контакти
© 2019 Kibernetika.org. All rights reserved.