GAMS用戶案例：美國陸軍學(xué)院日程排期

時間：2024-04-01作者：北京天演融智軟件有限公司瀏覽：88

在西點軍校的美國陸軍學(xué)院(USMA)，所有的學(xué)術(shù)課程都是圍繞所有學(xué)生必須在四年內(nèi)畢業(yè)的要求而設(shè)計的，總共八個學(xué)術(shù)學(xué)期或?qū)W期(8TAP =八學(xué)期學(xué)術(shù)課程)。USMA的*特之處在于，每個學(xué)生的日?；顒佣际菍W(xué)術(shù)、軍事和身體要求的精心平衡。大約4500名在冊學(xué)員編制了各自的8TAP，這就出現(xiàn)了具有挑戰(zhàn)性的課程安排問題。因此，USMA依賴于基于GAMS的高度定制的決策支持系統(tǒng)來處理不同的調(diào)度任務(wù)，如：

? 常規(guī)學(xué)期安排

? 期末考試安排

? 房間調(diào)度

 

所有這些調(diào)度任務(wù)都需要處理多個目標(biāo)，這些目標(biāo)需要在考慮眾多業(yè)務(wù)規(guī)則的情況下進(jìn)行優(yōu)化，操作員可以根據(jù)需要對這些目標(biāo)進(jìn)行**級排序。鑒于USMA調(diào)度任務(wù)的*特性，沒有現(xiàn)成的軟件能夠在合理的時間內(nèi)提供令人滿意的結(jié)果，同時又足夠靈活到能夠?qū)π鹿谝咔榈炔豢深A(yù)見事件導(dǎo)致的需求變化做出反應(yīng)。

 

憑借基于GAMS的定制調(diào)度應(yīng)用程序，USMA擁有了一個強大的決策支持系統(tǒng)。這個調(diào)度應(yīng)用程序是由GAMS應(yīng)用*與USMA辦公室和USMA軟件工程部門(SEB)密切合作開發(fā)的。

 

 “如果沒有GAMS提供的強*具和系統(tǒng)，很難想象美國陸軍學(xué)院的學(xué)期安排、期末考試安排和教室安排。當(dāng)我們(在2015年底)聯(lián)系GAMS討論自2000年以來一直存在的學(xué)期和期末考試安排流程的審查和改進(jìn)時，他們建議我們考慮采用數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法。這使我們能夠及時有效地響應(yīng)所需的(和期望的)變化。當(dāng)我們在2018年增加房間調(diào)度時也采取了同樣的方法。這使我們能夠通過簡單地改變房間容量和搬出房間來完成新冠疫情期間中的房間安排。與GAMS合作始終是一件愉快的事情，他們提供的技術(shù)支持也是*的。五星**! !”

 

技術(shù)實現(xiàn)

USMA調(diào)度問題可以建模為數(shù)學(xué)規(guī)劃，如混合整數(shù)規(guī)劃(MIP)或混合整數(shù)非線性規(guī)劃(MINLP)。即使使用較**的求解技術(shù)，得到的模型也往往過于復(fù)雜，無法用單一的方法求解。因此，定制的解決方案方法結(jié)合了：

? 分解法

? 試探法

? 多目標(biāo)優(yōu)化

? **的MIP和MINLP求解技術(shù)

? 已經(jīng)實施的

                   

學(xué)期安排算法示意圖

 

至關(guān)重要的是，實施的解決方案旨在以較佳方式支持USMA的調(diào)度工作流程。雖然從數(shù)學(xué)的角度來看，有一個定義良好的問題和定義良好的數(shù)據(jù)，然后運行一次調(diào)度程序是理想的，但在實踐中，調(diào)度是一個多周期的過程，其中涉及注冊學(xué)員，部門和教師之間關(guān)于課程提供細(xì)節(jié)(如時間，房間等)的許多交互式“協(xié)商”。 因此，除了“僅僅”計算較優(yōu)調(diào)度之外，調(diào)度引擎還支持：

? 有效計算多個備選計劃，以便注冊人員可以從一組計劃中進(jìn)行選擇

? 修復(fù)部分時間表

? 控制運行時間和解決方案質(zhì)量之間權(quán)衡的機制

 

調(diào)度應(yīng)用程序帶有一個接口可以無縫集成到USMA的IT基礎(chǔ)設(shè)施中。

 

調(diào)度應(yīng)用程序應(yīng)該如何支持對不可預(yù)見事件的快速反應(yīng)?

在開發(fā)USMA調(diào)度應(yīng)用程序期間的一個重要方面是為今天的調(diào)度問題提供較佳解決方案的同時，還要為明天的問題做好充分準(zhǔn)備。

 

像新冠疫情大規(guī)模傳播這樣的不可預(yù)見的事件給教室安排帶來了新的挑戰(zhàn)，我們必須考慮突發(fā)的社交距離。過去能夠容納一定人數(shù)的課程的教室已經(jīng)不再適合，因為它們太小了不能讓學(xué)員保持所需的距離。由于房間調(diào)度引擎的靈活性，這樣的新需求很*添加到底層模型中，并允許快速調(diào)整房間調(diào)度以適應(yīng)新的情況。

  

在課堂上保持適當(dāng)距離

 

關(guān)于日程安排的靈活性，一個較令人愉快的例子是Armed Forces Bowl 2017。Armed Forces Bowl 2017 USMA的橄欖球隊陸軍黑騎士隊獲得了參加比賽的資格，這場比賽恰好在已經(jīng)完全安排好的期末考試周舉行。在短時間內(nèi)，141名受影響學(xué)員的566次考試必須重新安排，而未受影響學(xué)員的考試則沒有任何改變。由于期末考試調(diào)度程序的靈活性，這項任務(wù)得以在較少的附加考試日期完成。

 

總結(jié)

GAMS USMA調(diào)度應(yīng)用程序

? 為一系列具有挑戰(zhàn)性的調(diào)度問題提供量身定制的軟件解決方案

? 考慮多個目標(biāo)，并允許使用者根據(jù)需要**考慮

? 無縫集成到USMA的IT基礎(chǔ)設(shè)施中

? 提供對不可預(yù)見事件反應(yīng)的靈活性

 

關(guān)于西點軍校

美國西點軍校的使命是“教育、訓(xùn)練和激勵軍校學(xué)員，使每一位畢業(yè)生都成為具有責(zé)任、榮譽和國家**觀的品格**，并為成為美國陸軍軍官的**職業(yè)生涯和為國家服務(wù)做好準(zhǔn)備。” 




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