- / -

Το πρώτο κεφάλαιο περιλαμβάνει μια ιστορική αναδρομή σχετικά με τη γέννηση και την ανάπτυξη της Επιχειρησιακής Έρευνας και του Γραμμικού Προγραμματισμού. Επίσης παρουσιάζεται το χρονικό των μεγαλυτέρων ανακαλύψεων: ο αλγόριθμος Simplex (Dantzig-1949), ο ελλειψοειδής αλγόριθμος (Khachian-1979) και ο αλγόριθμος εσωτερικών σημείων (Karmarkar-1983). Στη συνέχεια - δεύτερο κεφάλαιο - γίνεται η θεωρητική θεμελίωση της μεθόδου Simplex, συμπεριλαμβάνοντας τόσο την γεωμετρική-εποπτική παρουσίαση της μεθόδου, όσο και την αυστηρή αλγεβρική τεκμηρίωσή της μέσω θεωρημάτων. Το τρίτο κεφάλαιο αφιερώθηκε στον αλγόριθμο των ελλειψοειδών, στη μέθοδο δηλαδή που ουσιαστικά απέδειξε ότι τα προβλήματα του γραμμικού προγραμματισμού μπορούν να λυθούν σε πολυωνυμικό χρόνο. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η πιο σύγχρονη τάση στον τομέα επίλυσης προβλημάτων γραμμικού προγραμματισμού: οι μέθοδοι εσωτερικού σημείου. Συγκεκριμένα αναπτύσσεται ο αλγόριθμος του Karmakar, η κατηγορία των μεθόδων ομοπαραλληλικής αλλαγής κλίμακας και ο πρωτεύοντας-δυϊκός αλγόριθμος εσωτερικού σημείου. Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο περιλαμβάνεται η παρουσίαση της έννοιας της υπολογιστικής πολυπλοκότητας αλγορίθμων, η πλήρης ανάλυση της πολυπλοκότητας των αλγορίθμων Simplex και εσωτερικού σημείου του Karmakar, καθώς και η σύγκριση των δύο αλγορίθμων. / The first chapter includes a historical retrospection in respect of the birth and growth of Operational Research and Linear Programming. Furthermore, the chronicle of the biggest discoveries is presented: the Simplex algorithm (Dantzig-1949), the ellipsoid algorithm (Khachian-1979) and the interior point algorithm (Karmarkar-1983). Thereafter -in the second chapter- the theoretical foundation of Simplex method is presented, including both the geometric- supervisory presentation and the strict algebraic documentation of the method via theorems. The third chapter refers to the ellipsoid algorithm, namely the method that proved that the problems of linear programming can be solved in polynomial time. In the fourth chapter, the most contemporary tendency in the field of solving problems of linear programming, is presented: the methods of interior point. Particularly, the algorithm of Karmakar and the primal-dual algorithm of interior point are expounded. Finally, the fifth chapter includes the presentation of the concept of computational complexity of algorithms, the complete analysis of complexity of algorithms Simplex and interior point of Karmakar, as well as the comparison of the two algorithms.

Παρουσιάζονται υπολογιστικά μοντέλα τα οποία κατά το παρελθόν έχουν αναλυθεί από διάφορους μελετητές και τα οποία σχετίζονται άμεσα με θέματα δρομολόγησης αεροσκαφών, προγραμματισμού συντηρήσεων αεροσκαφών, καθώς και με τον ημερήσιο και τον μακροχρόνιο προγραμματισμό εργασιών σε στόλο αεροσκαφών αεροπορικών εταιρειών. Στο τέλος της εργασίας γίνεται μια επιλογή ενός εκ των παρουσιασθέντων υπολογιστικών μοντέλων λαμβάνοντας υπόψη τα θετικά και τα αρνητικά σημεία καθ’ ενός από αυτά. Και βέβαια πάντα με σημείο αναφοράς το εξεταζόμενο θέμα, της δρομολόγησης και του προγραμματισμού συντηρήσεων των αεροσκαφών μιας αεροπορικής εταιρείας. Και στο τελευταίο κεφάλαιο, έχοντας επιλέξει και αιτιολογήσει την επιλογή του καταλληλότερου, για την περίπτωσή μας, υπολογιστικού μοντέλου προχωρούμε στην εφαρμογή του με την χρήση του γνωστού υπολογιστικού πακέτου Premium Solver. / Presented computational models that previously have been analyzed by scholars and directly related to issues of aircraft routing, scheduling, aircraft maintenance, and daily and long term planning work on fleet of aircraft carriers. At the end of the work it is selected one of the presented computational models taking into account the positive and negative points of it. And at the last chapter,there are presented the reasons why we did that selection of the model and finally we proceed in the implementation of it using Premium Solver Platform and MS Excel.

Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία, παρουσιάζεται η πολύ γνωστή μέθοδος Simplex. Με τη βοήθεια της μεθόδου Simplex, μπορούμε να επιλύσουμε προβλήματα γραμμικού προγραμματισμού, ακέραιου γραμμικού προγραμματισμού καθώς και διάφορες παραλλαγές των παραπάνω. Ειδικότερα για τον ακέραιο γραμμικό προγραμματισμό, παρουσιάζονται κάποιες από τις πιο γνωστές μεθόδους αναζήτησης, οι οποίες ανήκουν στην οικογένεια μεθόδων “Branch And Bound”. Επίσης κάποιες τεχνικές αναζήτησης των βέλτιστων λύσεων στο δένδρο που δημιουργείται από τις προηγούμενες τεχνικές. Τα παραπάνω υλοποιήθηκαν σε ένα λογισμικό με γραφικό περιβάλλον (GUI), το οποίο είναι συμβατό με τις περισσότερες εκδόσεις του Λειτουργικού Συστήματος, Windows της Microsoft και χωρίς να χρειάζονται κάτι επιπλέον σε έναν Προσωπικό Υπολογιστή. / This thesis presents the well-known method Simplex. With method Simplex, we can solve problems of linear programming, integer linear programming and several variants of the above. Especially for the integer linear programming, presented some of the most known search methods, which belong to the family of methods "Branch And Bound". Also presented some search techniques for optimal solutions in the tree, generated by the same techniques. These were implemented in a software with graphical interface (GUI), which is compatible with most versions of the Microsoft Windows OS, with a simple installation.

Ο Ακέραιος Προγραμματισμός είναι κλάδος του Γραμμικού Μαθηματικού Προγραμματισμού, και αποτελεί τμήμα της συνδιαστικής βελτιστοποίησης. Στόχος της χρήσης του είναι η βελτιστοποίηση συστημάτων παραγωγής ή διοίκησης. Ο Ακέραιος Προγραμματισμός χρησιμοποιείται για την επίλυση πρακτικών προβλημάτων, όπως: • Χρονοδιαγράμματα (Scheduling) • Σχεδιασμός παραγωγής • Παράλληλη εκτέλεση εργασιών • Τηλεπικοινωνίες Μπορεί να φαίνεται ότι τα προβλήματα ακεραίου προγραμματισμού είναι εύκολο να λυθούν. Παρ’όλ’αυτά, κάτι τέτοιο δεν ισχύει, διότι οι αστρονομικά μεγάλοι ακέραιοι αριθμοί, καθώς επίσης και η στρογγυλοποίηση και αφαίρεση μη ακεραίων λύσεων από ένα πρόβλημα γραμμικού προγραμματισμού οδηγούν σε προβλήματα και λανθασμένα συμπεράσματα. Οι κυριότερες τεχνικές Ακεραίου Προγραμματισμού είναι οι εξής: • Μέθοδος κλάδου και φραγής (Branch and Bound) • Τεχνικές περιορισμού του εφικτού χώρου (Cutting Planes) • Μέθοδοι απαρίθμησης • Διαμεριστικοί αλγόριθμοι • Αλγόριθμοι βασισμένοι στη θεωρία ομάδων (Gomory) Η προπτυχιακή αυτή διπλωματική εργασία έχει στόχο να παρουσιάσει δύο από αυτές τις τεχνικές λεπτομερώς, την μέθοδο κλάδου και φραγής και τεχνικές περιορισμού του εφικτού χώρου, και να κάνει κατανοητή τη χρησιμότητα των αλγορίθμων αυτών μέσα από παραδείγματα που αφορούν προβλήματα ακέραιου προγραμματισμού. / Integer Programming is a branch of Linear Mathematical Programming, and is part of the combinatorial optimization. The purpose of using the system optimization of production or administration. The Integer Programming is used to solve practical problems, such as: • Timelines (Scheduling) • Production Design • Parallel execution of works • Telecommunications It may seem that the integer programming problems are easy to solve. However, this is not true, because the astronomically large integers, as well as rounding and removing non-integer solutions of a linear programming problem lead to problems and false conclusions. The main technical Integer Programming are: • branch and bound method (Branch and Bound) • Technical limitations of feasible region (Cutting Planes) • Methods of enumeration • Diameristikoi algorithms • Algorithms based on the theory of groups (Gomory) Undergraduate this thesis aims to present two of these techniques in detail, the branch and bound method and techniques to reduce the feasible region, and make understandable the usefulness of these algorithms through examples involving integer programming problems.

Η παρούσα εργασία παρουσιάζει το μαθηματικό υπόβαθρο της διαχείρισης των έργων. Η πολυπλοκότητα του όλου εγχειρήματος, έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη ενός διακλαδικού κλάδου με βάση την Επιχειρησιακή Έρευνα. Στο πρώτο κεφάλαιο δίνονται οι αναγκαίοι ορισμοί, ενώ στο δεύτερο καταγράφεται η ιστορική εξέλιξη της διαχείρισης των έργων. Στο τρίτο κεφάλαιο δίνεται η προσέγγιση του προβλήματος μέσω της δικτυωτής ανάλυσης. Το τέταρτο κεφάλαιο ασχολείται με τη μέθοδο PERT, η οποία με τη βοήθεια της Θεωρίας Πιθανοτήτων εκτιμά το χρόνο περάτωσης του έργου μέσω σταθμισμένων μέσων όρων. Για το σκοπό αυτό γίνεται σύγκριση διαφόρων υποθέσεων για τις κατανομές των χρόνων περάτωσης των επιμέρους δραστηριοτήτων. Στη διαχείριση των έργων σημαντικό ρόλο για την επίτευξη των στόχων παίζει η αποδοτική αξιοποίηση των διαθέσιμων πόρων. Έτσι, στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η μέθοδος της κρίσιμης διαδρομής (CPM) για την εκτίμηση της βέλτιστης σχέσης χρόνου-κόστος ενός έργου. Το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με μία αναφορά στη χρήση του γραμμικού μοντέλου στη διαχείριση των έργων. Ακολουθεί η επίλυση ενός υποθετικού αλλά ρεαλιστικού προβλήματος με τη χρήση του λογισμικού Microsoft Project 2007© παράλληλα με οδηγίες χρήσης του. / The present work presents the mathematic background of project management. The complexity of all undertaking, has led to the growth of one of intersectorial branch with base the Operational Research. In the first chapter are given the necessary definitions, while in second is recorded the historical development of project management. In the third chapter is given the approach of problem via the reticular analysis. The fourth chapter deals with the method of PERT, which with the help of Theory of Probabilities appreciates per year finalization of work via parked means. For this aim becomes comparison of various affairs for the distributions of years of finalization of individual activities. In the project management important role for the achievement of objectives plays the efficient exploitation of available resources. Thus, in the fifth chapter is presented the method of critical path (CPM) for the estimate of most optimal relation of time-cost of project. The chapter is completed with a report in the use of linear model in the project management. Follows the resolution of hypothetical but realistic problem with the use of software Microsoft Project 2007© in step with its directives of use.

Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία περιγράφεται η διαδικασία συνδυασμού προβλημάτων Επιχειρησιακής Έρευνας με την μεθοδολογία εύρεσης συγκριτικής αποδοτικότητας (DEA). Αρχικά, παρουσιάζεται μια γενική περιγραφή της μεθόδου DEA και μια συνοπτική επισκόπηση της σχετικής βιβλιογραφίας. Παρουσιάζεται ο τρόπος συνδυασμού της μεθόδου DEA και δύο κλασσικών μοντέλων χωροθέτησης εγκαταστάσεων, του μοντέλου με περιορισμό και του αντίστοιχου μοντέλου χωρίς περιορισμό στην χωρητικότητα. Για την επίτευξη αυτού του στόχου γίνονται οι απαραίτητοι χειρισμοί στην μέθοδο DEA ούτως ώστε να μπορεί να υπολογίζεται η αποδοτικότητα για όλες τις μονάδες λήψης απόφασης ταυτόχρονα – μέθοδος ταυτόχρονης DEA (Simultaneous DEA), εφόσον το κλασσικό μοντέλο βρίσκει την αποδοτικότητα μιας μονάδας λύνοντας μια φορά το γραμμικό πρόβλημα με τους συντελεστές βαρύτητας αυτής της μονάδας. Η λύση του πολυκριτήριου προβλήματος αναδεικνύει την αλληλεπίδραση μεταξύ κόστους και αποδοτικότητας, για τη λήψη απόφασης ανάλογα με τις ανάγκες που μπορεί ενυπάρχουν σε ένα αντίστοιχο πραγματικό πρόβλημα. Στην συνέχεια αναπτύσσεται για πρώτη φορά στη διεθνή βιβλιογραφία μια μεθοδολογία για το συνδυασμό δύο άλλων βασικών προβλημάτων, της κάλυψης και της σύμπτυξης συνόλου, αντίστοιχα, με την μεθοδολογία DEA. Στόχος είναι να μορφοποιηθεί ένα μοντέλο γραμμικού προγραμματισμού έτσι ώστε εκτός από το μέτρο απόφασης του κόστους για την κάλυψη ή σύμπτυξη ενός συνόλου-στόχου, από διαθέσιμα υποσύνολα να ληφθεί υπόψη και η αποδοτικότητα του εκάστοτε υποσυνόλου, η οποία εν τέλει θα επηρεάσει και την συνολική αποδοτικότητα του συνόλου-στόχου. Γίνεται ο συνδυασμός των μεθοδολογιών και αναπτύσσονται μεθοδολογίες πολυκριτήριας ανάλυσης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την λήψη αποφάσεων που αφορούν την αποδοτική και οικονομική κάλυψη ή σύμπτυξη ενός συνόλου. Για την πιστοποίηση και τη διαπίστωση της λειτουργικότητας των προτεινόμενων μεθοδολογιών αναπτύσσονται παραδείγματα προβλημάτων, τα οποία και επιλύονται επιτυχώς. / In the present thesis, the combination of Operation Research Problems with the Data Envelopment Analysis (DEA) is performed in order to make optimal and efficient decisions. Firstly, a general description of DEA and a breath literature review is presented. Then, we show and test location modeling formulations that utilize data envelopment analysis (DEA) efficiency measures to find optimal and efficient facility location/allocation patterns. In addition, to the authors’ best knowledge, the combinations of DEA with the Set Covering Problem as well as Set Packing Problem are formulated as multiobjective problems, for first time in the literature. The main aim of the proposed models is to make cost-effective and efficient decisions regarding the Set Covering and Packing Problem, respectively. Numerical examples are developed in order to validate and test the novel models. The numerical results of multiobjective analysis demonstrate that the proposed methods are able to successfully find optimal and efficient solutions for real set covering, packing and partitioning problems.