ROADEF2020: CONGRèS ANNUEL DE LA SOCIéTé FRANçAISE DE RECHERCHE OPéRATIONNELLE ET D'AIDE à LA DéCISION
PROGRAM FOR FRIDAY, FEBRUARY 21ST
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09:00-10:00 Session 16: plénière vendredi
Location: Amphi Dumontet
09:00
Data-Driven Chance Constrained Programs

ABSTRACT. Chance constrained programs, which seek for a cost-optimal decision that satisfies a set of uncertain constraints with a pre-specified probability, constitute a popular and versatile method for decision-making under uncertainty. Since the true distribution governing the uncertain problem parameters is typically not known and thus has to be estimated from data, chance constrained programs often suffer from overfitting. In this talk, we study data-driven chance constrained programs that combat the issue of overfitting by  hedging against all distributions sufficiently close to the empirical one, where proximity is measured by the Wasserstein distance. For individual chance constraints as well as joint chance constraints with right-hand side uncertainty, we provide exact mixed-integer conic programming reformulations. Using our reformulation, we show that two popular approximation schemes based on the conditional-value-at-risk and the Bonferroni inequality can perform poorly in practice. We conclude with numerical results.

10:00-11:00 Session 17A: Cutting and packing
Location: 36.04
10:00
Using a perturbation strategy for a variant of the knapsack problem [233]
PRESENTER: Shohre Sadeghsa
10:20
Sac à dos 3D pour la palettisation [141]
10:40
Un algorithme de recherche arborescente anytime pour les problèmes de Packing 2D avec coupes guillotine à 2 ou 3 niveaux [85]
PRESENTER: Florian Fontan
10:00-11:00 Session 17B: prix de mémoire de master
Location: 36.05
10:00
Optimisation polynomiale : schéma de relaxations et méthode de faisceaux [282]

ABSTRACT. Le travail présenté a été réalisé au cours d'un stage de recherche au sein du laboratoire d'informatique de l'Ecole polytechnique (LIX), sous la direction de Leo Liberti et Claudia d'Ambrosio, dans le cadre de la formation du Master Parisien de Recherche Opérationnelle (MPRO). Il porte sur l'application d'une méthode de faisceaux pour résoudre une large gamme de relaxations pour des problèmes d'optimisation polynomiale de grande taille.

10:20
Questions théoriques liées à l'algorithme du simplexe [281]
PRESENTER: Victor Kani

ABSTRACT. L’algorithme du simplexe reste un des algorithmes les plus utilisés pour résoudre les problèmes de programmation linéaire. Ses performances pratiques sont reconnues. Il reste cependant de nombreuses questions concernant son analyse théorique. En particulier, la question ouverte la plus importante est de savoir s’il existe une règle de pivotage qui permette de faire tourner l’algorithme en temps polynomial dans le pire cas. Il est probablement trop difficile d’attaquer ce problème directement. Il est cependant intéressant d’étudier des cas particuliers de polyèdres et de règles de pivotage. On peut par exemple étudier le cas de polyèdres topologiquement équivalents à un cube. Klee et Minty ont montré que la règle de pivotage de Dantzig pouvait un prendre un nombre exponentiel d’étapes sur un cube déformé. Dans ce projet, nous étudions la règle de pivotage de « greatest improvement » sur les cubes déformés.

10:40
A two-stage robust approach for minimizing the weighted number of tardy jobs with profit uncertainty [280]
PRESENTER: Henri Lefebvre

ABSTRACT. We investigate a stochastic variant of the well-known 1|r_j|sum w_jU_j problem, in which the jobs are subject to unexpected failure that incur additional costs. The decision maker is then allowed to take recourse actions such as outsourcing or spending more time on the jobs to fix them. We are interested in worst-case optimization, with polyhedral uncertainty set affecting the objective function.

In our problem, called Two-Stage Robust Weighted Number of Tardy Jobs (2SRWNTJ) in the sequel, an instance consists of a set of jobs J, each of which is characterized by a release date r_j, a due date d_j, and a nominal processing time p_j. A weight w_j can be interpreted as the cost for executing the job, or as the opposite of the profit associated with the processing of the job. At first stage, here-and-now decisions are to select a subset of jobs J^* (among J) to process. After that, a subset of the jobs can be affected by unexpected failures, those being governed by the uncertainty set Xi = { xi in R^{|J|}_+ | xi_j <= 1, for all J_j in J and sum_{j|J_j in J} xi_j <= Gamma }. The realization of alea xi in Xi determines a profit degradation for each job J_j in J defined as delta_j xi_j, where delta_j is the maximum additional cost linked to the job's failure. Input parameter Gamma is, therefore, the largest number of jobs that can incur their maximum degradation. At second stage, recourse actions have to be taken. For each J^*, one can choose (i) to keep the revealed profit ; (ii) to repair the job, adding tau_j time units to its processing time to recover its initial profit ; or (iii) to reject the job and pay a fixed outsourcing cost f_j. Finally, jobs in J^* that are not rejected must be scheduled so that they meet their time windows. The objective is to select a subset of jobs as well as the recourse actions that minimize the worst-case overall cost.

The main contribution of our work is to propose the first exact method for this problem. It is based on a recent advances in two-stage robust optimization with objective uncertainty. In particular, we first model the (2SRWNTJ) problem as a standard two-stage robust problem with second-stage integer decisions by extending some results for the deterministic 1|r_j|\sum w_jU_j problem. We then show how the methodology recently introduced for two-stage robust problems with objective uncertainty can be used to reformulate our problem as a MILP formulation. The application of the aforementioned method is motivated by some interesting features of our initial formulation. Namely, a polyhedral uncertainty set and interdiction linking constraints between the first stage and second stage (i.e., constraints of the form alpha <= beta where alpha and beta are binary decisional vectors).

Because the obtained formulation is of exponential size, we solve it with a branch-and-price algorithm. Finally, we compare our approach with the previously mentioned finite adaptability heuristic. We show that our exact approach outperforms it for the most difficult instances, namely, those with a larger number of jobs. In particular, we are able to solve to optimality all 20-jobs instances of our test bed within one hour, and 85% of the 25-jobs instances within the same time limit while the finite adaptability approach fails at solving some 10 jobs-instances, even by assuming to know the optimal parameter K^*. Finally, it solves less than 17% of the instances for which K^* >= 2 and |J| = 25.

10:00-11:00 Session 17C: GTPM: Linear and nonlinear bounds for MINLP
Location: 36.06
10:00
Différence de convexes et méthode de faisceaux pour l'Optimal Power Flow [144]
PRESENTER: Paul Javal
10:20
Strong RLT1 bounds from decomposable Lagrangean relaxation for quadratic 0–1 problems with linear constraints [140]

ABSTRACT. Strong RLT1 bounds

for some quadratic 0–1 optimization problems

with linear constraints,

computed from decomposable Lagrangean relaxations

Monique Guignard1, Jongwoo Park2

1 University of Pennsylvania, the Wharton School, OIDD Dept., Philadelphia, PA 19104, USA

guignard_monique@yahoo.fr

2 University of Pennsylvania, School of Engineering and Applied Sciences, ESE Dept., Philadelphia. PA 19104, USA

jongwpnice@gmail.com

Keywords   quadratic optimization in 0-1variables, decomposable Lagrangean relaxation.

The purpose of this research is to generate quickly strong bounds for pure (0-1) quadratic problems with linear constraints. The basis of our approach is the classical Reformulation Linearization Technique (RLT) of Sherali and Adams (1986, 1990). When applied to a pure 0-1 quadratic optimization problem with linear constraints (P), RLT constructs a hierarchy of LP (i.e., continuous and linear) models of increasing sizes, which provide monotonically improving continuous bounds on the optimal value of (P) as the level, i.e., the stage in the process, increases. When the level reaches the dimension of the original solution space, the last model provides an LP bound equal to the IP optimum. In practice, unfortunately, the problem size increases so rapidly that for large instances, even computing bounds for RLT models of level k (called RLTk) for small k may be challenging. To our knowledge, only results for bounds of levels 1, 2, and 3 have been reported in the literature.

We are proposing, for certain quadratic problem types, a way of producing stronger bounds than continuous RLT1 bounds in a fraction of the time it would take to compute continuous RLT2 bounds. The approach consists in applying a specific decomposable Lagrangean relaxation to a specially constructed RLT1-type linear 0–1 model. If the overall Lagrangean problem does not have the integrality property, and if it can be solved easily as a 0–1 rather than a continuous problem, one obtains 0–1 RLT1 bounds that may be of roughly the same quality as standard continuous RLT2 bounds, but in a fraction of the time and with much smaller storage requirements. In (Guignard 2018), the quality of the bounds was ascertained for a few problem types, but the actual decomposition into smaller 0-1 subproblems was not actually implemented. We have now shown that the same exact bounds as in the paper can be obtained via full decomposition of the Lagrangean models in similar or even smaller computer times, and that, as problem size increases, the actual decomposition of the Lagrangean problem into a number of smaller subproblems makes it possible to compute such bounds for much larger instances.

We will present numerical results for the Cross-dock Door Assignment Problem, which is a special case of the Generalized Quadratic Assignment Problem, and for the 0–1 Quadratic Knapsack Problem. These show that just solving one decomposable Lagrangean relaxation problem in 0–1 variables produces a bound stronger than the standard continuous RLT1 bound, and can be close to the standard continuous RLT2 bound (when available) but can be computed much faster, especially for larger instances.

References

[1] Adams, W. P. & Sherali H. D. (1986). A Tight Linearization and an Algorithm for Zero-One Quadratic Programming Problems. 

Management Science, 32(10), 1274-1290.

 

[2] Sherali, H. D. & Adams, W. P. (1990). A hierarchy of relaxations between the continuous and convex hull representations for zero-one programming problems.

SIAM Journal on Discrete Mathematics, 3(3), 411–430.

 

[3] Guignard, M. (2006). RLT1 and LR for the GQAP.

OPIM Department Research Report 06-06-01, the Wharton School, University of Pennsylvania.

 

[4] Adams, W. P., Guignard, M., Hahn, P. M., Hightower, W. L. (2007).  A level-2 reformulation–linearization technique bound for the quadratic assignment problem.

European Journal of Operational Research, 180(3), 983-996.

 

[5] Pessoa, A. A., Hahn, P. M., Guignard, M. & Zhu, Yi-Rong (2010). Algorithms for the generalized quadratic assignment problem combining Lagrangean decomposition and the Reformulation-Linearization Technique.

Received the first prize at the SOBRAPO meeting, Brazil, 2008.     

European Journal of Operational Research, 206(1), 54-63.

 

[6] Hahn, P. M., Zhu, Yi-Rong, Guignard, M., Hightower, W. L. and Saltzman, M. J. (2012). A level-3 reformulation-linearization technique bound for the quadratic assignment problem.  

INFORMS Journal on Computing, 24(2), 202–209.

 

[7] Park, J. (2014). Generalized quadratic assignment problem: Combining level 1 Lagrangean decomposition and reformulation-linearization technique.

Independent Study Report, University of Pennsylvania, ESE Department.

 

[8] Guignard, M. (2018). Strong RLT1 bounds from decomposable Lagrangean relaxation for some quadratic 0-1 optimization problems with linear constraints.

Annals of Operations Research, DOI 10.1007/s10479-018-3092-8.

 

[9] Park, J. & Guignard, M. (2018). Computing bounds for CDAP problems using RLT1 + LR + ILP decomposition. 

OID Department Research Report, the Wharton School, University of Pennsylvania.

 

 

 

 

10:40
Non necessarily continuous piecewise linear approximation with a performance guarantee : application to mixed integer optimization [230]
10:00-11:00 Session 17D: GT P2LS : Planification de la Production et Lot-Sizing 2
Location: 36.07
10:00
Problème de lot-sizing multi-niveaux intégré à un problème transport avec fenêtres de temps [268]
PRESENTER: Asma Rakiz
10:20
A robust approach for the joint lot-sizing and supplier selection [213]
PRESENTER: Simon Thevenin
10:40
Résolution d’un problème de lot sizing avec ventes perdues, temps de setup et stock cible par parallélisation d’une heuristique de décomposition [143]
PRESENTER: Mehdi Charles
10:00-11:00 Session 17E: Ordonnancement et planification 1
Location: 36.08
10:00
An alternative MIP formulation for the Military Flight and Maintenance Planning problem [177]
PRESENTER: Franco Peschiera
10:20
Approche de planification optimiste pour le séquencement d’avions à l’atterrissage [160]
PRESENTER: Sana Ikli
10:40
Ordonnancement de la maintenance corrective au sein du réseau transilien: modélisation et résolution exacte [43]
10:00-11:00 Session 17F: GT2L : Production et Transport
Location: 36.09
10:00
Point-to-point parcel delivery via clustering [49]
PRESENTER: Camille Gras
10:20
A mat-heuristic approach to solve the dynamic disassembly assembly routing problem with returns [20]
PRESENTER: Sana Frifita
10:40
Constraint Programming Approaches for the RCPSP with Routing [129]
PRESENTER: Marina Vinot
10:00-11:00 Session 17G: Sur les meilleures pratiques de programmation en RO
Location: 36.101
10:00
Modéliser un problème de Recherche Opérationnelle: retour sur expériences [116]
PRESENTER: Guillaume Pinot
10:20
LocalSolver 9.5 : nouveautés et améliorations des performances [37]
10:40
Les puzzles et la RO : s'amuser avec des mathématiques utiles [1]
10:00-11:00 Session 17H: Transport ferroviaire
Location: 36.102
10:00
Un nouveau modèle en programmation par contraintes de gestion temps réel des circulations ferroviaires basé sur le concept d'intervalles optionnels [60]
10:20
Decomposition-based integer programming for coordinated train rerouting and rescheduling [58]
PRESENTER: Peng Guo
10:40
Delay propagation on a suburban railway network [30]
PRESENTER: Guillaume Dalle
10:00-11:00 Session 17I: Optimisation Combinatoire pour la Bioinformatique
Location: 36.103
10:00
Distance-Constrained Elementary Path Problem: New MIP Formulations [158]
PRESENTER: Stefan Balev
10:20
Méthodes exactes pour la détermination d’un plus long trail DG-consistant dans des réseaux biologiques [152]

ABSTRACT. La biologie des systèmes est un domaine récent proposant d’étudier les organismes vivants tels qu’ils se presentent en réalité. La comprehension du fonctionnement de ces organismes necessite des algorithmes de traitement et d’analyse de plus en plus spécialisés et efficaces. De nombreuses approches destinées à la comparaison de réseaux biologiques (homogènes ou hétérogènes) reposent sur des modèles de graphe. L’objectif de ce papier est la détection de réactions voisines catalysées par des produits de gènes voisins, où la notion de voisinage peut être modulée en autorisant que certaines réactions et/ou gènes soient omis.

10:40
Assemblage de novo de longues lectures par programmation linéaire [83]
PRESENTER: Victor Epain
10:00-11:00 Session 17J: Graphes et Algorithmes
Location: 36.104
10:00
Détection de composantes connexes persistantes non dominées dans un graphe dynamique [267]
PRESENTER: Mathilde Vernet
10:20
Le jeu des gendarmes et voleurs sur un graphe dynamique [237]
PRESENTER: Eric Sanlaville
10:40
Un nouvel algorithme d'approximation polynomial pour le problème de l'échafaudage. [73]
PRESENTER: Tom Davot
10:00-11:00 Session 17K: GT2L : Logistique urbaine
Location: 36.105
10:00
Urban deliveries using robots in a two-echeleon system [147]
PRESENTER: Jakob Puchinger
10:20
Urban network design for parcel delivery at La Poste : the example of Paris [142]
10:40
Drone-Assisted Parcel Delivery in Presence of Micro-Depots [244]
PRESENTER: Mahdi Moeini
10:00-11:00 Session 17L: GDT POC – Network Design
Location: 36.106
10:00
Algorithme de Branch-and-Price pour le problème de routage et de placement de chaines de fonctions virtualisées [161]
PRESENTER: Ahlam Mouaci
10:20
Modèle de configuration des réseaux de services de transport intermodal : Une formulation avec les classes de service [139]
10:40
An enhanced multicut stochastic Benders decomposition algorithm for network design problem [186]
PRESENTER: Xavier Blanchot
11:00-11:30Coffee Break
11:30-12:30 Session 18A: prix de mémoire de master
Location: 36.04
11:30
Ordonnancement dans un contexte de production de verre - The Robust Magnetron Problem [285]

ABSTRACT. Le sujet du stage est d'optimiser le dépôt de couches de matériaux sur des plaques de verre. L'objectif est de minimiser les pertes lorsque certains matériaux sont renouvelés. Cette optimisation utilise des prévisions sur les demandes de production, mais il y a de l'incertitude sur la réalisation de ces prévisions. Ainsi, notre modélisation du problème tient compte des aléas sur les demandes de production. Nous construisons des stratégies de production réalisables dans tous les cas, et nous minimisons aussi le coût de la solution dans le pire des cas. Les aléas apparaissent successivement dans le temps. Nous proposons donc un modèle robuste avec des variables de recours. La méthode que nous avons mise en place propose une solution robuste dont la valeur s'approche à moins de 1% de la valeur optimale pour des données réelles de deux mois de production lorsque les caractéristiques de l'aléa considéré sont une variation maximale de 10% des temps de production des matériaux. Cette solution robuste est obtenue en moins de 20 minutes avec un ordinateur portable d'entrée de gamme à l'aide du solveur Cplex.

11:50
Optimisation du déploiement des réseaux de fibres optiques : le problème de câblage optique [284]
PRESENTER: Charles Nourry

ABSTRACT. Lors de ce stage, nous nous intéressons au problème de câblage optique, un problème de conception de réseaux s’inscrivant parmi les défis actuels majeurs des opérateurs de télécommunication. Concernant le remplacement des réseaux de cuivre par des réseaux de fibres optiques. Ce stage s’inscrit dans la suite des travaux effectués par V. Angilella et L. Alves Cota, qui ont principalement travaillé sur différentes formulations du problème de câblage optique. En partant de leurs travaux, nous avons cherché à optimiser nos méthodes de résolution du problème de câblage optique. Pour cela, nous avons enrichi le modèle à l’aide de plusieurs familles d’inégalités valides, nous avons également fait la découverte de plusieurs propriétés spécifiques à notre problème. Nous avons testé l’apport de nos inégalités valides sur des instances réelles et les résultats obtenus sont encourageants. De plus, nous avons également chercher à résoudre ce problème via un algorithme de Branch & Price ; nous présenterons le problème de pricing ainsi que la procédure de génération de colonnes.

12:10
Solving Techniques for a Demand-based Revenue Maximization Model [283]

ABSTRACT. Most operations research problems require demand data as input. In practice, aggregate representations of demand are commonly used. The Demand-based Revenue Maximization Model considered here is an application of a general framework allowing the integration of advanced Discrete Choice Models (that model the demand aspects) into a Mixed Integer Linear Programming formulation.

Due to the disaggregate representation of the demand and the linear formulation, the resulting problem is computationally expensive to solve. Thus, algorithms have been developed in order to improve the solving efficiency. Among them, a Lagrangian decomposition is implemented and applied to several variants of the Subgradient Optimization Method. Various enhancement techniques are also considered. Finally, two promising heuristics have also been designed and compared to the CPLEX solver.

11:30-12:30 Session 18B: Planification du personnel
Location: 36.05
11:30
Résolution du multi-activity shift scheduling problem de grande taille: Heuristique basée sur le re-dimensionnement [145]
PRESENTER: Nora Touati
11:50
Primal-dual approach to the multi-activity tour scheduling problem [138]
12:10
An Iterative Approach for the Mobile Workforce Tactical Scheduling Problem with Frequency Constraints [109]
11:30-12:30 Session 18C: Ordonnancement et planification 2
Location: 36.06
11:30
Ordonnancement d'opérations utilisées pour obtenir des points sur des courbes elliptiques [170]
11:50
Ordonnancement multiprojet à contraintes de ressources partagées par plusieurs agents [156]
PRESENTER: Meya Haroune
12:10
Méthodes exactes et approchées pour l'ordonnancement des travaux concurrents sur des machines parallèles multi-ressources [119]
PRESENTER: Boukhalfa Zahout
11:30-12:30 Session 18D: Mobilité
Location: 36.07
11:30
Redistribution par usagers pour les véhicules en libre-service: le potentiel du co-voiturage et du remorquage [266]
PRESENTER: Thomas Barzola
11:50
Combinaison d'APIs pour le calcul d'itinéraire multimodal [254]
PRESENTER: Sean Shorten
12:10
Pickup and delivery problems with autonomous vehicles on a ring [174]
PRESENTER: Manuel Trotta
11:30-12:30 Session 18E: GT ROSa - médecine
Location: 36.08
11:30
Optimisation multiobjectif pour le diagnostic de pathologies via biomarqueurs [176]
PRESENTER: Sara Tari
11:50
Stratification de patients atteints de la maladie de Charcot [47]
12:10
Réduire le coût de production des médicaments de chimiothérapie par une gestion des reliquats [246]
PRESENTER: Alexis Robbes
11:30-12:30 Session 18F: Logiciels
Location: 36.09
11:30
Analyse expérimentale de la complexité temporelle des algorithmes [163]
PRESENTER: David Colliard
11:50
Des méthodes et outils originaux pour enseigner la modélisation en programmation linéaire : l’expérience de caseine [35]
PRESENTER: Nadia Brauner
11:30-12:30 Session 18G: Transport ferroviaire
Location: 36.101
11:30
Sequential approaches for solving shunting problems at passenger railway stations [100]
PRESENTER: Franck Kamenga
11:50
Closed-loop optimization and simulation for rail freight yards [45]
PRESENTER: Paola Pellegrini
11:30-12:30 Session 18H: Optimisation Combinatoire pour la Bioinformatique
Location: 36.102
11:30
A Mixed Integer Linear Programming Approach for Metabolic Network Completion Problem [193]
PRESENTER: Kerian Thuillier
11:50
A Mixed Integer Linear Programming Approach for Genome Haplotyping [192]
PRESENTER: Rumen Andonov
12:10
Optimiser la connectivité des paysages écologiques [78]
11:30-12:30 Session 18I: Graphes et Heuristiques
Location: 36.103
11:30
Improved Local-Search Algorithm for k-Median [279]
PRESENTER: David Saulpic
11:50
Calcul de bornes inférieures pour les problèmes de tournées dans LocalSolver [153]
12:10
Une heuristique pour résoudre des problèmes de flots insécables de grande taille [80]
PRESENTER: Francois Lamothe
11:30-12:30 Session 18J: Column Generation and Semi-Definite Programming
Location: 36.104
11:30
Plateforme Open-Source Coluna.jl [236]
11:50
Demystifying the characterization of SDP matrices in mathematical programming [165]
12:10
Learning to Price: Structured Learning to scale up Column Generation [93]
11:30-12:30 Session 18K: GTPM: Heuristics for MINLP
Location: 36.106
11:30
Derivative-free Optimization with Combinatorial Properties [209]
11:50
Résolution de problèmes d’optimisation à variables mixtes dans LocalSolver [71]
12:10
Calcul de bornes dans LocalSolver 9.5 [217]
11:30-12:00 Session 18L: Challenge
Location: Amphi Dumontet
11:30
Présentation du challenge par RTE
12:00-14:00Lunch Break
12:30-13:15 Session 19: CPLEX
Location: Amphi Dumontet
12:30
What's new in CPLEX Optimization Studio 12.10

ABSTRACT. CPLEX Optimization Studio 12.10 was released in December 2019, and this talk will provide an overview of these recent development. With this new version, CP Optimizer now has callbacks to monitor the state of the search, and can track Key Performance Indicators. CPLEX got a BRANCHING context in the new Generic Callback. And the performance of both engines were significantly improved, specifically for feasibility problems in CP Optimizer, and MIQCP and Benders in CPLEX, with respective speedups of 5x, 1.9x and 2.8x.

13:15-14:00 Session 20: DecisionBrain
Location: Amphi Dumontet
13:15
DOC v4 / DecisionBrainGene : comment développer une application clé en main autour d’un modèle d’optimisation en moins d’une heure

ABSTRACT. DOC v4 / DB Gene est une plateforme qui aide à développer, déployer et lancer des applications d’optimisation rapidement, facilement et efficacement. DOC v4 / DB Gene est orienté composants et peut-être configuré et personnalisé. Reposant sur des technologies open source largement adoptées, cette plateforme réduit significativement l’effort, le temps et le risque associés à la création d’applications sur mesure. Un exemple d'application DOC v4 / DB Gene, ainsi que les interactions possibles avec une telle application, seront démontrés lors de cette présentation.