Skip to main content
Erschienen in: 4OR 1/2015

01.03.2015 | Research paper

An application of deterministic and robust optimization in the wood cutting industry

verfasst von: Jonas Ide, Morten Tiedemann, Stephan Westphal, Felix Haiduk

Erschienen in: 4OR | Ausgabe 1/2015

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

In the veneer cutting industry tree trunks are peeled into thin veneer strips which are cut, glued together, and pressed into bentwood pieces for seats, backrests, etc. In this work, a model for optimizing the inherent cutting problem with respect to resource efficiency is presented. Especially the heterogeneous quality of the wood renders existing models for classic cutting stock problems useless and calls for a new modeling approach. By means of the model presented in this paper, the problem is solved to optimality for real-world instances in reasonable time and applicable solutions are generated. Furthermore, in order to deal with uncertainties in the wood quality, the approach of robust optimization is applied to the problem. Robust optimization is an important tool to deal with uncertainties in the formulation of mathematical optimization models. Different concepts of robustness have been provided in the literature, one of which is the concept of minmax robust efficiency for uncertain multi-objective optimization problems. The concept of minmax robust efficiency is applied to a simplified version of the problem, robust efficient solutions are calculated, and the paper concludes with the discussion of the benefit of these solutions.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
Zurück zum Zitat Ben-Tal A, Nemirovski A (1998) Robust convex optimization. Math Oper Res 23(4):769–805CrossRef Ben-Tal A, Nemirovski A (1998) Robust convex optimization. Math Oper Res 23(4):769–805CrossRef
Zurück zum Zitat Ben-Tal A, Nemirovski A (1999) Robust solutions of uncertain linear programs. Oper Res Lett 25(1):1–13CrossRef Ben-Tal A, Nemirovski A (1999) Robust solutions of uncertain linear programs. Oper Res Lett 25(1):1–13CrossRef
Zurück zum Zitat Ben-Tal A, El Ghaoui L, Nemirovski A (2009) Robust optimization. Princeton University Press, Princeton, NJCrossRef Ben-Tal A, El Ghaoui L, Nemirovski A (2009) Robust optimization. Princeton University Press, Princeton, NJCrossRef
Zurück zum Zitat Benati S (1997) An algorithm for a cutting stock problem on a strip. J Oper Res Soc 48(3):288–294CrossRef Benati S (1997) An algorithm for a cutting stock problem on a strip. J Oper Res Soc 48(3):288–294CrossRef
Zurück zum Zitat Birge J, Louveaux F (2011) Introduction to stochastic programming. Springer, New YorkCrossRef Birge J, Louveaux F (2011) Introduction to stochastic programming. Springer, New YorkCrossRef
Zurück zum Zitat Borodin A, El-Yaniv R (1998) Online computation and competitive analysis. Cambridge University Press, Cambridge, MA Borodin A, El-Yaniv R (1998) Online computation and competitive analysis. Cambridge University Press, Cambridge, MA
Zurück zum Zitat Branke J (1998) Creating robust solutions by means of evolutionary algorithms. In: Proceedings of the 5th international conference on parallel problem solving from nature (PPSN), pp 119–128 Branke J (1998) Creating robust solutions by means of evolutionary algorithms. In: Proceedings of the 5th international conference on parallel problem solving from nature (PPSN), pp 119–128
Zurück zum Zitat Deb K, Gupta H (2006) Introducing robustness in multi-objective optimization. Evol Comput 14(4):463–494CrossRef Deb K, Gupta H (2006) Introducing robustness in multi-objective optimization. Evol Comput 14(4):463–494CrossRef
Zurück zum Zitat Dyckhoff H (1990) A typology of cutting and packing problems. Eur J Oper Res 44:145–159CrossRef Dyckhoff H (1990) A typology of cutting and packing problems. Eur J Oper Res 44:145–159CrossRef
Zurück zum Zitat Ehrgott M (2005) Multicriteria optimization. Springer, Berlin Ehrgott M (2005) Multicriteria optimization. Springer, Berlin
Zurück zum Zitat Ehrgott M, Ide J, Schöbel A (2014) Minmax robustness for multi-objective optimization problems. Eur J Oper Res 239:17–31 Ehrgott M, Ide J, Schöbel A (2014) Minmax robustness for multi-objective optimization problems. Eur J Oper Res 239:17–31
Zurück zum Zitat Erera A, Morales J, Savelsbergh M (2009) Robust optimization for empty repositioning problems. Oper Res 57(2):468–483CrossRef Erera A, Morales J, Savelsbergh M (2009) Robust optimization for empty repositioning problems. Oper Res 57(2):468–483CrossRef
Zurück zum Zitat Fischetti M, Monaci M (2009) Light robustness. In: Robust and online large-scale optimization. Springer, Berlin, pp 61–84 Fischetti M, Monaci M (2009) Light robustness. In: Robust and online large-scale optimization. Springer, Berlin, pp 61–84
Zurück zum Zitat Goerigk M, Schöbel A (2011) A scenario-based approach for robust linear optimization. In: Theory and practice of algorithms in (computer) systems, pp 139–150 Goerigk M, Schöbel A (2011) A scenario-based approach for robust linear optimization. In: Theory and practice of algorithms in (computer) systems, pp 139–150
Zurück zum Zitat Kouvelis P, Yu G (1997) Robust discrete optimization and its applications. Kluwer, DordrechtCrossRef Kouvelis P, Yu G (1997) Robust discrete optimization and its applications. Kluwer, DordrechtCrossRef
Zurück zum Zitat Liebchen C, Lübbecke M, Möhring R, Stiller S (2009) The concept of recoverable robustness, linear programming recovery, and railway applications. In: Robust and online large-scale optimization. Springer, Berlin, pp 1–27 Liebchen C, Lübbecke M, Möhring R, Stiller S (2009) The concept of recoverable robustness, linear programming recovery, and railway applications. In: Robust and online large-scale optimization. Springer, Berlin, pp 1–27
Zurück zum Zitat Lohmann U (2003) Holzlexikon (in German). DRW-Verlag Weinbrenner GmbH & Co., Leinfelden-Echterdingen Lohmann U (2003) Holzlexikon (in German). DRW-Verlag Weinbrenner GmbH & Co., Leinfelden-Echterdingen
Zurück zum Zitat Pareto V (1896) Manuel d’économie politique (in French). F. Rouge, Lausanne Pareto V (1896) Manuel d’économie politique (in French). F. Rouge, Lausanne
Zurück zum Zitat Ràcz J (1961) Untersuchungen über das Auftreten des Buchenrotkerns in Niedersachsen (in German). PhD thesis, Forstliche Fakultät der Georg-August Universität zu Göttingen in Hann.-Münden Ràcz J (1961) Untersuchungen über das Auftreten des Buchenrotkerns in Niedersachsen (in German). PhD thesis, Forstliche Fakultät der Georg-August Universität zu Göttingen in Hann.-Münden
Zurück zum Zitat Schöbel A (2012) Light robustness and the trade-off between robustness and nominal quality. Techical report, Preprint-Reihe, Institut für Numerische und Angewandte Mathematik, Georg-August Universität Göttingen, submitted Schöbel A (2012) Light robustness and the trade-off between robustness and nominal quality. Techical report, Preprint-Reihe, Institut für Numerische und Angewandte Mathematik, Georg-August Universität Göttingen, submitted
Zurück zum Zitat Soyster A (1973) Convex programming with set-inclusive constraints and applications to inexact linear programming. Oper Res 21(5):1154–1157 Soyster A (1973) Convex programming with set-inclusive constraints and applications to inexact linear programming. Oper Res 21(5):1154–1157
Zurück zum Zitat Wäscher G, Haußner H, Schumann H (2007) An improved typology of cutting and packing problems. Eur J Oper Res 183(3):1109–1130CrossRef Wäscher G, Haußner H, Schumann H (2007) An improved typology of cutting and packing problems. Eur J Oper Res 183(3):1109–1130CrossRef
Zurück zum Zitat Zhiping C, Hurkens C, Jong J (1997) A branch-and-price algorithm for solving the cutting strips problem. Appl Math A J Chin Univ 12(2):215–224CrossRef Zhiping C, Hurkens C, Jong J (1997) A branch-and-price algorithm for solving the cutting strips problem. Appl Math A J Chin Univ 12(2):215–224CrossRef
Metadaten
Titel
An application of deterministic and robust optimization in the wood cutting industry
verfasst von
Jonas Ide
Morten Tiedemann
Stephan Westphal
Felix Haiduk
Publikationsdatum
01.03.2015
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
4OR / Ausgabe 1/2015
Print ISSN: 1619-4500
Elektronische ISSN: 1614-2411
DOI
https://doi.org/10.1007/s10288-014-0265-4

Weitere Artikel der Ausgabe 1/2015

4OR 1/2015 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.