+(36) 88 624 021 |    dekanititkarsag@mik.uni-pannon.hu |    8200 Veszprém, Egyetem utca 10. I. épület

Kutatólaboratóriumok

Rendszer- és Folyamatoptimalizálási Kutatólaboratórium

Elérhetőség

Kapcsolattartó: Bertók Botond PhD, egyetemi docens
E-mail: bertok@dcs.uni-pannon.hu, bertok@p-graph.org
Honlap: www.p-graph.org
Cím: 8200 Veszprém, Egyetem utca 2.
Telefon: +36 88 624613

A kutatólaboratórium rövid bemutatása

A kutatások főként olyan egész és vegyes egész matematikai programozási feladatok osztályaival foglalkoznak, amelyek összetett folyamatok és rendszerek elemzését, tervezését, optimalizálását és döntéstámogatását szolgálják. Az alkalmazások köre a sejten belüli folyamatoktól, az ipari gyártó rendszereken át, a teljes ellátási láncok vizsgálatáig terjed. Az elméleti hátteret a folyamatok koncepcionális tervezéséhez a P-gráf módszertan, az ütemezéséhez és erőforrás allokációjához részben az S-gráf módszertan adja. Mindkét módszertan a csoportot alapító Friedler Ferenc professzor nevéhez kötődik. A módszertanok a teljes alkotó folyamatot – matematikailag bizonyítottan helyes módon – szoftveresen támogatják a feladat megfogalmazásától, a modellezésen és modellelemzésen át, egészen a legjobb megoldások gyakorlati értelmezéséig. A csoportban kidolgozott szoftverek nem csak garantálják a gyakorlati feladatok legjobb megoldásainak generálását, de futási időben is versenyképesek piacvezető optimalizáló szoftverekkel.

A kutatócsoport tagjai

  • Alapító: Friedler Ferenc DSc, egyetemi tanár, mentor, PhD témavezető
  • Csoportvezető: Bertók Botond PhD, egyetemi docens, PhD témavezető

Vezető oktatók-kutatók

  • Heckl István PhD, egyetemi docens, PhD témavezető
  • Holczinger Tibor PhD, egyetemi docens, PhD témavezető
  • Süle Zoltán PhD, egyetemi docens, PhD témavezető

Nem vezető oktatók-kutatók

  • Baumgartner János PhD, adjunktus
  • Éles András, tanársegéd, doktor jelölt
  • Frits Márton, adjunktus
  • Halász László, tudományos segédmunkatárs
  • Orosz Ákos, tanársegéd, doktor jelölt
  • Tarczali Tünde PhD, adjunktus

PhD hallgatók

  • Bakon Krisztián
  • Csontos Balázs

Jelenleg futó (utolsó 5 évben folyóirat cikkel igazolt) kutatási témák

Gyártósor kiegyensúlyozás

Gyártósorok mellett dolgozók közti munkakiosztás optimalizálása, hogy a sor ciklusideje minimális legyen, vagyis minimális legyen az egy dolgozóra jutó feladatok elvégzési idejének maximuma. A feladatot egy P-gráf alapú modellel írtuk le és oldottuk meg.

Kapcsolódó publikáció:

Kétszintű sztochasztikus optimalizálás

Kiszámíthatatlan környezeteben elkülönítünk hosszú és rövidtávú döntéseket. A kiszámíthatatlanság miatt a hosszú távú döntésekre a lehetséges forgatókönyvek mindegyikét figyelembe vesszük egy P-gráf szuperstruktúrában a becsült valószínűségekkel, meghagyva minden esetben a kapcsolódó rövid távú döntések összes lehetőségét is, hogy a hosszú távú döntéseket az össze forgatókönyv szerinti hatásaival együtt tudjuk optimálisan vizsgálni.

Kapcsolódó publikáció:

Multiperiódusú hálózatok optimalizálása

Beruházási döntések és hálózat elemek méretezése különböző terhelésű és hosszúságú időperiódusok együttesére, illetve tárolók esetén azok hasznosításának elosztása időperiódusok között. Ilyen multiperiódusú modelleket automatikusan generálunk a periódusok adatai és logikai elemzések alapján.

Kapcsolódó publikációk:

  • Bertok, Botond, and Aniko Bartos. "Renewable energy storage and distribution scheduling for microgrids by exploiting recent developments in process network synthesis." Journal of Cleaner Production 244 (2020): 118520. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118520
  • Bertok, Botond, and Aniko Bartos. "Algorithmic process synthesis and optimisation for multiple time periods including waste treatment: Latest developments in p-graph studio software." Chem. Eng. Trans 70 (2018): 97-102. https://doi.org/10.3303/CET1870017

PNS és MILP megoldó fejlesztése

Kooperatívan elosztott feladatkezelés és többszálú megvalósítás, paraméter optimalizálás, SIMD processzor utasítások kihasználása, kombinatorikus gyorsítások.

Kapcsolódó publikációk:

  • Bertók Botond: "Hibrid adatszerkezet halmazműveletek hatékony implementálásához" Alkalmazott Matematikai Lapok, 37 (2020),1–25. https://doi.org/10.37070/AML.2020.37.2.15
  • Bartos, Aniko, and Botond Bertok. "Parameter tuning for a cooperative parallel implementation of process-network synthesis algorithms." Central European Journal of Operations Research 27.2 (2019): 551-572. https://doi.org/10.1007/s10100-018-0576-1
  • Bertok, Botond, and Aniko Bartos. "Algorithmic process synthesis and optimisation for multiple time periods including waste treatment: Latest developments in p-graph studio software." Chem. Eng. Trans 70 (2018): 97-102. https://doi.org/10.3303/CET1870017

Folyamattervezés és ütemezés együttes optimalizálása

Olyan optimalizálási feladatok megoldása időkorlátos folyamatszintézissel, ahol a feladatok tetszőleges arányban megoszthatók az erőforrások között, egy cél eléréséhez vagy termék előállításához alternatív recepteket is választhatunk, illetve az ütemezés során folytonos mértékkel mért nyersanyag és erőforrás kapacitásokat is figyelembe kell vennünk.

Kapcsolódó publikáció:

P-gráf és Petri háló modellek együttes alkalmazása

Szintézis és analízis lépések együttes alkalmazása folyamatszintézis során úgy, hogy a P-gráfok és Petri hálók között automatikus modelltranszformációt használunk.

Kapcsolódó publikáció:

  • Lakner, Rozália, Botond Bertok, and Ferenc Friedler. "Synthesis of startable reaction pathways." Chemical Engineering Transactions 70 (2018): 1129-1134. https://doi.org/10.3303/CET1870189

P-gráf hálózat flexibilis inputtal

A P-gráfok bemenő éleinek az arányai fixek, nem lehet azt mondani, hogy egyik bemenet helyettesítheti a másikat. Több műveleti egység és anyag segítségével lehet olyan egység modellt létrehozni, amely egy flexibilis inputtal rendelkezik.

Kapcsolódó publikáció:

  • Éles A., I. Heckl, and H. Cabezas, Modeling technique in the P-Graph framework for operating units with flexible input ratios, Central European Journal of Operations Research (2020). https://doi.org/10.1007/s10100-020-00683-9
  • Szlama, A., I. Heckl, H. Cabezas, Optimal design of renewable energy systems with flexible inputs and outputs using the P-graph framework, AIChE Journal, 62, 1143-1153 (2016). https://doi.org/10.1002/aic.15137

P-gráf és fenntarthatóság

P-gráfok segítségével modellezni lehet olyan hálózatokat, ahol az energiatermelési módszerek között kell választani. Ez a téma kapcsolódik a multi-periódusos működéshez.

Kapcsolódó publikáció

  • Éles A., L. Halász, I. Heckl, and H. Cabezas, Evaluation of the Energy Supply Options of a Manufacturing Plant by the Application of the P-Graph Framework, Energies, 12(8), 1484 (2019). https://doi.org/10.3390/en12081484
  • Narodoslawsky, M., H. Cabezas, S. Maier, and I. Heckl, Using regional resources sustainably and efficiently, Chemical Engineering Progress, 112, 48-54 (2016).

Ütemezés S-gráf módszertan segítségével

Több módszert mutattunk be a köztes anyagok várakozási idejének korlátozására, amelyekkel az S-gráf keretrendszert kibővítve a feladatot kezelni tudjuk. Az elkészített módszereket hatékonyság alapján összehasonlítottuk.

Kapcsolódó publikációk:

  • Hegyháti, Máté, Holczinger, Tibor, Ősz, Olivér, Addressing storage time restrictions in the S-graph scheduling framework, OPTIMIZATION AND ENGINEERING (2020) https://doi.org/10.1007/s11081-020-09548-1
  • Holczinger, Tibor, Ősz, Olivér, Hegyháti, Máté, Scheduling approach for on-site jobs of service providers, FLEXIBLE SERVICES AND MANUFACTURING JOURNAL, 32, 913–948 (2020) https://doi.org/10.1007/s10696-019-09359-2

Gyártórendszerek ütemezése:

Egy bútoripari vállalat ütemezési feladatainak nehézségeit mutattuk be, majd egyszerű online algoritmusok és azok változatainak a hatékonyságát teszteltük a feladaton.

Kapcsolódó publikáció:

  • Bakon, Krisztián, Holczinger, Tibor, Egy bútoripari cég gyártásütemezése során fellépő nehézségek döntéstámogatása, INTERNATIONAL JOURNAL OF ENGINEERING AND MANAGEMENT SCIENCES / MŰSZAKI ÉS MENEDZSMENT TUDOMÁNYI KÖZLEMÉNYEK 5: 1 405-418. (2020) https://doi.org/10.21791/IJEMS.2020.1.34

Egészségügyi fókuszú optimalizálási feladatok vizsgálata, páciensek különféle vizsgálatainak ütemezése (onkológiai és kardiológiai fókuszú páciensek orvosi vizsgálatait ütemezzük különféle célfüggvények szerint: pl. legkevesebb idő alatt elvégezni az előírt vizsgálatokat stb.)

Kapcsolódó publikáció:

  • Zoltán Süle; János Baumgartner; Ágnes, Vathy-Fogarassy: Managing Alternative Patient Appointments Using P-Graph Methodology, STUDIES IN HEALTH TECHNOLOGY AND INFORMATICS 271 pp. 57-64. , 8 p. (2020) https://doi.org/10.3233/SHTI200074

Minőségbiztosítási folyamatok optimalizálása gyártó vállalatok számára bizonytalan paraméterek megléte esetén (összeszerelési folyamatok eredményeképpen előállt termékek tesztelésének optimalizálását végeztük el)

Kapcsolódó publikáció:

  • János Baumgartner; Zoltán Süle; Botond Bertók; János Abonyi: Test-sequence optimisation by survival analysis, CENTRAL EUROPEAN JOURNAL OF OPERATIONS RESEARCH 27 : 2 pp. 357-375. , 19 p. (2019) https://doi.org/10.1007/s10100-018-0578-z

P-gráf kiterjesztése megbízhatósági feladatok leírására és algoritmikus szintézisére (hibafa és sikerfa alapú módszerek adaptálása P-gráf alapú megbízhatóság számításra)

Kapcsolódó publikáció:

  • Zoltán Süle; János Baumgartner; Gyula Dörgő; János Abonyi: P-graph-based multi-objective risk analysis and redundancy allocation in safety-critical energy systems, ENERGY 179 pp. 989-1003. , 15 p. (2019) https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.05.043
  • Zoltán Süle; János Baumgartner; János Abonyi: Reliability - Redundancy Allocation in Process Graphs, CHEMICAL ENGINEERING TRANSACTIONS 70 pp. 991-996. , 6 p. (2018) https://doi.org/10.3303/CET1870166

Megbízhatósági számítások és szintézis P-gráf segítségével (műveleti egységek, működési módok, és részhálózatok alapú megközelítés), redundáns folyamathálózatok üzemeltetése: A megbízhatóság számításnak az az iránya, amely a működőképes részhálózatok és a lehetséges működési módokat határozza meg.

Kapcsolódó publikációk:

  • Kovacs, Z., Orosz, A. and Friedler, F., 2019. Synthesis algorithms for the reliability analysis of processing systems. Central European Journal of Operations Research, 27(2), pp.573-595. https://doi.org/10.1007/s10100-018-0577-0
  • Orosz, Á., Friedler, F., Varbanov, P.S. and Klemes, J.J., 2018. Systems reliability, footprints and sustainability. In Chemical Engineering Transactions (pp. 121-126). https://doi.org/10.3303/CET1863021
  • Orosz, A., Kovacs, Z. and Friedler, F., 2018. Processing Systems Synthesis with Embedded Reliability Consideration. In Computer Aided Chemical Engineering (Vol. 43, pp. 869-874). https://doi.org/10.1016/B978-0-444-64235-6.50152-2
  • Orosz, A., Kovacs, Z. and Friedler, F., 2018. Synthesis of processing systems taking into account reliability. Chemical Engineering Transactions, 70, pp.1111-1116. https://doi.org/10.3303/CET1870186
  • Orosz, Á. and Friedler, F., 2019. Synthesis technology for failure analysis and corrective actions in process systems engineering. In Computer Aided Chemical Engineering (Vol. 46, pp. 1405-1410). https://doi.org/10.1016/B978-0-12-818634-3.50235-6

Hőcserélő hálózatok szintézise P-gráf alapon

Először a nyíl-diagram alapú módszert terjesztettük ki (Nagy Ádám munkájának folytatásával), amivel a PNS-t és a HENS-t egy P-gráfban tudtuk ábrázolni. Később új P-gráf alapú HENS model készült, általánosabb feladatok megoldására.

Kapcsolódó publikációk:

  • Orosz, Á., Kovács, Z. and Friedler, F., 2019. Synthesis of Heat Integrated Processing Systems Taking into Account Reliability. Energy, 181, pp. 214-225. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.05.173
  • Orosz, Á., Pimentel, J. and Friedler, F., 2019. Simultaneous Synthesis of Processes with its Heat Exchanger Networks: P-graph Approach. Chemical Engineering Transactions, 76, 1219-1224 https://doi.org/10.3303/CET1976204
  • Orosz, Á. and Friedler, F., 2020. Multiple-solution heat exchanger network synthesis for enabling the best industrial implementation. Energy, 208, p.118330. https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.118330

Folyamat ellenállóképesség (reziliencia) számítása P-gráf alapon a meghibásodási lehetőségek teljes felsorolásával

Még kialakulóban a reziliencia kutatása, ami egy viszonylag lazán definiált fogalom a nem várt problémákra való reagálással kapcsolatban.

Kapcsolódó publikációk:

  • Orosz, Á., Pimentel, J. and Friedler, F., 2020. General formulation for the resilience of processing systems. Chemical Engineering Transactions, 81, pp.859-864. https://doi.org/10.3303/CET2081144

A P-gráf megoldó lehetőségeinek bővítése külső szoftverekkel

Arról szól, hogy miként lehet a meglévő megoldó szoftvert már programokkal együtt (pl. Aspen, Excel) komplexebb feladatok megoldására használni.

Kapcsolódó publikációk:

  • Pimentel, J., Orosz, Á., Tan, R.R. and Friedler, F., 2020. Automated synthesis of process-networks by the integration of P-graph with process simulation. Chemical Engineering Transactions, 81, pp.1171-1176. https://doi.org/10.3303/CET2081196

A kutatólaboratórium vezetőjének bemutatása

Okleveles mérnök informatikus (Veszprémi Egyetem, 1999), PhD (Veszprémi Egytem, 2004), Magyar Köztársaság Ösztöndíja 1998/99, Pannon Egyetem Pro Scientiis Informaticae díja 2008, Pannon Egyetem Pro Universitate Pannonica kis ezüst fokozata 2008, Vezető informatikusok szövetsége „Az év informatikai oktatója” 2010, Méray László díj 2012, Országos Tudományos Diákköri Tanács Mestertanár aranyérem 2013, , Veszprém Megyei Jogú Város Önkormányzata által adományozott Polinszky-díj 2014.

Bertók Botond a Veszprémi Egyetem mérnök informatikus hallgatójaként kapcsolódott be a kutatócsoport munkájába 1997-ben. Később a Fridler Ferenc professzor úr témavezetésével PhD hallgatóként, majd egyetemi oktatóként volt a kutatócsoport tagja. Szakmai életútjának meghatározó elemeként L. T. Fan professzor úr meghívására 1999-ben kutatási ösztöndíjjal járt Egyesült Államokban, ami után számos közös publikációja született a Kansas State University-n L. T. Fan professzor úr irányítása alatt dolgozó kutatókkal. Kutatásai során főként a P-gráf módszertan olyan kiterjesztéseivel foglalkozik, melyek a módszertan ipari és logisztikai alkalmazásait bővíti, és hatékony informatikai implementációit támogatja. Kiemelendő például az időkorlátos folyamatszintézis (TCPNS) feladatosztály bevezetése, mely szintézis jellegű és ütemezési feladatok együttes megoldására is alkalmassá tette a módszertan algoritmusait.

További információk: https://www.p-graph.org