Il problema

È necessario pianificare e pianificare attività e subappaltatori per un progetto di costruzione di casa. La tua pianificazione deve iniziare su una data particolare. Tutte le attività (masoneria, carpenteria, idraulica e così via) devono essere programmabili e c'è un ordine di attività specificato che deve essere rispettato (ad esempio le finestre non possono essere messe fino a completamento del tetto). Ogni subappaltatore può svolgere alcune delle attività necessarie e con diverso livello di competenze. La tua pianificazione deve determinare il momento migliore (più breve) per il progetto di costruzione che garantisce che tutte le attività siano state programmata e decidere quale subappaltatore assegnare ad ogni attività. Inoltre, ti piacerebbe sapere come ottimizzare il livello di abilità dei tuoi subappaltatori su questo progetto.

Dati dell’azienda

Si dispone di dati per questo progetto come mostrato nel seguente foglio di calcolo. Per ogni attività hai la durata necessaria per completarla, le attività che devono precederla e i possibili subappaltatori disponibili e qualificati per eseguire quell' attività.

A fini illustrativi ci sono solo 10 attività e 3 subappaltatori mostrati. Con Decision Optimization è facile cambiare i dati e risolvere lo stesso problema con i dataset più grandi.

Per ogni attività si hanno anche dati riguardanti il livello di competenza che ogni subappaltatore ha per quell' attività. Più alto è il numero, più competenza il subappaltatore ha. Se un subappaltatore ha un livello di abilità zero, non deve essere assegnato al compito. La seguente tabella riporta parte di questo foglio di calcolo.

Hai anche una tabella contenente i nomi dei Subappaltatori (Joe, Jack e così via) disponibili per questo progetto.

Ottenere file di dati per questo esempio

I file di dati utilizzati in questo esempio sono disponibili nei DO - campioni. Di solito, i file sono già archiviati in un progetto come asset di dati o localmente sulla macchina. A scopo illustrativo, tuttavia, in modo che sia possibile creare il modello da soli, in questo esempio si scaricano prima i file di dati sulla macchina e quindi li si importano nel progetto appena creato. Viene fornita anche la formulazione del modello completo con i dati importati come esempio, vedereHouseConstructionScheduling In Campioni DO .

1. Scaricare ed estrarre tutti i DO - campioni sulla tua macchina.
2. Aprire il progetto.
3. Per aprire il riquadro dei dati, fare clic su Aggiungi dati +.
4. Selezionare Drop file di dati qui o sfogliare per i file da upload.
5. Sfogliare gli esempi DO scaricati per individuare house_activity.csv, house_expertise.csve house_subcontractor.csv nella cartella datasets .
6. Fare clic su Apri. I file vengono caricati come asset dati nel tuo progetto.

Creare un Scenario

Requisiti

Per modificare ed eseguire i modelli Decision Optimization , è necessario disporre dei seguenti prerequisiti:

Ruoli Admin o Editor

È necessario disporre di ruoli Admin o Editor nel progetto. I visualizzatori di progetti condivisi possono solo visualizzare gli esperimenti, ma non possono modificarli o eseguirli

Servizio Machine Learning

Devi avere un servizio Machine Learning associato al tuo progetto. È possibile aggiungerne uno quando si crea un esperimento Decision Optimization .

Spazio di distribuzione

Devi avere uno spazio di distribuzione associato al tuo esperimento Decision Optimization . È possibile scegliere uno spazio di distribuzione quando si crea un esperimento Decision Optimization .

Per creare un Scenario:

1. Aprire il progetto o creare un progetto vuoto.
2. Selezionare la scheda Asset .
3. Selezionare Nuova risorsa > Risolvi problemi di ottimizzazione nel Lavora con i modelli sezione.
4. Nella finestra Nuovo Decision Optimization esperimento che si apre, inserire un nome.
5. Se non si è già associato un servizio watsonx.ai Runtime al progetto, è necessario selezionare Aggiungi un servizio di Machine Learning per selezionarne o crearne uno prima di scegliere uno spazio di distribuzione per l'esperimento.
6. Fare clic su Nuovo spazio di distribuzione, immettere un nome e fare clic su Crea (o selezionare uno spazio esistente dal menu a discesa).
7. Fare clic su Crea. A Scenario 1 viene creato insieme al modello, e si lavora in Scenario 1.

Il tuo Scenario specifica la combinazione di dati e la formulazione del modello di ottimizzazione che si desidera risolvere. È possibile creare scenari differenti con diverse varianti di formulazioni di dati e modelli.

Prepara dati

La UI di sperimentazione apre la visualizzazione dei Data di preparazione vista. I file di dati che hai nel tuo progetto vengono visualizzati nel riquadro dei dati. (Se necessario, fare clic su per aprire il riquadro dei dati.) Selezionare i tre file di esempio della casa e fare clic su Importa.

I file di dati importati vengono ora visualizzati come tabelle nei Dati di preparazione vista. La seguente immagine mostra i file di dati house_activity.csv, house_expertise.csve house_subcontractor.csv importati in uno Scenario.

È possibile visualizzare tutti i dati scorrendo in una tabella. È anche possibile visualizzare tutti i dati cliccando su Apri la tabella in modalità completa icona di una determinata tabella dati. È possibile modificare i valori dei dati direttamente nella tabella oltre che in modalità completa.

Scegliere Modeling Assistant

1. Fare clic su Crea modello nella barra laterale e viene visualizzata una finestra a comparsa che richiede come si desidera formulare il modello (se si desidera utilizzare la modalità assistita con Modeling Assistant oppure creare o importare un modello in codice Python, OPL, LP (CPLEX) o CPO.
2. Selezionare Modeling Assistant.

Definire il proprio dominio decisionale

Nella Modello vista: selezionare il dominio decisionale per il tuo problema. In questo caso selezionare Pianificazione. I domini decisionali attualmente definiti sono Scheduling, Assegnazione Risorse, Selezione e allocazione e Fornitura e domanda domini.

1. Dopo aver selezionato il tuo dominio, viene visualizzata una finestra a comparsa per associare i tuoi dati ai concetti di pianificazione Attività e Risorse. Le attività sono ciò che si desidera pianificare e pianificare nel tempo. È necessario definire almeno un compito da pianificare. In questo esempio, i tuoi compiti sono attività di costruzione come la masoneria. Le risorse possono essere umane, macchina, attrezzature o qualsiasi cosa si voglia utilizzare per i compiti. In questo caso le tue risorse sono i tuoi subappaltatori.
2. Sotto TASKS, fare clic su Scegli un'attività e scegliere house_activity dall'elenco a discesa. Quindi sotto RISORSE clicca Scegli una risorsa e scegli house_subcontractor. I nomi di possibili attività e risorse per cui scegliere vengono presi dai dati importati. Per questo esempio basta associare le attività e i subappaltatori, ma si potrebbero aggiungere altre attività e mappature delle risorse se il modello lo richiedette. È possibile rimuovere qualsiasi associazione passando con il mouse su di essa e selezionando l'icona di eliminazione.
3. Fare clic su Continua.

Come le attività utilizzeranno le risorse

Nella finestra, per ogni attività da pianificare, si hanno tre opzioni:

Per questo esempio:

1. Scegliere l'impostazione predefinita con tutte le opzioni (Utilizza le risorse ... Mentre assegna ...) selezionate e clicca su Continua.

   Il problema che si vuole risolvere è ora formulato in una nota concisa.

2. Fare clic su Fine.

   Si torna alla vistaModello. È possibile modificare nuovamente la definizione del problema in qualsiasi momento, cliccando sull'icona Modifica intento (matita) e ridefinendo le mappature e le opzioni di pianificazione.

La formulazione del modello

Ora che è stato specificato il problema da risolvere, Modeling Assistant fornisce una formulazione parzialmente completata in questa vistadel modello. Il riquadro Obiettivi e Vincoli contiene il modello che verrà eseguito. Il riquadro Aggiungi al modello contiene ulteriori suggerimenti che è possibile includere nella formulazione del modello. Se hai ridimensionato la tua finestra, è possibile che il riquadro Aggiungi al modello appaia sotto il riquadro Obiettivi e Vincoli.

Il modello consiste in un obiettivo da raggiungere (massimizzato o minimizzato) e alcuni vincoli che devono essere soddisfatti. Per problemi di pianificazione come questo, il tuo obiettivo è quello di elaborare il miglior calendario. Il meglio, in questo caso, è uno in cui il tempo per completare tutte le attività è minimizzato. (Si desidera completare la costruzione della casa il più velocemente possibile in quanto questo ridurrà i costi.) Questo obiettivo così come alcuni vincoli di pianificazione standard sono stati aggiunti automaticamente al tuo modello. È anche possibile utilizzare il campo di ricerca Obiettivi per cercare gli obiettivi e i vincoli.

È possibile che i tuoi vincoli vengano visualizzati in un ordine diverso. C'è anche un vincolo che viene aggiunto automaticamente a tutti i problemi di pianificazione con assegnazione. Ciò consente di accettare o rifiutare di assegnare i subappaltatori che hanno periodi non disponibili durante le attività programmata. In questo esempio, i periodi non disponibili non vengono considerati così lasciano questo vincolo come appare per impostazione predefinita.

Alcuni vincoli hanno maggiori dettagli che possono essere visualizzati o nascosti cliccando sulle frecce su ogni riga. Una barra accanto al vincolo indica che c'è un valore o una definizione che si deve aggiungere. È possibile aggiungere elementi cliccando sul termine mostrato sottolineato e digitando o selezionando da un elenco a discesa e bisogna completare il modello prima di eseguirlo, ma prima di farlo, prima salvare una copia duplicando lo scenario come spiegato successivamente in questa sezione.

Nella vista del modello dello scenario, se si fa clic sull'icona Sostituisci accanto a Modeling Assistant, si ritornerà alla schermata in cui si sceglie se si desidera creare il modello in Python o OPL, con Modeling Assistant o in Python notebook oppure importare un modello esistente. Se scegli di sostituire il tuo modello in questa fase, sovrascriverà il tuo modello attuale e perderai i tuoi cambiamenti. Se vuoi conservare una copia del tuo attuale lavoro in corso, creare un nuovo scenario prima di modificare il modello.

Duplicare lo scenario

Per conservare una copia di questo modello, fare una copia di questo scenario:

1. Se il riquadro dello scenario non è aperto, fare clic sull'icona Scenari .
2. Fare clic sui tre punti accanto a Scenario 1 e selezionare Duplicato.
3. Immettere un nome per il nuovo scenario, ad esempio Scenario 2e fare clic su Crea. Si continua a lavorare in Scenario 2.

Completa il tuo modello

I vincoli non vengono più evidenziati una volta immessi valori. Il modello, però, non è del tutto completo. Si potrebbe voler assicurarsi che la pianificazione tenga conto dell'ordine di precedenza delle attività in modo che ogni attività possa iniziare solo dopo quelle che devono precederla. Si aggiungerà questo vincolo in seguito.

Se il tuo modello aveva più obiettivi e vincoli, potresti sfogliare o filtrarli utilizzando il campo di ricerca Trova i miei obiettivi e vincoli .

Puoi optare per Disabilita o Rimuovi qualsiasi tra gli obiettivi o i vincoli del tuo modello cliccando sui 3 punti verticali accanto all'istruzione. Questo menu consente anche di riorganizzare l'ordine delle proprie istruzioni spostandole su e giù e si può anche duplicare una dichiarazione.

Quando hai completato il tuo modello, o quando non ci sono obiettivi o vincoli ancora evidenziati, puoi eseguirlo per trovare una soluzione che decida il miglior calendario ottimale in base ai tuoi obiettivi e vincoli del tuo modello.

Esegui il tuo modello

È possibile modificare il limite di tempo di risoluzione per il proprio modello in Modello di build vista cliccando sulla scheda Impostazioni accanto ai suggerimenti. Per questo esempio, utilizzare il limite predefinito. Altri parametri possono essere impostati utilizzando i parametri Configurazione esecuzione (per ulteriori informazioni, consultare Configurazione dei parametri di esecuzione per uno scenario in un esperimento Decision Optimization ).

Nello scenario 2, fare clic sul pulsante Esegui . Quando viene trovato un valore obiettivo iniziale, viene visualizzato un Obiettivo combinato in un grafico Avanzamento della soluzione . Se si desidera terminare questa esecuzione prima di ottenere la soluzione ottimale, è possibile uscire facendo clic su Arresta. Una volta trovata la soluzione ottimale, si apre Esplora la soluzione vista .

La tua soluzione

Quando l'esecuzione viene completata, è possibile vedere i risultati in Esplorare la soluzione vista. È anche possibile fare clic su Statistiche motore o Log per visualizzare il grafico della soluzione ed esaminare i file di log. La prima scheda nella Explore solution vista mostra l'obiettivo (o gli obiettivi se ne hai diversi) con i relativi valori e pesi. La scheda Solution tables fornisce a il miglior calendario con l'assegnazione delle attività ai subappaltatori.

È anche possibile scaricare le tabelle delle soluzioni come file csv .

Se il tuo modello avesse dei vincoli conflittuali, questi verranno mostrati nella scheda Conflitti con le Relaxations necessarie per risolvere il modello.

Nella Visualizzazioni view, fare clic su Gantt per visualizzare la soluzione come grafico Gantt.

Creare un nuovo scenario - modello diverso, stessi dati

Anche se hai risolto il modello e ora hai il calendario ottimale per le tue attività con i subappaltatori assegnati, non hai ancora considerato la precedenza delle attività né i dati di livello di abilità dei tuoi subappaltatori nel rendere le assegnazioni. Gli scenari consentono di analizzare e confrontare diversi modelli e dati.

In primo luogo, esamina un nuovo scenario con un vincolo aggiuntivo:

Nella vistadel modello, vengono offerti altri obiettivi e vincoli nel riquadro Suggerimenti . È possibile aggiungerli al proprio modello cliccando su di essi. Per visualizzare altri suggerimenti non elencati, iniziare a digitare nel campo di ricerca e premere Invio o il pulsante di aggiornamento. È quindi possibile sfogliare e aggiungere dalle proposizioni visualizzate.

Per aggiungere il vincolo di precedenza al proprio modello per garantire che non ci siano ritardi di tempo tra le attività:

1. Duplicato Scenario 2 e chiamarlo Scenario 3. Poi chiudere il riquadro dello scenario.
2. Nel riquadro Suggerimenti nella vistadel modello, immettere il linguaggio naturale activity after preceding activities, ad esempio, nel campo di ricerca e fare clic su Invio.
3. Dalla nuova lista di suggerimenti, clicca su Ogni attività casalinga inizia dopo la fine delle attività precedenti per aggiungelo ai tuoi vincoli.

   Il nuovo vincolo di precedenza compare nella tua formulazione modello.

4. Rieseguire il modello (scenario 3) e guardare la nuova soluzione. Potrai compararlo alla soluzione ottenuta nello scenario 2, quando hai risolto il modello senza questo vincolo. Per confrontare le soluzioni, aprire il riquadro Apri scenario e clicca su ogni scenario. È inoltre possibile fare clic su Gantt nella Visualizzazioni view e confrontare le soluzioni visualizzate come grafici Gantt per ogni scenario.

1. Duplicato Scenario 3 e chiamarlo Scenario 4. Poi chiudere il riquadro dello scenario.

   Per massimizzare i livelli di abilità dei subappaltatori nel loro incarico alle attività:

2. Nella vistadel modello, immettere overall quality nel campo di ricerca dei suggerimenti per trovare e aggiungere il seguente obiettivo al modello:

   Massimizzare la qualità complessiva di house_subcontracor-house_activity assegnazioni in base alla tabella dei valori di assegnazione.

   Fare clic sulla < tabella del valore di assegnazione> sottolineata e digitare o selezionare house_expertise.

   Il nuovo obiettivo è ora Massimizzare la qualità complessiva delle assegnazioni house_subcontractor-house_activity in base a house_expertise. Espandere l'obiettivo e selezionare Activity per l'attività, Subcontractor per la risorsa e Skill level per il valore (colonne di tabella) per completare la definizione.

   Ora hai due obiettivi. Si può decidere se gli obiettivi devono essere considerati ugualmente o con diverse ponderazioni. È possibile aumentare e diminuire i pesi su ogni obiettivo utilizzando il dispositivo di scorrimento adiacente. Lasciate i due slider a 5 minuti in modo che i vostri due obiettivi siano ugualmente ponderati. È inoltre possibile aggiungere fattori di scala per gli obiettivi. Per questo esempio, lasciare i fattori di scala come 1. Per ulteriori informazioni, vedi Pesi e fattori di scala visualizzati nella soluzione.

3. Per garantire che i subappaltatori intraprendono solo compiti che sono autorizzati a fare, aggiungere un nuovo vincolo. Immettere i suggerimenti, ad esempio subcontractor must be one of possible subcontractors. È anche possibile impostare Visualizza per categoria su on (viene visualizzato un segno di spunta sullo switch) e selezionare il filtro Assegnazione per visualizzare i suggerimenti relativi all'assegnazione.
4. Dai suggerimenti filtrati, trovare e aggiungere il seguente vincolo: Per ogni incarico house_subcontracor-house_activity, assegnatari house_subappaltatori deve essere uno dei possibili Subappaltatori di house_activity.
5. Eseguire il modello

La nuova soluzione mostra ora un nuovo incarico di subappaltatori.

Più informazioni sul modello view

Filtro Suggerimenti

È anche possibile filtrare i suggerimenti per trovare obiettivi e vincoli. Impostare Visualizza per categoria a su (viene visualizzato un tick sullo switch) che apre un riquadro per selezionare varie categorie di interesse e applicare filtri alla lista dei suggerimenti. I filtri consentono di vedere meno suggerimenti. Se si fa clic sull'icona di visualizzazione accanto al campo di ricerca, è possibile visualizzare tutte le espressioni possibili per il dominio di pianificazione, incluse quelle disabilitate. Agganciando l'icona informativa per ogni espressione ti fornisce una descrizione. Per i termini disabili che si agganciano all'espressione stessa ti dà anche una spiegazione per il perché è disabilitata per questo modello.

La scheda Impostazioni

La scheda Impostazioni nel modello view elenca diversi parametri di pianificazione e ottimizzazione che possono essere modificati. In questo esempio viene mostrata l'unità di durata predefinita, il tempo di esecuzione dell'ottimizzazione e il formato data / ora. Puoi specificare qui un formato data / ora personalizzato per adattarti ai tuoi dati.

La scheda Schema dati

La scheda Schema dati vista elenca, tabella per tabella, tutte le informazioni che Modeling Assistant ha importato e dedotto dai dati di input necessari per la risoluzione del problema di pianificazione. È possibile modificare determinate voci nello schema che aggiornerà il proprio modello e richiederanno di accettare il modello implicito modifiche o annullate le proprie edite. Questo può essere utile per gli utenti esperti per scopi di debug dei dati. Ad esempio se una colonna contenente un ID è stata dedotta come numerica, potrebbe essere utile modificarlo in modo nominale in modo che possa essere utilizzato come chiave primaria.

La scheda Decisioni

È possibile rendere visibile questa scheda impostando le Visualize e le decisioni di modifica nella scheda Impostazioni a true. La scheda Decisioni ti mostra la decisione (o intento) definita nel tuo modello. Potete anche aggiungere delle decisioni personalizzate qui. Per ulteriori informazioni consultare Defining decisioni personalizzate.

Generazione di un notebook Python dal tuo scenario

Se vuoi generare un Python notebook dal tuo modello creato con Modeling Assistant:

1. Se il riquadro dello scenario non è aperto, clicca sull'icona Scenari.
2. Clicca sui tre punti accanto a uno dei tuoi scenari e seleziona Generate notebook.
3. Inserire un nome per il proprio notebook e fare clic su Generate.

Un notebook Python per questo modello viene creato nel tuo Progetto.

Riquadro Panoramica

È possibile visualizzare le informazioni di riepilogo per tutti i tuoi scenari a una occhiata nel riquadro Panoramica . Selezionando uno scenario e cliccando sui tre puntini, è possibile eseguire azioni come duplicazione, rinominare, generare un notebook Python , esportare lo scenario o salvarlo per la distribuzione, per qualsiasi scenario selezionato in questa vista. Consultare Visualizzazione di tutti gli scenari in un esperimento Decision Optimization per ulteriori informazioni su come configurare questo riquadro.

Vista visualizzazione

Nella vista Visualizzazioni è possibile personalizzare ciò che si desidera visualizzare visualizzato da qualsiasi scenario. Puoi visualizzare i tuoi dati di input, la tua soluzione e aggiungere note. Per esempio, per questa esercitazione di casa, è possibile vedere un grafico Gantt per la pianificazione delle soluzioni ottimali.

È possibile utilizzare widget e widget grafici per personalizzare il layout di queste viste. È possibile aggiungere intestazioni, modificare i colori di sfondo e altre proprietà delle proprie note, tabelle o grafici. È possibile scegliere diversi tipi di grafici come i grafici di linea, i grafici a barre e così via. È possibile definire in che modo i dati vengono aggregati in questi grafici e utilizzare la proprietà calculate per definire come rappresentare determinati valori dati nelle vostre classificazioni.

Se si seleziona una tabella o un widget grafico, viene visualizzata un'istanza predefinita utilizzando alcuni dei dati di input. Per modificare il contenuto e il formato di questo oggetto, clicca sull'icona della matita e modifica il widget con l'editor grafico o modificando il file json .

È possibile utilizzare questa vista per confrontare visivamente gli scenari.

Per ulteriori informazioni, consultare Visualizzazione in un esperimento Decision Optimization.