Arranque en caliente en Pyomo + Xpress

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Pregunta

Estoy tratando con un gran problema de optimización. Pyomo se utiliza como un contenedor, xpress es utilizado como un solucionador. Cada carrera puedo guardar los valores de las variables con el fin de cargar estos valores en las variables antes de solucionar el problema de nuevo. Así que quiero implementar un arranque en caliente. El solucionador de llamada se parece a esto:

opt = SolverFactory('xpress_direct')    
results = opt.solve(model, warmstart=True, tee=True)

En el t-registro, veo que el problema está resuelto desde el principio, y mis suposiciones acerca de los valores iniciales no son tomados en cuenta. Tengo dos preguntas:

  1. Cómo interpretar tee de registro (yo no encontrar los detalles en la documentación);
  2. Cómo arranque en caliente si nos ahorramos el anterior modelo y sus valores de variable?
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Mejor respuesta

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Aquí es un pequeño código que se muestra cómo utilizar un inicio en caliente con el Xpress optimizador. Tenga en cuenta que no soy un experto en Pyomo, por lo que hay mejores formas de implementar el create_model la función, pero para el uso de warmstarts usted debe centrarse en el resto del código de todos modos.

import pyomo.environ as pyo
from pyomo.environ import value
from pyomo.opt import SolverFactory

def create_model():
    """Create a model that is non-trivial to solve.
    The returned model has two variables: `x` and `s`. It also has an
    objective function that is stored in `obj`.
    """
    model = pyo.ConcreteModel()
    model.X = pyo.RangeSet(50)
    model.S = pyo.RangeSet(6)
    model.x = pyo.Var(model.X, within=pyo.Binary)
    x = model.x
    model.s = pyo.Var(model.S, bounds = (0, None))
    s = model.s
    model.obj = pyo.Objective(expr=s[1] + s[2] + s[3] + s[4] + s[5] + s[6])
    model.cons = pyo.ConstraintList()

    model.cons.add(s[1] + 25*x[1] + 35*x[2] + 14*x[3] + 76*x[4] + 58*x[5] + 10*x[6] + 20*x[7]
                   + 51*x[8] + 58*x[9] + x[10] + 35*x[11] + 40*x[12] + 65*x[13] + 59*x[14] + 24*x[15]
                   + 44*x[16] + x[17] + 93*x[18] + 24*x[19] + 68*x[20] + 38*x[21] + 64*x[22] + 93*x[23]
                   + 14*x[24] + 83*x[25] + 6*x[26] + 58*x[27] + 14*x[28] + 71*x[29] + 17*x[30]
                   + 18*x[31] + 8*x[32] + 57*x[33] + 48*x[34] + 35*x[35] + 13*x[36] + 47*x[37]
                   + 46*x[38] + 8*x[39] + 82*x[40] + 51*x[41] + 49*x[42] + 85*x[43] + 66*x[44]
                   + 45*x[45] + 99*x[46] + 21*x[47] + 75*x[48] + 78*x[49] + 43*x[50] == 1116)
    model.cons.add(s[2] + 97*x[1] + 64*x[2] + 24*x[3] + 63*x[4] + 58*x[5] + 45*x[6] + 20*x[7]
                   + 71*x[8] + 32*x[9] + 7*x[10] + 28*x[11] + 77*x[12] + 95*x[13] + 96*x[14]
                   + 70*x[15] + 22*x[16] + 93*x[17] + 32*x[18] + 17*x[19] + 56*x[20] + 74*x[21]
                   + 62*x[22] + 94*x[23] + 9*x[24] + 92*x[25] + 90*x[26] + 40*x[27] + 45*x[28]
                   + 84*x[29] + 62*x[30] + 62*x[31] + 34*x[32] + 21*x[33] + 2*x[34] + 75*x[35]
                   + 42*x[36] + 75*x[37] + 29*x[38] + 4*x[39] + 64*x[40] + 80*x[41] + 17*x[42]
                   + 55*x[43] + 73*x[44] + 23*x[45] + 13*x[46] + 91*x[47] + 70*x[48] + 73*x[49]
                   + 28*x[50] == 1325)
    model.cons.add(s[3] + 95*x[1] + 71*x[2] + 19*x[3] + 15*x[4] + 66*x[5] + 76*x[6] + 4*x[7]
                   + 50*x[8] + 50*x[9] + 97*x[10] + 83*x[11] + 14*x[12] + 27*x[13] + 14*x[14]
                   + 34*x[15] + 9*x[16] + 99*x[17] + 62*x[18] + 92*x[19] + 39*x[20] + 56*x[21]
                   + 53*x[22] + 91*x[23] + 81*x[24] + 46*x[25] + 94*x[26] + 76*x[27] + 53*x[28]
                   + 58*x[29] + 23*x[30] + 15*x[31] + 63*x[32] + 2*x[33] + 31*x[34] + 55*x[35]
                   + 71*x[36] + 97*x[37] + 71*x[38] + 55*x[39] + 8*x[40] + 57*x[41] + 14*x[42]
                   + 76*x[43] + x[44] + 46*x[45] + 87*x[46] + 22*x[47] + 97*x[48] + 99*x[49] + 92*x[50]
                   == 1353)
    model.cons.add(s[4] + x[1] + 27*x[2] + 46*x[3] + 48*x[4] + 66*x[5] + 58*x[6] + 52*x[7] + 6*x[8]
                   + 14*x[9] + 26*x[10] + 55*x[11] + 61*x[12] + 60*x[13] + 3*x[14] + 33*x[15]
                   + 99*x[16] + 36*x[17] + 55*x[18] + 70*x[19] + 73*x[20] + 70*x[21] + 38*x[22]
                   + 66*x[23] + 39*x[24] + 43*x[25] + 63*x[26] + 88*x[27] + 47*x[28] + 18*x[29]
                   + 73*x[30] + 40*x[31] + 91*x[32] + 96*x[33] + 49*x[34] + 13*x[35] + 27*x[36]
                   + 22*x[37] + 71*x[38] + 99*x[39] + 66*x[40] + 57*x[41] + x[42] + 54*x[43] + 35*x[44]
                   + 52*x[45] + 66*x[46] + 26*x[47] + x[48] + 26*x[49] + 12*x[50] == 1169)
    model.cons.add(s[5] + 3*x[1] + 94*x[2] + 51*x[3] + 4*x[4] + 25*x[5] + 46*x[6] + 30*x[7]
                   + 2*x[8] + 89*x[9] + 65*x[10] + 28*x[11] + 46*x[12] + 36*x[13] + 53*x[14]
                   + 30*x[15] + 73*x[16] + 37*x[17] + 60*x[18] + 21*x[19] + 41*x[20] + 2*x[21]
                   + 21*x[22] + 93*x[23] + 82*x[24] + 16*x[25] + 97*x[26] + 75*x[27] + 50*x[28]
                   + 13*x[29] + 43*x[30] + 45*x[31] + 64*x[32] + 78*x[33] + 78*x[34] + 6*x[35]
                   + 35*x[36] + 72*x[37] + 31*x[38] + 28*x[39] + 56*x[40] + 60*x[41] + 23*x[42]
                   + 70*x[43] + 46*x[44] + 88*x[45] + 20*x[46] + 69*x[47] + 13*x[48] + 40*x[49]
                   + 73*x[50] == 1160)
    model.cons.add(s[6] + 69*x[1] + 72*x[2] + 94*x[3] + 56*x[4] + 90*x[5] + 20*x[6] + 56*x[7]
                   + 50*x[8] + 79*x[9] + 59*x[10] + 36*x[11] + 24*x[12] + 42*x[13] + 9*x[14]
                   + 29*x[15] + 68*x[16] + 10*x[17] + x[18] + 44*x[19] + 74*x[20] + 61*x[21] + 37*x[22]
                   + 71*x[23] + 63*x[24] + 44*x[25] + 77*x[26] + 57*x[27] + 46*x[28] + 51*x[29]
                   + 43*x[30] + 4*x[31] + 85*x[32] + 59*x[33] + 7*x[34] + 25*x[35] + 46*x[36] + 25*x[37]
                   + 70*x[38] + 78*x[39] + 88*x[40] + 20*x[41] + 40*x[42] + 40*x[43] + 16*x[44]
                   + 3*x[45] + 3*x[46] + 5*x[47] + 77*x[48] + 88*x[49] + 16*x[50] == 1163)

    return model

for load in [False, True]:
    model = create_model()
    opt = SolverFactory('xpress_direct')
    opt.options['MAXNODE'] = 1
    
    if not load:
        # In the first iteration just solve and store the best solution
        # found in x_start and s_start.
        print('First iteration: Solve to get a feasible solution')
        opt.solve(model, tee=True)
        print('Saving solution with objective %f' % value(model.obj))
        x_start, s_start = dict(), dict()
        for i in model.x:
            x_start[i] = model.x[i].value
        for i in model.s:
            s_start[i] = model.s[i].value
    else:
        # In the second iteration load the solution from x_start and
        # s_start and then solve. The log should show lines like
        #   User solution (_) stored.
        #   ...
        #   Its Type    BestSoln    BestBound   Sols    Add    Del     Gap     GInf   Time
        #   User solution (_) accepted: Feasible after reoptimizing with fixed globals.
        #   U           62.000000      .000000      3                    62        0      0
        # That indicate that the user solution was used and accepted.
        print('Second iteration: Solve with a warmstart')
        for i in model.x:
            model.x[i] = x_start[i]
        for i in model.s:
            model.s[i] = s_start[i]
        opt.solve(model, warmstart=True, tee=True)

En el fin de utilizar un warmstart, puede asignar la warmstart valor a cada variable y llame a solve con warmstart=True. El registro de salida se muestra a través de tee contendrá líneas como estas:

User solution (_) stored.
...
User solution (_) accepted: Feasible after reoptimizing with fixed globals.
U           62.000000      .000000      3                    62        0      0

La primera línea indica que un warmstart solución fue registrado con el Xpress de solver. Las últimas dos líneas indican que el warmstart solución fue procesada y aceptada. Un warmstart solución se presenta como una solución de la 'U' heurística en el registro.

Tenga en cuenta que el procesamiento de warmstart soluciones se puede retrasar hasta después de que el primer LP de resolver, así que puede tomar un tiempo antes de que se informó en el registro.

2021-11-23 10:48:22

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