Operations Research, Systems Engineering and Industrial Engineering Commons^™

Integrative Machine Learning Approaches For Enhanced Classification Of Genomic Sequences: A Next-Generation Sequencing Perspective, Sujatha Alla, Nagesh Bheesetty, Sai Gireesh Komaragiri, Prasanthi Chidipudi, Joshit Mohanty, Sathish Kumar Chintala, Jubin Thomas, Jayapal Vummadi, Hemanth Volikatla, Navin Kamuni

Engineering Management & Systems Engineering Faculty Publications

The advent of Next-Generation Sequencing (NGS) techniques has revolutionized genomic research by enabling the rapid sequencing of DNA and RNA. This data can be used for various applications, including genome sequencing, transcriptome profiling, metagenomics, and epigenetics studies. For this study, DNA classifier dataset was extracted from UCI repository of machine learning databases. This vast amount of genomic data necessitates the development of sophisticated machine learning (ML) models for effective classification and analysis. This study presents a comprehensive comparison of various ML models, including Support Vector Machines (SVM), Random Forests (RF), and Neural Networks (NNs), approaches, in classifying genomic data. We …

System Of Systems Engineering: A Literature Review And Research Frontiers, Charles B. Keating, Polinpapilinho F. Katina, James C. Pyne

Engineering Management & Systems Engineering Faculty Publications

System of Systems Engineering (SoSE) has existed and been developing for well over 2 decades. The time is appropriate to take a reflective look at the past and examine the future evolution of this nascent field. To address this challenge, this paper is focused on two primary objectives. First, a literature review of the SoSE field is conducted. This literature review (1) organizes the SoSE body of knowledge and provides a synthesis of major crosscutting themes, and (2) provides a scholarly critique and identifies gaps in the current state of the SoSE field. The second objective is focused on providing …

Engineering Management And Industrial Engineering Industry And Educational Workforce Development Strategy, Robert J. Gies, Resit Unal, Charles B. Keating

Engineering Management & Systems Engineering Faculty Publications

This paper provides an overview of the development and resulting product of a collaborative industry-academia engineering management and industrial engineering workforce development strategy. In the spring of 2017, Old Dominion University's (ODU) Engineering Management and Systems Engineering Department (EMSE) approached Newport News Shipbuilding (NNS) with a concept to develop an educational initiative to support the preparation and development of the future workforce. The concept came to fruition over the next two years as a certification program in Engineering Systems and Industrial Engineering for NNS working professionals. This paper examines the primary aspects of the development of the certification program. Emphasis …

Data Driven Trade-Off Analysis For Cybersecurity, Goskel Kucukkaya, Murat Ozer, Murat Balci, Emrah Ugurlu

Engineering Management & Systems Engineering Faculty Publications

Trade-off analysis, a specialization of systems engineering, addresses design criteria like security, cost, performance, and compliance. Monte Carlo simulations are commonly employed to generate impact scenarios for trade-off analysis combined with solution alternatives that accommodate industry-specific considerations and uncertainties. In the cyber domain, this paper proposes a methodology for data-driven trade-off analysis in cybersecurity, leveraging industry reports as primary data sources using confidentiality, integrity, and availability as trade-off analysis objectives. Distribution functions are derived to manage and model uncertainties for various industries. The approach given in this study aims to facilitate informed choices and to enhance cybersecurity decision making and …

Conflict Profiles And Team Outcomes In Cross-Disciplinary Teams: An Integrated Latent Profile Analysis And Natural Language Processing Approach, Francisco Cima, Pilar Pazos

Engineering Management & Systems Engineering Faculty Publications

Team conflict is a naturally emerging phenomenon resulting from individuals' interactions during project execution. Cross-disciplinary teams can experience higher levels of conflict than single-discipline teams because of the increased diversity of knowledge and perspectives. Research has shown that team conflict can emerge from different types of disagreements (cognitive and interpersonal), which have different implications for team functioning. Past empirical research has focused on the impact of both conflict types independent from each other while overlooking their combined effects. This work examines the conflict profiles resulting from the combined levels of interpersonal and cognitive disagreements and their association with team outcomes. …

Asem 4.0/5.0 - Evolving The Engineering Management Profession Through Industry 4.0/5.0 Collaborative Networks, T. Steven Cotter, Faisal Mahmud, Ziniya Zahedi

Engineering Management & Systems Engineering Faculty Publications

The American Society for Engineering Management was created and matured under Industry 3.0 automation. The emergence of Industry 4.0 and 5.0 are forcing all organizational sectors to rethink their long-term strategy with respect to emerging horizontal/vertical cyber-physical systems integration. This leaves open the question of the directions in which ASEM should evolve into the 21st century. This paper reports an initial mapping of Industry 4.0 and 5.0 technologies and initiatives as goal-oriented, long-term strategic collaborative networks. The research method began with the Boston Consulting Group nine technologies of Industry 4.0 (2015) and the Industry 5.0 technologies within its human-centric, sustainability, …

Navigating The Complexities Of Engineering Management: Insights Into Metrics, Measurements, And Pitfalls, Charles Daniels

Engineering Management & Systems Engineering Faculty Publications

In the realm of Engineering Management, the reliance on metrics and measurements stands as a cornerstone for effective decision-making processes. These quantitative tools offer insights into performance dynamics and facilitate informed strategic choices. However, the uncritical application of metrics devoid of profound domain expertise presents significant challenges. This abstract explores the pitfalls inherent in utilizing metrics and measurements within Engineering Management without comprehensive understanding, emphasizing the potential consequences and proposing strategies for navigating this complex terrain.

Integrating Generative Artificial Intelligence With Systems Architecting Diagram Creation: Advancement, Challenges, Opportunities And Future Perspectives, Cansu Yalim, Holly H. Handley

Engineering Management & Systems Engineering Faculty Publications

Generative AI (GenAI) serves as a powerful tool that can create a wide range of content, including but not limited to text, speech, images, code, videos, and 3D models. ChatGPT stands out as a particularly appealing Generative Pretrained Transformer (GPT) model that offers supplementary capabilities through GPTs and plugins. These extensions enable users to engage with the chatbot and improve its functionality, surpassing mere content generation. Our study delves into the potential of ChatGPT, specifically GPT-4, to expedite the creation of diagrams to support the system architecting process. To this end, we explored the use of ChatGPT's Diagrams Show Me …

Understanding The Link Between Conflict Profiles And Team Affective Outcomes Using Lpa And Nlp Techniques, Francisco Cima, Pilar Pazos-Lago

Engineering Management & Systems Engineering Faculty Publications

Team conflict is a naturally emerging phenomenon resulting from individuals' interactions during project execution. Cross-disciplinary teams can experience higher levels of conflict than single-discipline teams because of the increased diversity of knowledge and perspectives. Research has shown that team conflict can emerge from different types of disagreements (cognitive and interpersonal), which have different implications for team functioning. Past empirical research has focused on the impact of both conflict types independent from each other while overlooking their combined effects. This work examines the conflict profiles resulting from the combined levels of interpersonal and cognitive disagreements and their association with team outcomes. …

Railroad Condition Monitoring Using Distributed Acoustic Sensing And Deep Learning Techniques, Md Arifur Rahman

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

Proper condition monitoring has been a major issue among railroad administrations since it might cause catastrophic dilemmas that lead to fatalities or damage to the infrastructure. Although various aspects of train safety have been conducted by scholars, in-motion monitoring detection of defect occurrence, cause, and severity is still a big concern. Hence extensive studies are still required to enhance the accuracy of inspection methods for railroad condition monitoring (CM). Distributed acoustic sensing (DAS) has been recognized as a promising method because of its sensing capabilities over long distances and for massive structures. As DAS produces large datasets, algorithms for precise …

Mouralherwaqh Coastal Wetland Road Crossing Da'luk, Romel Robinson Ii

Cal Poly Humboldt theses and projects

The integration of Indigenous and Western science plays an essential role in Tribally led collaborations for land management. This process of woven sciences is rooted in reciprocal relations and partnerships guided by Tribal Nations. Our cohort was invited by Wiyot Tribal Representatives to investigate a culvert located within the wetlands of Mouralherwaqh— a parcel of land reacquired by the Wiyot Tribe in 2022. This document seeks to share our experience and analysis as part of the Wiyot Tribe’s broader journey in navigating ecocultural restoration projects within Mouralherwaqh. The four community interests we investigated for the wetland crossing included a resized …

Learning Social Fairness Preferences From Non-Expert Stakeholder Opinions In Kidney Placement, Mukund Telukunta, Sukruth Rao, Gabriella Stickney, Venkata Sriram Siddardh Nadendla, Casey I. Canfield

Computer Science Faculty Research & Creative Works

Modern kidney placement incorporates several intelligent recommendation systems which exhibit social discrimination due to biases inherited from training data. Although initial attempts were made in the literature to study algorithmic fairness in kidney placement, these methods replace true outcomes with surgeons' decisions due to the long delays involved in recording such outcomes reliably. However, the replacement of true outcomes with surgeons' decisions disregards expert stakeholders' biases as well as social opinions of other stakeholders who do not possess medical expertise. This paper alleviates the latter concern and designs a novel fairness feedback survey to evaluate an acceptance rate predictor (ARP) …

Algorithms For Coordinating Multiple Autonomous Vehicles Under Various Constraints With Emphasis On Workload Balancing, Abhishek Patil

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

This dissertation focuses on developing algorithms to solve the problem of coordinating multiple autonomous vehicles under various constraints, aiming to produce practical solutions for real-world applications. Built upon three journal publications addressing two coordination-related problems in different domains, this research document tackles the challenges of heterogeneity constraints and cable entanglement issues encountered by autonomous vehicle systems.

The first problem tackles task allocation and path planning for heterogeneous ground mobile vehicles operating in a 2D environment with asymmetric travel costs. By enhancing previous Primal-Dual approximation heuristic methods, novel techniques are introduced to manipulate dual variables and achieve balanced workload distribution, ultimately …

การลดของเสียจากรูพรุนของผลิตภัณฑ์ถังเก็บน้ำพลาสติกด้วยวิธี ซิกซ์ ซิกมา, ปณธร ก้านแก้ว

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ถังเก็บน้ำพลาสติกประเภทโพลีเอทิลีน ผลิตโดยเครื่องจักรผลิตแบบหมุน ลดความผิดพลาดจาการเกิดของเสียประเภทรูพรุนในผลิตภัณฑ์ถังเก็บน้ำพลาสติกที่มีขนาดรูพรุนใหญ่กว่า 1 เซนติเมตร หรือ ขนาดรูพรุน 0.5 เซนติเมตร มีการกระจายตัวเกินกว่า 15 เซนติเมตร พบว่าผลิตภัณฑ์ถังเก็บน้ำพลาสติกรุ่น B002 มีของเสียสูงที่สุดที่ร้อยละ 21 ส่งผลให้เกิดมูลค่าการเสียโอกาสกว่า 21,972 บาท/เดือน การเกิดของเสียรูพรุนเกิดขึ้นในกระบวนการเผาแม่แบบ ใช้หลักการและแนวคิด ซิกซ์ ซิกมา ประยุกต์ในการปรับปรุงกระบวนการ ประกอบด้วย 5 ส่วน (D-M-A-I-C) ได้แก่ ขั้นตอนการนิยามปัญหาพบรูพรุนที่ตำแหน่ง 1. ด้านบน 2. ด้านล่าง และ 6. ด้านหลัง ขั้นตอนการวัดเพื่อกำหนดสาเหตุของปัญหาสามารถระบุปัจจัยได้ 4. ปัจจัย ได้แก่ อุณหภูมิ ระยะเวลา ความแรงหัวพ่นไฟและ วิธีการ ขั้นตอนการวิเคราะห์สาเหตุของปัญหาพิจารณาค่าที่ได้จากแบบจำลองที่มีนัยสำคัญโดยมีทั้งสิ้น 16การทดลองค่าความน่าเชื่อถือของแบบจำลองสูงสุดอยู่ที่ร้อยละ 84.76 ขั้นตอนการปรับปรุงแก้ไขกระบวนการนำค่าใช้โปรแกรมมินิแทบหาค่าปัจจัยที่ดีที่สุดทำการและทำการทดลอง และขั้นตอนการควบคุมกระบวนการผลิตสร้างวิธีการทำงานและใช้แผนภูมิควบคุมในการติดตามกระบวนการ ผลหลังจากการปรับปรุงกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ถังเก็บน้ำพลาสติก พบจำนวนของเสียสามารถลดลงทั้งหมดร้อยละ 21 ไม่พบของเสียจากข้อบกพร่องรูพรุนของผลิตภัณฑ์ถังน้ำพลาสติกรุ่น B002

การประยุกต์เทคนิคเหมืองข้อความเพื่อตรวจจับความผิดพลาดในแบบฟอร์มคำขอผลิตชิ้นงานทางวิศวกรรม, โยทะกา เสนีย์วงศ์ ณ อยุธยา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ที่มีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว การจัดทำแบบฟอร์มคำขอสร้างผลิตภัณฑ์ (Engineering Build Request หรือ EBR) ที่ถูกต้องแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญต่อการรักษาคุณภาพของผลิตภัณฑ์และการเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการผลิต ข้อผิดพลาดในเอกสารเหล่านี้อาจส่งผลให้เกิดความเสียหายทางการเงิน เช่น ค่าปรับหรือการยกเลิกโครงการ การวิจัยนี้มีเป้าหมายเพื่อปรับปรุงกระบวนการตรวจสอบข้อผิดพลาดใน EBR โดยประยุกต์ใช้เทคนิคการทำเหมืองข้อความ(Text Mining)ผ่านโปรแกรมไพทอน (Python) พร้อมทั้งผสานเทคโนโลยีการรู้จำตัวอักษร (Optical Character Recognition: OCR) และกระบวนการประมวลผลข้อความอัตโนมัติ วิธีการศึกษาประกอบด้วยการเปรียบเทียบประสิทธิภาพของผู้ตรวจสอบเอกสารกับโปรแกรมอัตโนมัติโดยใช้การทดสอบ t-test แบบจับคู่ ผลการศึกษาพบว่า ระยะเวลาในการตรวจสอบของโปรแกรมอัตโนมัติ แตกต่างกันยังมีนัยสำคัญ (P-value < 0.001) เมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มผู้ตรวจสอบ โดยค่าเฉลี่ยระยะเวลาของโปรแกรมอัตโนมัติ คือ 0.0035 นาที และของผู้ตรวจสอบประมาณ 30 นาทีโดยเฉลี่ย และค่าความแม่นยำ (% Accuracy) ของโปรแกรมอัตโนมัติอยู่ที่ 99.48% และของผู้ตรวจสอบคือ 92.61%, 92.64% และ 92.72% ตามลำดับ จากการศึกษานี้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพและลดระยะเวลาในการตรวจสอบเอกสารได้ ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนและระยะเวลาการผลิตได้ดีขึ้น

Virtual Reality Of Labless Welding For Next Industrial Training, Suphakit Anonglekha

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This research introduces an innovative Virtual Reality (VR) application designed to educate users on Welding operations. Its main goals include creating a realistic and immersive learning environment that is also safe. The development process involved the integration of multiple technologies, leveraging the Unity engine and 3D sculpting, all based on extensive research. With all of the type of weld works found in the welding laboratory represented, except the workpiece and electrode material, the VR application accuracy rating is calculated to 94%. The study's significance lies in its contribution to virtual education, especially in fields that require hands-on experience. The VR …

การจัดเส้นทางการเดินรถที่มีหลายจุดกระจายสินค้าโดยพิจารณารอบเวลาการวางแผน, วัสพล ตรีธนวัต

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การศึกษานี้มุ่งเน้นการแก้ปัญหาการจัดส่งอาหารแบบพลวัต โดยที่คำสั่งซื้อเข้ามาในระบบแบบพลวัตและต้องจัดส่งถึงลูกค้าภายในกรอบเวลาที่กำหนด โดยใช้ยานพาหนะที่มีความจุจำกัดสำหรับการจัดส่ง เป้าหมายหลักคือการลดระยะทางในการขนส่งทั้งหมดให้น้อยที่สุด พร้อมกับตอบสนองความต้องการของลูกค้าได้ทันเวลา ผู้เขียนได้นำเสนอวิธีการแก้ปัญหาที่ประกอบด้วย 2 ขั้นตอนหลัก คือ 1. การจัดกลุ่มคำสั่งซื้อ คือทำการจัดกลุ่มคำสั่งซื้อตามเวลาที่คำสั่งซื้อเข้ามาและกรอบเวลาการจัดส่ง และ 2. การปรับเส้นทางสำหรับแต่ละกลุ่มคำสั่งซื้อ จะทำการคำนวณเส้นทางการจัดส่งที่เหมาะสมที่สุด โดยใช้โมเดลปัญหาการจัดเส้นทางการขนส่งแบบมีกรอบเวลา วิธีการนี้ได้รับการประเมินโดยการทดลอง ซึ่งแสดงให้เห็นว่ากรอบเวลาการตัดสินใจ หรือช่วงเวลาที่ใช้ในการจัดกลุ่มคำสั่งซื้อ มีผลกระทบต่อผลลัพธ์ หากกรอบเวลาการตัดสินใจแคบลง จะต้องใช้จำนวนยานพาหนะที่มากขึ้นเมื่อเทียบกับกรอบเวลาที่กว้างขึ้น แต่จะช่วยลดเวลาเฉลี่ยที่ลูกค้าต้องรอได้ ในขณะที่กรอบเวลาที่กว้างขึ้น ช่วยให้สามารถรวมคำสั่งซื้อหลายรายการไว้ในเส้นทางการจัดส่งเดียวกันได้มากขึ้น ซึ่งอาจลดต้นทุนระยะทางการเดินทางลงได้ อย่างไรก็ตาม หากกรอบเวลากว้างเกินไป อาจส่งผลให้ระยะทางเพิ่มขึ้น เนื่องจากช่วงเวลาระหว่างการตัดสินใจและเวลาจัดส่งที่กำหนดไว้น้อยเกินไป จนทำให้เกิดการเพิ่มรอบขนส่งอาหาร

การจัดสมดุลสายการประกอบแบบขนานหลายวัตถุประสงค์ที่ทำงานโดยพนักงานหลายทักษะและหุ่นยนต์, ธนภัทร์ จิตรศรีศักดา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การจัดสมดุลสายการประกอบแบบขนานที่ประกอบด้วยพนักงานปกติ ผู้พิการ ผู้สูงอายุ และหุ่นยนต์ Cobot โดยการพิจารณาทุกฟังก์ชันวัตถุประสงค์ไปพร้อมๆกันจัดเป็นปัญหาเอ็นพีแบบยาก (NP-Hard) ที่มีความยุ่งยากและซับซ้อนของปัญหาดังนั้น จึงต้องพิจารณาใช้วิธีการแก้ปัญหาแบบฮิวริสติก (Heuristic) และเมตาฮิวริสติก (Meta-Heuristic) มาช่วยในการแก้ปัญหา งานวิจัยนี้ได้มีการนำเสนอพนักงานหลายทักษะซึ่งจะมีข้อจำกัดแตกต่างกันไป โดยจะมีพนักงานปกติ พนักงานผู้พิการ และพนักงานผู้สูงอายุ เพื่อจะดูว่าการใช้พนักงานประเภทต่างๆจะมีผลกระทบต่อประสิทธิภาพของสายการประกอบอย่างไร งานวิจัยนี้ใช้วิธีเชิงพันธุกรรมแบบการจัดลำดับที่ไม่ถูกครอบงำในการพัฒนาหาคำตอบของฟังก์ชันวัตถุประสงค์ ซึ่งเป็นการจำลองสายการประกอบโดยฟังก์ชันวัตถุประสงค์ประกอบด้วย 1) ประสิทธิภาพของสายการประกอบมากที่สุด 2) พลังงานไฟฟ้าที่หุ่นยนต์หรือ Cobot ใช้ในการทำงานน้อยที่สุด และ 3) ความแตกต่างด้านการใช้พลังงานของพนักกงงานน้อยที่สุด ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการใช้ Cobot สามารถลดภาระงานของพนักงาน โดยเฉพาะงานที่ต้องการความแม่นยำหรือทักษะเฉพาะทาง และเพิ่มความยืดหยุ่นให้กับสายการประกอบ นอกจากนี้ การกระจายภาระงานระหว่าง Cobot และพนักงานจะช่วยลดการใช้พลังงานเฉลี่ยต่อ Cobot และทำให้การใช้งานพลังงานของพนักงานมีความสมดุลมากขึ้น ส่งผลให้ความแปรปรวนของภาระงานลดลง และการจัดสมดุลพลังงานในสายการประกอบมีความสมดุลมากขึ้น กล่าวโดยสรุปก็คือ Cobot มีบทบาทสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพและความยืดหยุ่นของสายการประกอบ พร้อมช่วยลดข้อจำกัดด้านแรงงานและพลังงานได้อย่างชัดเจน

Virtual Reality Of Labless Machining For Next Industrial Training, Ravee Bunduwongse

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This study aims to utilize Virtual Reality (VR) technology to develop an industrial training application with content focusing on Machining operation using lathe machine. The focus of the study is to present the content being taught in manufacturing laboratory classes about lathe machining operations in the virtual world. Development tools include Unity game engine and 3D modeling using Blender. Machining operations demonstrated within this application includes turning, facing, chamfering, grooving, internal and external threading. With 17 out of 18 operations represented in accordance to the actual teaching material, with only external threading deviating from applying threading using the lathe machine …

Co-Evolving Multi-Agent Transfer Reinforcement Learning Via Scenario Independent Representation, Ayesha Siddiqua

Graduate Theses/Dissertations

Multi-Agent Reinforcement Learning (MARL) addresses complex tasks involving cooperation and competition among agents, training them to develop optimal policies for collective goals. However, facilitating simultaneous learning for multiple agents is challenging because the complexity increases rapidly with the number of agents. Current methods encompass a variety of centralized, decentralized, semi-centralized, and hybrid approaches to balance the trade-offs between computational efficiency, scalability, and coordination in MARL. In this study, I employed a centralized training with semi-centralized execution (CTSCE) framework, utilize both local observations from agents and abstracted global observations to effectively train agents in cooperative environments. Additionally, earning complex, domain-specific tasks …