I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.  14 ,   No .   6 ,  Dec em b er   20 24 ,   p p .   6 2 7 9 ~ 6 2 8 6   I SS N:  2 0 8 8 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 14 i 6 . p p 6 2 7 9 - 6 2 8 6          6279       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Strategic pla n t  m a intenance pla nni ng  in  a g ricultur e  by   integra ting lea n  p rinciples a nd  opti miza tion       G a y us   Sim a rma t a 1 ,   Sa ib Su wilo 2 ,   O pim   Sa lim   Sito m pu l 3 ,   Su t a rm a n 2   1 D o c t o r a l   S t u d y   P r o g r a m   i n   M a t h e ma t i c s ,   F a c u l t y   o f   M a t h e ma t i c s  a n d   N a t u r a l   S c i e n c e s,  U n i v e r s i t a s S u ma t e r a   U t a r a ,   M e d a n ,   I n d o n e si a   2 D e p a r t me n t   o f   M a t h e m a t i c s ,   F a c u l t y   o f   M a t h e mat i c s ,   U n i v e r si t a s   S u m a t e r a   U t a r a ,   M e d a n ,   I n d o n e s i a   3 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   I n f o r ma t i o n   o f   Te c h n o l o g y ,   U n i v e r s i t a s   S u m a t e r a   U t a r a ,   M e d a n ,   I n d o n e s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   1 0 ,   2 0 2 4   R ev is ed   J u l 1 3 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Au g   6 ,   2 0 2 4       Op e ra ti o n a l  p lan n i n g   wi th i n   a g ri c u lt u ra l  p r o d u c ti o n   sy ste m s  p lay s  a   p iv o ta l   ro le  in   fa c il it a ti n g   fa rm e rs'   d e c isio n - m a k i n g   p ro c e ss e s.  Th is  stu d y   in tro d u c e s   a   n o v e l  m a th e m a ti c a l  m o d e l  a ime d   a t  o p t imiz in g   p lan t  m a in te n a n c e   p lan n in g   th ro u g h   th e   e fficie n t  a ll o c a ti o n   o f  lab o r ,   o p ti m a l  u ti li z a ti o n   o f  m a c h in e ry ,   a n d   stra teg ic  sc h e d u l in g .   Util izi n g   m ix e d   in teg e r  n o n - li n e a r  p r o g ra m m in g   (M INLP ),   t h e   m o d e l  in teg ra tes   lea n   p ri n c ip les   t o   m in imiz e   wa ste   a n d   imp ro v e   o p e ra ti o n a l  e fficie n c y .   Th e   p rima ry   c o n tri b u t io n s  o f  th is  stu d y   in c lu d e   th e   d e v e lo p m e n t   o f  a   c o m p re h e n siv e   m a in ten a n c e   p lan n i n g   m o d e l,   th e   a p p li c a ti o n   o f   a d v a n c e d   m a th e m a ti c a l  tec h n iq u e s  in   a g ricu lt u r e ,   a n d   t h e   e n h a n c e m e n t  o f  re so u rc e   a ll o c a ti o n   stra teg ies .   Th e   re su lt s  d e m o n stra te  sig n ifi c a n t  imp ro v e m e n ts  in   m a in ten a n c e   tas k   sc h e d u li n g ,   re d u c e d   d o wn t ime ,   a n d   e n h a n c e d   p r o d u c t iv it y ,   u lt ima tely   c o n tri b u ti n g   t o   s u sta in a b le   fa rm in g   p ra c ti c e s  a n d   fo o d   se c u rit y .   T h is  m o d e l  se rv e s  a s  a   stra teg ic  d e c isio n - su p p o rt   to o l   fo r   fa rm e rs,  e n a b li n g   d a ta - d riv e n   p lan n in g   a n d   re so u rc e   u ti li z a ti o n   to   a c h iev e   b o t h   sh o rt - term   e fficie n c y   a n d   lo n g - term   a g ricu lt u ra l   v iab il it y .   K ey w o r d s :   Ag r icu ltu r al  s y s tem s   L ea n   p r in ci p les   Mix ed   in teg er   n o n - lin ea r   p r o g r a m m in g   Op tim izatio n   Plan t m ain ten an ce   p lan n in g   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Saib   Su wilo   Dep ar tm en t o f   Ma th em atics,  Facu lty   o f   Ma th e m atics,  Un iv er s itas   Su m ater a  Utar a   J l.  Dr .   T .   Ma n s u r   No .   9 ,   Me d a n ,   No r th   Su m atr a  2 0 1 5 5 ,   I n d o n esia   E m ail:  s aib @ u s u . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   Ag r icu ltu r al  p r o d u ctio n   p r esen ts   f ar m er s   with   n u m er o u s   ch allen g es,  s u ch   as  r eso u r ce   allo ca tio n ,   p lan tin g   tim in g ,   m ain ten an ce   o p er atio n s ,   an d   h ar v esti n g ,   all   o f   wh ich   s ig n if ican tly   im p ac t   cr o p   q u ality ,   y ield ,   an d   r eso u r ce   u tili za tio n .   R ed u cin g   r eso u r ce   c o n s u m p tio n   wh ile  p r o m o tin g   s u s tain ab le  ag r i cu ltu r al  p r ac tices is   ess en tial  f o r   b o t h   ec o n o m i c  an d   en v ir o n m e n tal  r ea s o n s .   T h u s ,   i n f o r m ed   d ec is io n - m ak in g   r e g ar d in g   ag r icu ltu r al  p r o d u ctio n   an d   y ield   o p tim izatio n   is   cr u cial  f o r   ac h iev in g   th ese  g o als  [ 1 ] ,   [ 2 ] .   At  th e  h ea r t  o f   ag r icu ltu r al  s u cc ess   lies   o p er atio n al  p lan n in g ,   p r o v i d in g   a   s tr u ctu r ed   f r am ewo r k   f o r   o p tim izin g   r eso u r ce s ,   m an ag in g   r is k s ,   a n d   e n h an ci n g   ef f icien c y .   B y   s y s tem atica lly   o r g an izin g   ac tiv ities ,   allo ca tin g   r eso u r ce s ,   an d   an ticip atin g   ch allen g es,  o p er a tio n al  p lan n in g   en ab les  f ar m er s   to   m ak e  in f o r m ed   d ec is io n s   th r o u g h o u t  th e   p r o d u ctio n   cy cle.   T h e  i n teg r atio n   o f   d ata - d r i v en   a n aly s is ,   p r o ac tiv e   r is k   m an ag em e n t,  an d   in n o v ativ e   tech n o lo g ies  with in   o p er atio n al  p lan n in g   n o t  o n ly   im p r o v es  p r o d u ctiv ity   b u t  also   p r o m o te s   s u s tain ab ilit y   an d   r esil ien ce   in   ag r icu ltu r al  s y s te m s ,   co n tr ib u tin g   to   lo n g - ter m   v iab ilit y   an d   g lo b al  f o o d   s ec u r ity   [ 3 ] .   T h e  ag r icu ltu r al  p r o d u ctio n   p r o ce s s   ca n   b e  d iv id ed   in t o   th r ee   p r im ar y   s tag es:  s o win g ,   p lan t  cu ltiv atio n ,   an d   h ar v esti n g .   E ac h   s tag e  r eq u ir es  m eticu lo u s   p lan n in g   an d   r eso u r ce   a llo ca tio n   to   en s u r e  o p tim al  cr o p   g r o wth   a n d   y iel d .   Prio r itizin g   p lan t  m ai n ten a n ce   ef f o r ts   is   cr u cial  f o r   f ac ilit atin g   o p tim al  p lan t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b e r   20 24 :  6 2 7 9 - 6 2 8 6   6280   g r o wth   an d   p r o d u ctiv ity ,   th er eb y   en s u r in g   f av o r ab le  o u tco m es.  E f f ec tiv e  m ain ten an ce   p lan n in g   h el p s   m ain tain   eq u ip m en t f u n ctio n al ity   an d   ef f icien cy ,   wh ic h   is   ess en tial f o r   u n in te r r u p te d   ag r ic u ltu r al  o p e r atio n s .   T h is   s tu d y   in tr o d u ce s   a  n o v el  m ath em atica l  m o d el  d esig n e d   to   o p tim ize  p lan t  m ai n ten an ce   p lan n in g   with in   ag r icu ltu r al  p r o d u ctio n   s y s tem s .   T r ad itio n al  a p p r o ac h es  to   m ain te n an ce   p lan n in g   o f ten   lack   p r ec is io n   an d   a d ap tab ilit y ,   lim itin g   th eir   ef f ec tiv e n ess .   Ou r   p r o p o s ed   m o d el  in teg r ates  ad v a n ce d   m at h em atica l   tech n iq u es  with   d o m ain - s p e cif ic  k n o wled g e ,   p r o v id in g   a  co m p r e h en s iv e  f r a m ewo r k   f o r   m ain te n an ce   s ch ed u lin g .   B y   c o n s id er in g   f ac to r s   s u ch   as  eq u ip m en t  u s ag e  p atter n s ,   m ai n ten an ce   c o s ts ,   an d   p r o d u ctio n   s ch ed u les,  th e  m o d el  en ab les  s tr ateg ic  p lan n in g   o f   m ain te n an ce   ac tiv ities   to   m in im ize  d o wn tim e,   r ed u ce   co s ts ,   an d   m ax im ize  o v er all  p r o d u ctiv ity   [ 4 ] – [ 6 ] .   R ep r esen tin g   a  s ig n if ican t  ad v an ce m e n t  in   ag r icu ltu r al  o p er atio n s   m an ag em e n t,  o u r   in n o v ativ e   m ath em atica l  m o d el  alig n s   with   th e   s p ec if ic  r e q u ir em e n ts   a n d   c o n s tr ain ts   o f   ag r icu ltu r al  p r o d u ctio n   s y s tem s .   B y   o f f er in g   d ec is io n - m ak er s   i n s ig h ts   in to   th e  tim in g   a n d   p r io r itizatio n   o f   m ain ten a n ce   ta s k s   [ 7 ] ,   th e   m o d el  f ac ilit ates  p r o ac tiv e  in ter v e n tio n s   to   p r ev en t  b r ea k d o wn s   an d   en s u r e  s m o o th   f a r m in g   o p e r atio n s .   Ultim ately ,   th e  m o d el  aim s   to   en h an ce   th e  ef f icien cy   an d   s u s tain ab ilit y   o f   ag r icu ltu r al  ac tiv ities ,   co n tr ib u tin g   to   th e   b r o ad e r   g o als o f   s u s tain ab le  f a r m in g   an d   f o o d   s ec u r it y .   Desp ite  th e  cr itical  r o le  o f   o p er atio n al  p la n n in g   in   p lan t  m ain ten an ce ,   s ch o lar ly   liter at u r e  o n   th is   s u b ject  r em ain s   lim ited .   T h is   p ap er   ad d r ess es  th is   g ap   b y   p r o p o s in g   an   o p tim izatio n - b ased   ap p r o ac h   to   s o lv in g   p lan t  m ain ten a n ce   p lan n in g   c h allen g es  th r o u g h   th e  d ev elo p m e n t  o f   a  co m p r eh en s iv e  p la n t   m ain ten an ce   p lan n in g   m o d el.   L ev er ag i n g   m ix ed - i n teg er   n o n lin ea r   p r o g r am m in g   ( M I NL P)  tech n iq u es,   th e   p r o p o s ed   m o d el  o p tim izes  r eso u r ce   allo ca tio n   an d   s ch ed u lin g   f o r   p la n t  m ain ten an ce   ac tiv ities ,   th er eb y   en h an cin g   a g r icu ltu r al   p r o d u ctiv ity   an d   s u s tain ab ilit y .   O u r   m o d el  p r o v id es  a  s tr ateg ic  to o l  f o r   f ar m er s ,   allo win g   th em   to   m ak e   d at a - d r iv en   d ec is io n s   t h at  s u p p o r t  b o th   s h o r t - te r m   e f f icie n cy   a n d   lo n g - ter m   ag r icu ltu r al  v ia b ilit y .       2.   T H E   CO M P RE H E NS I VE   T H E O RE T I CA L   B ASI S   T h e  liter atu r e  o n   o p er atio n a l  p lan n in g   f o r   p la n t  m ain te n an ce   r em ai n s   r elativ ely   li m ited ,   with   ex is tin g   s tu d ies  p r im ar ily   f o c u s in g   o n   p h y s io lo g ical,   c h em ical,   an d   p h y s ical  asp ec ts   o f   p lan t  g r o wth   a n d   m ain ten an ce .   Ho wev er ,   th es e  s tu d ies  ty p ically   lac k   em p h asis   o n   waste  r e d u ctio n   o r   co m p r eh en s iv e  o p er atio n al   p lan n in g   an d   s ch ed u lin g   f o r   d iv e r s e  p lan t   m a in ten an ce   task s .   Sev e r al  wo r k s   h av e   ad d r ess ed   r eso u r ce   o p tim izatio n   in   ag r ic u ltu r al  co n te x ts .   Fo r   in s tan ce ,   Gu o   et  a l.   [ 8 ]   p r esen ted   a   m ath em atica l  m o d el   f o r   o p tim izin g   wate r   co n s u m p tio n ,   wh ile   Ad h am   et  a l.   [ 9 ]   ex p lo r ed   th e  u s e  o f   r ain wate r   to   en h an ce   p lan t   wate r   u s ag e  ef f icien cy .   Ad d itio n ally ,   th e  s tu d ies   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ]   d elv e d   in to   m o d elin g   p er is h ab le  b io lo g ica l   co n d itio n s   an d   d ec is io n - m a k in g   r eg ar d in g   ce r ea l c r o p s ,   s u g a r   b ee t,  an d   v eg eta b les,  r esp ec tiv ely .   Fu r th er   s tu d ies  h av e  f o cu s ed   o n   p r o d u ctio n   p lan n in g   an d   o p tim izatio n .   C aix eta - Fil h o   [ 1 2 ]   p r o p o s ed   a  m o d el  f o r   s ch ed u lin g   citr u s   f r u its ,   wh ile   B is was  an d   Pal   [ 1 3 ]   d e v elo p ed   c r o p   p la n n in g   m o d els  aim ed   at  m in im izin g   in p u ts   an d   o p er a tin g   tim e.   Mo r eo v er ,   o p er ati o n al  r esear ch   tech n iq u es  h av e  b ee n   u tili ze d   to   o p tim ize  h ar v est  q u an tity   a n d   y ield ,   as  d em o n s tr ated   b y   s t u d ies   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ] .   Desp ite  th ese  co n tr ib u tio n s ,   th e   in teg r atio n   o f   lean   m a n u f ac t u r in g   ( L M)   p r in cip les  in to   cr o p   m ain ten a n ce   task s   h as   b ee n   lar g ely   o v e r lo o k e d   [ 1 6 ] – [ 1 8 ] .   So lan o   et  a l.   [ 4 ]   n o ted   th e  ab s en ce   o f   to o ls   f o r   f ar m   m an a g em en t  a k in   to   t h o s e  u s ed   in   o th er   in d u s tr ies,  p r esen tin g   a n   o p p o r tu n ity   to   lev e r ag e  L M  p r in cip les f o r   waste  r ed u ctio n .   Mo r eo v er ,   r ec en t  s tu d ies  h a v e   h ig h lig h te d   th e  p o ten tial  o f   c o m b in in g   o p tim izatio n   tech n i q u es  with   L M  m eth o d o lo g ies  t o   e n h a n ce   ag r icu ltu r al  p r o ce s s es.  Fo r   ex am p le,   th e   s tu d ies   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ]   ad d r ess ed   ch allen g es  in   ag r icu ltu r al  p r o d u ctio n   s y s tem s   s u ch   as  r o ck   r em o v al  o p er atio n s ,   p la n tin g ,   an d   ir r ig atio n .   Th e   s tu d ies   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ]   f o c u s ed   o n   waste  r ed u ctio n   s tr ateg ies  in   h ar v esti n g   o p er atio n s ,   u n d er s co r in g   t h e  im p o r tan ce   o f   m in im izin g   co s ts   ass o ciate d   with   waste.   Fu r th er m o r e ,   th er e   h as  b ee n   a   g r o win g   in ter est  in   a p p ly in g   I n d u s tr y   4 . 0   tech n o lo g ies  to   a g r icu ltu r al   p r o ce s s es,  with   r esear ch er s   e x p lo r in g   way s   to   en h an ce   ef f icien cy   an d   co n tr o l  s y s tem s .   R o s ales   et  a l.   [ 2 3 ]   in v esti g ated   th e  ap p licatio n   o f   L ea n   m eth o d s   in   h o r ticu lt u r al  s u p p ly   ch ai n s ,   wh ile   th e  s tu d ies   [ 2 4 ] ,   [ 2 5 ]   p r o p o s ed   d if f er e n tiated   lean   im p lem en tatio n   f r a m ewo r k s   ta ilo r ed   to   s m all  an d   m ed iu m   f ar m s .   T h ese  s tu d ies   h ig h lig h t  t h e  p o ten tial  o f   in t eg r atin g   m o d er n   tech n o lo g ies  an d   m a n ag em e n t  m eth o d o l o g ies  to   o p tim ize   ag r icu ltu r al  o p er atio n s   an d   e n h an ce   s u s tain ab ilit y .   I n   s u m m ar y ,   wh ile  s ig n if ican t  p r o g r es s   h as  b ee n   m ad e  in   ad d r ess in g   v ar io u s   asp ec ts   o f   ag r icu ltu r al  p r o d u ctio n   an d   m ain ten an ce ,   th er e  r em ain s   a  n ee d   f o r   f u r t h er   in teg r atio n   o f   o p tim izatio n   tec h n iq u es,   L M  p r in cip les,  a n d   a d v an ce d   tech n o lo g ies  t o   ac h iev e  s u s tain ab le  a n d   ef f icien t  ag r icu ltu r al  s y s tem s .   T h is   p ap er   aim s   to   c o n t r ib u te  to   th is   ev o lv in g   f iel d   b y   p r o p o s in g   a   co m p r eh e n s iv e  ap p r o ac h   th a t  co m b in es  MI NL P  with   L M  p r in cip les  to   o p tim ize  r eso u r ce   allo ca tio n ,   m in im ize  co s ts ,   an d   im p r o v e  o p er atio n al  e f f icien cy   i n   p lan t  m ain ten an ce   p la n n in g .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         S tr a teg ic  p la n t m a in ten a n ce   p la n n in g   in   a g r icu ltu r e  b y  in te g r a tin g   lea n   …   ( Ga yu s   S ima r ma ta )   6281   3.   M E T H O D   T h e  co n ce p tu al  f r a m ewo r k   o f   a  m ath em atica l  m o d el  f o r   p l an t  m ain ten an ce   p lan n i n g   in v o lv es  th e  in teg r atio n   o f   v ar io u s   elem en t s   an d   co n s tr ain ts   to   d ev elo p   d ec is io n   v ar iab les  f o r   m ain te n a n ce   o p er atio n s .   T h e  m o d el  aim s   to   o p tim ize  m ai n ten an ce   ac tiv ities ,   r eso u r ce   al lo ca tio n ,   an d   s ch ed u lin g   to   e n s u r e  th e  r eliab ilit y   an d   p er f o r m an ce   o f   p lan t  eq u ip m en t.  T h e  p r o p o s ed   co n ce p tu al  f r am ew o r k   d r aws   o n   m ath em atica l   o p tim izatio n   p r in cip les  to   g u id e  th e  d ev elo p m e n t  o f   d ec i s io n   v ar iab les  an d   co n s tr ain t s   f o r   m ain ten an ce   p lan n in g .   Ad d itio n ally ,   th e   in t eg r atio n   o f   lean   p r in ci p les  an d   o p tim izatio n   i n   a g r icu ltu r al   p r o d u ctio n   s y s tem s   o f f er s   a  co n ce p tu al  m o d el  f o r   th e  co n s tr u ctio n   o f   a  m ath e m atica l  m o d el,   em p h asizin g   t h e  n ee d   to   co n s id er   waste  p r o d u cts,  s u s tain ab ilit y ,   an d   ag r icu ltu r al  o p er atio n s   in   th e  d ev elo p m e n t  o f   d ec i s io n   v ar iab les  an d   o b jectiv e  f u n ctio n s .   T h e   co n ce p tu al  f r a m ewo r k   also   c o n s id er s   th e  u tili za tio n   o f   m at h e m atica l  m o d els  an d   co m p u ter   s im u latio n s   to   s u p p o r t  ef f ec tiv e  r eso u r ce   allo ca tio n   an d   d ec is io n - m ak in g   in   d is ea s e  d y n am ics,   h ig h lig h tin g   th e  r elev a n ce   o f   m ath em atica l  m o d elin g   in   in f o r m in g   m ai n ten an ce   p lan n in g   d ec is io n s .   Ad d itio n ally ,   th e   in teg r atio n   o f   m ain ten an ce   an d   p r o d u ctio n   p la n n in g   in   th e  co n ce p tu al  f r am ewo r k   em p h asizes  th e  d ev elo p m en t   o f   a  co s t - b ased   m o d el  f o r   in teg r ated   p lan n in g ,   e n s u r in g   th at  m ain ten an ce   s tr ateg ies ar e  ef f ec tiv ely   in co r p o r ated   in t o   p r o d u ctio n   co n tr o l.   T h e  u tili za tio n   o f   m ix e d   i n teg er   n o n lin ea r   p r o g r am m in g   ( MI NL P)  p r o v id es  a   p o wer f u l   f r am ewo r k   f o r   en ca p s u latin g   th e  in tr icac i es o f   p lan n in g   in   v ar io u s   d o m ain s .   MI NL P h as b ee n   ap p lied   to   ad d r ess   co m p le x   s ch ed u lin g ,   co n tr o l,  an d   o p tim izatio n   ch allen g es  in   d iv er s e  f ield s ,   in clu d in g   c h em ical  p r o ce s s es,  m an u f ac tu r in g ,   en er g y ,   an d   i n f r astru ctu r e   p lan n in g .   T h e   i n teg r atio n   o f   MI NL P  en a b les  d ec is io n - m a k er s   to   co n s id er   d is cr ete  a n d   c o n tin u o u s   v a r iab les,  n o n lin ea r   r el atio n s h ip s ,   an d   in teg er   co n s tr ain ts ,   o f f er i n g   a   co m p r eh e n s iv e  ap p r o ac h   t o   ad d r ess in g   p lan n in g   co m p lex ities .   MI NL P  p r esen ts   a  co m p lex   o p tim izatio n   p ar a d ig m   wh e r e in   ce r tain   v ar ia b les  ar e  co n s tr ain ed   to   ass u m e  in teg er   v alu es,  wh ile   b o th   t h e  o b jectiv e  f u n ctio n   an d   th e   f ea s ib le  r e g io n   ar e  d elin ea ted   b y   n o n lin ea r   f u n ctio n s .   T h is   o p tim izatio n   tech n iq u e  f in d s   ex ten s iv e  u tili ty   ac r o s s   v ar io u s   d o m ai n s ,   en co m p ass in g   in d u s tr ial  p r o ce s s es,  f in an cia l  o p er atio n s ,   s cien tific   m a n a g em en t,  en g in ee r in g   en d ea v o r s ,   an d   o p er atio n s   r esear ch .   I n teg er   v ar ia b les  s er v e  to   m o d el  lo g ical   r elatio n s h ip s ,   f ix ed   co s ts ,   p iece wis e  lin ea r   f u n ctio n s ,   j o in t   co n s tr ain ts ,   an d   in d iv is ib le  r eso u r ce s ,   th u s   a d d in g   a  la y er   o f   in tr icac y   to   th e  o p t im izatio n   p r o ce s s .   C o n cu r r en tly ,   n o n lin ea r   f u n cti o n s   ar e   in d is p en s ab le   f o r   ac c u r ately   ca p tu r in g   p h y s ical  p r o p er ties ,   co v ar ian ce ,   an d   ec o n o m ies o f   s ca le.   MI NL Ps   co n s titu te  a  f o r m id a b le  class   o f   o p tim izatio n   ch all en g es  o win g   to   t h e  co n f lu en ce   o f   in teg er   v ar iab le  o p tim izatio n   a n d   n o n lin ea r   f u n ctio n   s o lv i n g .   T h is   m o d elin g   p a r ad ig m   is   u b iq u ito u s   in   o p tim izatio n ,   en ca p s u latin g   n o n lin ea r   p r o g r am m in g   ( NL P)  an d   m ix e d - in t eg er   lin ea r   p r o g r am m i n g   ( MI L P)  as  co n s titu en t  s u b p r o b lem s .   E x p r ess in g   MI N L P su cc in ctly ,   it m ay   b e  r ep r e s en ted   as ( 1 ) .     Min im ize    ( )   with   co n s tr ain t    ( ) ≤ 0   ∈   ∈ ℤ , ∀ ∈     ( 1 )     I n   th e   co n tex t  wh e r e  : ℝ → ℝ   an d   : →   r ep r esen t   d o u b ly   d if f e r en tia b le  co n tin u o u s   f u n ctio n s ,     ⊂ ℝ   d en o tes  a   f in ite  p o ly h e d r al  s et,   an d   ⊆ { 1 , 2 , ⋯ , }   s ig n if ies  a  s et  co m p r is in g   in d ices  o f   in te g er   v ar iab les,  it  is   e v id en t   th at   m a x im izatio n ,   al o n g   with   m o r e  g en er al  co n s tr ain ts   s u ch   as  s i m ilar ity   co n s tr ain ts ,   o r   lo wer   an d   u p p er   b o u n d s   ≤ ( )   ,   ar e  p er tin en t c o n s id er atio n s .   Pro b lem   ( 1 )   em er g es  as  an   NP - h ar d   c o m b in ato r ial  ch all en g e,   o win g   to   its   in clu s io n   o f   MI L P,   co n s eq u en tly   n ec ess itatin g   tr av er s al  th r o u g h   a  co n s id er ab ly   v ast  s ea r ch   tr ee   f o r   s o lu t io n   d eter m in atio n .   Mo r eo v er ,   n o n co n v ex   in te g er   o p tim izatio n   p r o b lem s   ar e  t y p ically   d ee m ed   u n d ec i d ab le,   as  d em o n s tr ated   b y   J er o s lo w   [ 2 6 ] .  T h e  au th o r   p r o v id es  in s tan ce s   o f   q u ad r atica lly   co n s tr ain ed   in teg er   p r o g r a m s   an d   illu s tr ates   th e   in ab ilit y   o f   co m p u tatio n al  d e v ices  to   co m p u te  s o lu tio n s   f o r   all  p r o b lem s   with in   th is   cla s s .   R eso lv in g   p r o b lem   ( 1 )   ca n   b e  ac h ie v ed   b y   eith er   e n s u r in g   co n v ex it y   o f     o r   b y   p r esu m in g   co n v ex ity   o f   th e  p r o b lem   f u n ctio n s .   W ith in   th e  s co p e  o f   th is   p ap er ,   ( )   d en o tes  th e  iter atio n   o f   ,   wh ile  = ( ( ) )   s ig n if ies  th e  ca lcu latio n   o f   th e  o b jectiv e   f u n ctio n   o n   ( ) .   T h e  s am e  n o m en clatu r e  c o n v e n tio n   is   m ain tain ed   f o r   co n s tr ain ts ,   g r ad ien ts ,   an d   Hess ian s   co n ce r n in g   ( ) .   Su b s cr ip ts   ar e  em p lo y e d   to   d e n o te  co m p o n en ts ,   wh er ein     r ep r esen ts   th e   - th   co m p o n e n t  o f   .   Fo r   th e  s et  ⊂ { 1 , 2 , ⋯ , } ,    co r r es p o n d s   to   th e   - co m p o n e n t   ass o ciate d   with   ,   with     d esig n ated   as  an   i n teg er   v ar iab le.   Ad d itio n ally ,   = { 1 , ⋯ , } −   an d     d en o t e   co n tin u o u s   v ar iab les.  T h e  d i m en s io n s   o f   th e  in teg e r   s p ac e   ar e  in d icate d   b y   = | | .   No tab ly ,   th e  f lo o r   a n d   ce ilin g   o p er ato r s   ar e  s y m b o liz ed   b y   ⌊ ⌋   an d   ⌈ ⌉ ,   r ep r esen tin g   th e  lar g est  in teg er   less   th an   o r   eq u al  to     an d   th e  s m allest  in teg er   g r ea ter   th an   o r   eq u al  to   ,   r esp ec tiv ely .   Giv en   two   m atr ices  o f   s ize  × ,    an d   ,  ∘ = ∑ ∑   = 1 = 1   r ep r esen ts   th eir   in n er   p r o d u c t.  I n   g en e r al,   th e  p r esen ce   o f   an   in teg er   v a r iab le  ∈ ℤ   lead s   to   th e  f ea s ib le  r eg io n   o f   p r o b lem   ( 1 )   b ein g   n o n - co n v ex .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b e r   20 24 :  6 2 7 9 - 6 2 8 6   6282   4.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   4 . 1 .     M o dellin g   T h e  p lan t  m ain ten an ce   p lan n i n g   p r o b lem   ad d r ess ed   in   th is   s tu d y   en c o m p ass es  s ev er al  k ey   elem en ts ,   in clu d in g   t h e  ar ea   d esig n ate d   f o r   m ain ten a n ce ,   a  s eq u e n ce   o f   m ain te n an ce   ac tiv ities ,   an d   th e   p lan n i n g   h o r izo n ,   all  wh ile  en s u r i n g   t h e  p r eser v atio n   o f   h ar v est  q u ality .   T h e  p r im ar y   o b jectiv e  f u n ctio n   aim s   to   m in im ize  cr o p   m ain ten an ce   e x p en s es  wh ile  ef f ec tiv ely   d is tr ib u tin g   r eso u r ce s   an d   s ch e d u li n g   task s   with in   th e  ag r icu ltu r al  p r o d u ctio n   f r a m e wo r k .   Utilizin g   MI NL P - b ase d   m o d els  allo ws  f o r   th e  i n teg r atio n   o f   p er tin e n t  p ar am eter s   an d   v ar iab les ess en tial to   th is   p r o b lem   d o m ai n .   T h e  f o llo win g   co m p o n e n ts   ar e  elu cid ated   h er ei n :   Ass u m p tio n s :   −   T h e  d esig n ated   l o t o r   h ec tar e  f o r   m ain ten a n ce   is   p r ed eter m in ed .   −   C o s ts   a s s o ciate d   with   cu ltiv ati o n   ac tiv ities   ar e  p r e - estab lis h e d .   −   T h e  d u r atio n   an d   tem p o r al  win d o w  f o r   task   ex ec u tio n   ar e   well - d ef in ed .   −   T h e  r ep er c u s s io n s   o f   m ain ten a n ce   task   f ailu r es o n   cr o p   g r o wth   o r   s u b s eq u en t h ar v ests   ar e  u n d er s to o d .   Set:   :   Hec tar es u n d er   cu ltiv atio n ,   = 1 , 2 , 3 , … ,   :   Stag es o f   th e  p r o ce s s   ( f er tili za tio n ,   ir r ig atio n ,   an d   wee d   co n tr o l.) ,   = 1 , 2 , 3 , … ,   :   Plan n in g   p er i o d s ,   = 1 , 2 , 3 , … ,   Par am eter :    : T im e  r eq u ir e d   to   m ai n tain   h e ctar e    in   s tag e     : L o ts   o f   lan d     r eq u ir in g   lab o r   in   p er io d     C : Co s t p er   h ec tar e  f o r   ass ess m en t w ith in   th e  o p tim al  tim e  win d o w    : Co s t p er   h ec tar e  f o r   ass ess m en t o u ts id e  th e  o p tim al  tim e  w in d o w    : Wo r k in g   d a y s   in   p er io d      : H o u r s   p er   cr ew  f o r   la b o r   t y p e      : T im e  lo s t b y   m ac h i n er y   i n   s tag e    d u r in g   p er io d     ( ir r ig atio n   s y s tem   an d   wee d   co n t r o l e q u ip m en t.)    : Co s t o f   h ir in g   s o m e o n e  f o r   p r o ce s s   s tag e     : Co s t o f   f ir in g   s o m eo n e  f o r   p r o ce s s   s tag e    : Co s t p er   u n t tim e  lo s t d u e  t o   m ac h in er y   u s ed   in   p r o ce s s   s tag e    Dec is io n   v ar iab les:    :   Qu an tity   o f   h ec tar e    to   b e  m a n ag ed   d u r in g   n o r m al  p er i o d     ( with in   th e  o p tim al  tim e  win d o w)     :   Qu an tity   o f   h ec tar e    to   b e  m a n ag ed   d u r in g   n o r m al  p er i o d     ( o u ts id e  th e  o p tim al  tim e  win d o w)    :   Nu m b er   o f   av ailab le  em p lo y ee s   f o r   s tag e    in   p er io d       :   Nu m b er   o f   em p l o y ee s   to   b e  r ec r u ited   f o r   s tag e    in   p er io d       :   Nu m b er   o f   em p l o y ee s   to   b e  f ir ed   at  s tag e    in   p er io d     B in ar y   Var iab les:   Ω 1 :   Var iab le  ac tiv atin g   o n e  cr ew  o r   g r o u p   f o r   wo r k     ( co n s id er in g   th at  s h if ts   in d icate   wo r k   d o n e  at  ea ch   p r o ce s s   s tag e)   Ω 2 :   Var iab le  ac tiv atin g   s h if t 2   f o r   wo r k     Ω 3 :   Var iab le  ac tiv atin g   s h if t 3   f o r   lab o r     Pro b lem   f o r m u latio n :     Min   = ∑ ∑ ∑ ( ∗  +  ∗   +  ∗   +  ∗   + ∗   )     W ith   co n s tr ain ts :     ∑  ∗  − ( Ω 1 + Ω 2 + Ω 3 ) ∗  ∗  ∗  +   ≤ 0             ∀   ∈ , ∀   ∈   ( 2 )     ∑  ∗   − 2 ( Ω 1 + Ω 2 ) ∗  ∗  ≤ 0        ∀   ∈ , ∀   ∈     ( 3 )     ( Ω 1 + Ω 2 + Ω 3 ) = 2             ∀   ∈     ( 4 )     ( − 1 ) +   −   =         ∀   ∈ , ∀   ∈     ( 5 )      +   =        ∀   ∈ , ∀   ∈     ( 6 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         S tr a teg ic  p la n t m a in ten a n ce   p la n n in g   in   a g r icu ltu r e  b y  in te g r a tin g   lea n   …   ( Ga yu s   S ima r ma ta )   6283     ≥ 0       ∀   ∈ , ∀   ∈   ( 7 )      ≥ 0       ∀   ∈ , ∀   ∈   ( 8 )     C o n s tr ain t  ( 2 )   d elin ea tes  th e  r eq u ir em en ts   f o r   tim e  lo s s .   C o n s tr ain t  ( 3 )   d en o tes  th e  p r er e q u is ites   f o r   co n d u ctin g   cr o p   m ain ten a n ce   wo r k   with in   th e  o p tim al  tim e  win d o w.   C o n s tr ain t  ( 4 )   elu cid ates  th e  ac tiv atio n   r eq u ir em e n ts   f o r   s h if ts   o r   wo r k   cr ews.  C o n s tr ain t  ( 5 )   estab l is h es  th e  wo r k in g   r eq u ir em en ts   with in   s p ec if ied   tim ef r am es  with   av ailab le   em p lo y ee s .   C o n s tr ain t  ( 6 )   s p ec if ies  th e  em p lo y ee s   n ee d e d   to   f u lf ill  th e  r eq u ir e d   h ec tar es to   b e  ten d ed .   C o n s tr a in ts   ( 7 )   an d   ( 8 )   in d icate   p o s itiv e  in teg er   v ar iab les.     4 . 2 .     Alg o rit hm   B elo w  is   th e  o u tlin ed   o p tim iza tio n   alg o r ith m .   Ass u m e  th e  f o l lo win g :   a.   Feasib le  v ec to r   x   s atis f ies  [ B S N ] x = b , l ≤ x ≤ u .   b.   C o r r esp o n d in g   f u n ctio n   v alu e  ( )   an d   g r ad ien t v ec t o r   ( ) = [ ] .   c.   Nu m b er   o f   s u p er b asic   v ar iab l es,  ( 0 ≤ ≤ − ) .   d.   L U  f ac to r izatio n   o f   th e  ×   b asis   m atr ix   .   e.     f ac to r izatio n   o f   th e   q u asi - N ewto n   ap p r o x im atio n   to   th e   ×   m atr ix      ( No te   th at  ,  ,   an d      ar e  n ev e r   f u lly   c o m p u ted ) .   f.   Vec to r      s atis f y in g   B T   =  g B .   g.   R ed u ce d   g r a d ien t v ec to r   h   =  g s   -   S T .   h.   Sm all  p o s itiv e  co n v er g en ce   to ler an ce s   T OL R G  an d   T OL DJ.   Step   1 .   ( T est f o r   co n v er g en ce   in   t h e  c u r r en t su b s p ac e ) .   I f   ‖ ℎ ‖ >     g o   to   s tep   3 .   Step   2 .   ( "PR I C E ",   e. g . ,   E s tim ate  L ag r an g e  m u ltip lier s ,   ad d   o n e  s u p e r b asic) .   a.   C alcu late  = −   b.   C h o o s e  1 <  − T OL DJ  ( 2 >  +T OL DJ),   th e  lar g est  elem e n t    co r r esp o n d in g   to   a  v ar iab le  b elo w  ( ab o v e)   its   b o u n d .   I f   n o n e,   s to p ;  n ec ess ar y   Ku h n - T u ck er   co n d itio n s   f o r   o p tim al  s o lu tio n   m et.   c.   if   n o t,   −   ch o o s e    =  1   o r     =  2   ac co r d i n g   to   | | =  ( | 1 | , | 2 | ) ;   −   ad d     as a   n ew  co lu m n   t o   ;   −   ad d     as a   n ew  elem en t to   ℎ ;   −   ad d   co r r esp o n d in g   n ew  co lu m n   to   .   d.   in cr em en t    b y   1 .   Step   3 .   ( C o m p u te  s ea r ch   d ir ec tio n ,   p   =  Zp s ) .   a.   So lv e  = − ℎ .   b.   So lv e     = − .   c.   s et  p   =  [ 0 ]   Step   4 .   ( T est  r atio s ,   "CHUZR") .   a.   Fin d      0 ,   th e  lar g est v al u e  o f     f o r   wh ich   +   is   f ea s ib le.   b.   If     0   p r o ce ed   to   Step   7 .   Step   5 .   ( L in e  Sear ch ) .   a.   Fin d   ,   an   ap p r o x im ate  * ,   wh er e;     ( + ∗ ) = 0 < ≤     b.   Up d ate    to   +   an d   s et     an d     an d     to   th eir   v alu es a t th e   n ew  .   Step   6 .   ( C o m p u te  r ed u ce d   g r ad ien t,   ℎ   ̄ =   ).   a.   So lv e    = .   b.   C alcu late  n ew  r ed u ce d   g r ad ie n t,  ℎ ̄   =   −   .   c.   Mo d if y     to   r ef lect  s o m e  r ec u r s iv e  v ar iab le - m etr ic  ch an g es  in   ,  u s in g   ,    an d   ch an g es  in   r ed u ce d   g r ad ien t,  ℎ ̄ −   ℎ .   d.   Set  ℎ = ℎ ̄ .   e.   If  <    p r o ce ed   to   s tep   1 .   No   n ew  co n s tr ain ts   f o u n d ,   s o   we  r em ai n   in   th e  c u r r en t su b s p ac e.   Step   7 .   ( C h an g e  b ase  if   n ec ess ar y ; r em o v e  o n e  s u p e r b asic) .   Her e  <    an d   f o r   s o m e  ( 0 <     + )   th e  v ar iab le  co r r esp o n d in g   to   co lu m n     o f   [ B   S]  h as r ea c h ed   o n e  o f   its   b o u n d s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b e r   20 24 :  6 2 7 9 - 6 2 8 6   6284   a.   If    b asic v ar iab le  r ea ch es its   b o u n d   ( 0 <     ) .   −   s wap   - th   an d   - th   co lu m n s   o f   [ ]   a n d   [ ]   r esp ec tiv ely ,   wh er e    is   ch o s en   to   k ee p     n o n s in g u la r   ( th is   r eq u ir es a   v ec to r     s atis f y i n g   = );   −   m o d if y   L ,  U ,  R   an d     to   r ef lec t th ese  ch an g es in   B ;   −   ca lcu late  n ew  r ed u ce d   g r a d ien t  ℎ = −   ;   −   p r o ce ed   t o   ( c) .   b.   I f   n o t,  s u p er b asic v ar ia b le  r ea ch es its   b o u n d   ( <     + ) .   Dete r m in e  = −   .   c.   Ma k e  - th   v ar iab le  in     n o n b asic  at  th e  ap p r o p r iate  b o u n d ,   th u s ;   −   r em o v e  - th   co lu m n   f r o m   [ ]   an d   [ ℎ ]   −   r etu r n     to   tr ian g u lar   f o r m .   d.   Dec r em en t    b y   1   an d   p r o ce ed   t o   s tep   1.   T h e  tab le s   in c lu d ed   in   th e   p a p er   p r o v id e  e s s en t ia l  d a ta   f o r   u n d er s t an d in g   th e  o p t im i za ti o n   o f   p lan t  m ain ten an c e  p lan n in g .   T ab l e  1   l is t s   th e   n u m b er   o f   h e cta r e s   to   b e  cu lt iv a ted   d u r i n g   n o r m al   p er io d s ,   in d i ca tin g   th e   d i s tr i b u t io n   o f   l an d   m an a g em en t   t a s k s   ac r o s s   d if f er en t   t im e   p e r io d s .   T ab le   2   p r e s en t s   th e   v ar i ab l e s    ,   s h o win g   th e  q u an ti ty   o f   h ec tar es   m an ag ed   o u t s i d e  th e  o p ti m a l  ti m e  w in d o w,   wh ich   m ay   in cu r   h ig h e r   co s ts .   T ab le  3   d e ta il s   l ab o r   al lo c at io n ,   in c lu d i n g   th e  n u m b er   o f   lab o r er s   av ai lab le,   u ti l ized ,   an d   u n u s ed   a cr o s s   d i f f er en t   m a in ten a n ce   p er io d s .   T h e s e   t ab l es   co l le ct iv e ly   il lu s t r a te  th e  m o d el 's   ef f ic ien cy   in   lan d   u s e  an d   l ab o r   d i s tr ib u ti o n ,   s u p p o r t in g   th e  g o a l  o f   m in i m i zin g   co s t s   a n d   en h an cin g   p r o d u c tiv ity   in   ag r i cu l tu r al  o p er at io n s .       T ab le  1 .   Nu m b er   o f   h ec tar es t o   b e  cu ltiv ated   in   n o r m al  p e r io d   X             1   2   3   4   1   3 5 0   3 5 0   3 5 0   3 0 0   2   7 0 0   7 0 0   7 0 0   7 5 0   3   3 0 0   3 0 0   3 0 0   3 0 0   4   3 0 0   3 0 0   3 0 0   4 1 0   5   3 0 0   3 0 0   3 0 0   3 0 0   6   3 0 0   3 0 0   3 0 0   3 0 0   7   3 0 0   3 0 0   3 1 0   4 6 0   8   1 1 8 3 . 3 3   3 0 0   3 0 0   3 0 0       T ab le  2 .   Var iab les     XE             1   2   3   4   1   2 0 0 . 0 0 0 0 0   2 0 0 . 0 0 0 0 0   2 5 0 . 0 0 0 0 0   2 0 0 . 0 0 0 0 0   2   3 0 0 . 0 0 0 0 0   3 0 0 . 0 0 0 0 0   3 0 0 . 0 0 0 0 0   2 5 0 . 0 0 0 0 0   3   2 0 0 . 0 0 0 0 0   2 0 0 . 0 0 0 0 0   2 0 0 . 0 0 0 0 0   1 5 0 . 0 0 0 0 0       T ab le  3 .   Nu m b er   o f   lab o r s   K   A v a i l   U sed   U n u s e d   1   1 5 0 . 0 0 0 0 0   4 5 0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0 0   2   1 5 0 . 0 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0 0   3   1 6 0 . 0 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0 0   1 0 . 0 0 0 0 0   4   1 6 0 . 0 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0 0       5.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   p r esen ts   a  co m p r e h en s iv e  m o d el   f o r   p lan t  m ai n ten an ce   p lan n in g   aim e d   at  m in im izin g   p r o d u ctio n   co s ts   with in   ag r icu ltu r al  o p er atio n s .   T h e  p r o p o s ed   m o d el  en co m p ass es  th e  p lan n in g   o f   lab o r   r eso u r ce s ,   s ch ed u lin g   o f   o p er atio n s ,   id en tific atio n   o f   m ai n ten an ce   ar ea s ,   u tili za tio n   o f   m ac h in er y ,   an d   th e   o v er ar c h in g   o b jectiv e  o f   co s t  m in im izatio n   f o r   f ar m er s .   I n   n u m e r o u s   ag r icu ltu r al  co n tex ts ,   p r o d u ctio n   p lan n in g   is   o f ten   r elian t  o n   f ar m er s '  p r ac tical  ex p er tis e  a n d   em p ir ical  k n o wled g e.   Ho wev er ,   d esp ite  th e  co llectio n   o f   r elev a n t  d ata,   i n ad eq u ate   an aly s is   f r e q u en tl y   r esu lts   in   p lan n in g   d is cr ep an cies,  lead in g   to   elev ated   o p e r atio n al  c o s ts   ass o ciate d   with   p lan t  m ain te n an ce   an d   jeo p ar d izin g   h a r v est  q u ality .   T h e  o p tim izatio n   m o d el  in t r o d u ce d   h er ei n   s er v es  as  a   d ec is io n - s u p p o r t  to o l,  o f f e r in g   s y s te m atic  g u id an ce   to   m itig ate  p lan n in g   er r o r s   an d   o p tim ize  r eso u r ce   u tili za tio n   ef f ec tiv ely .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         S tr a teg ic  p la n t m a in ten a n ce   p la n n in g   in   a g r icu ltu r e  b y  in te g r a tin g   lea n   …   ( Ga yu s   S ima r ma ta )   6285   RE F E R E NC E S   [ 1 ]   A .   S h a r ma,   G .   S .   Y a d a v a ,   a n d   S .   G .   D e s h m u k h ,   “ A   l i t e r a t u r e   r e v i e w   a n d   f u t u r e   p e r s p e c t i v e s  o n   m a i n t e n a n c e   o p t i m i z a t i o n , ”   J o u rn a l   o f   Q u a l i t y   i n   Ma i n t e n a n c e   En g i n e e ri n g ,   v o l .   1 7 ,   n o .   1 ,   p p .   5 – 2 5 ,   M a r .   2 0 1 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 8 / 1 3 5 5 2 5 1 1 1 1 1 1 1 6 2 2 2 .   [ 2 ]   T.   Te sl e n k o ,   V .   V o r o n k o v a ,   a n d   M .   H a k o v a ,   “ G r e e n   a g r o - p r o d u c t i o n   a s  a   f a c t o r   o f   c o mp e t i t i v e n e ss,  s u s t a i n a b i l i t y ,   e f f i c i e n t   a n d   e c o l o g i c a l l y   safe   a g r i c u l t u r e , ”   E 3 S   W e b   o f   C o n f e re n c e s ,   v o l .   4 5 2 ,   N o v .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 5 1 / e 3 sc o n f / 2 0 2 3 4 5 2 0 1 0 0 1 .   [ 3 ]   C .   A .   V .   C a v a l c a n t e ,   P .   A .   S c a r f ,   P .   D o ,   a n d   S .   W u ,   “ S p e c i a l   i ss u e   o n   r e l i a b i l i t y ,   r i sk   a n d   ma i n t e n a n c e , ”   Pe s q u i sa   O p e r a c i o n a l ,  v o l .   4 2 ,   n o .   sp e 1 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 5 9 0 / 0 1 0 1 - 7 4 3 8 . 2 0 2 2 . 0 4 2 n s p e 1 . 0 0 2 6 8 2 1 8 .   [ 4 ]   N .   E.   C .   S o l a n o ,   G .   A .   G .   Ll i n á s,  a n d   J.  R .   M o n t o y a ‐ To r r e s,  “ To w a r d s   t h e   i n t e g r a t i o n   o f   l e a n   p r i n c i p l e s   a n d   o p t i mi z a t i o n   f o r   a g r i c u l t u r a l   p r o d u c t i o n   s y st e ms :   a   c o n c e p t u a l   r e v i e w   p r o p o s i t i o n , ”   J o u r n a l   o f   t h e   S c i e n c e   o f   F o o d   a n d   Ag r i c u l t u re ,   v o l .   1 0 0 ,     n o .   2 ,   p p .   4 5 3 – 4 6 4 ,   Ja n .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / j sf a . 1 0 0 1 8 .   [ 5 ]   Y .   G u ,   Z .   Y a n g ,   T.   Zh u ,   J .   W a n g ,   a n d   Y .   H a n ,   “ O p t i ma l   d e c i si o n - ma k i n g   m o d e l   o f   a g r i c u l t u r a l   p r o d u c t   i n f o r mat i o n   b a se d   o n   t h r e e - w a y   d e c i si o n   t h e o r y , ”   A g ri c u l t u re ,   v o l .   1 2 ,   n o .   1 ,   D e c .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a g r i c u l t u r e 1 2 0 1 0 0 4 1 .   [ 6 ]   L.   R a b h i ,   N .   F a l i h ,   L .   A f r a i t e s,  a n d   B .   B o u i k h a l e n e ,   “ D i g i t a l   a g r i c u l t u r e   b a s e d   o n   b i g   d a t a   a n a l y t i c s:   a   f o c u s  o n   p r e d i c t i v e   i r r i g a t i o n   f o r   sm a r t   f a r m i n g   i n   M o r o c c o , ”   I n d o n e s i a n   J o u rn a l   o f   E l e c t ri c a l   E n g i n e e ri n g   a n d   C o m p u t e r  S c i e n c e ,   v o l .   2 4 ,   n o .   1 ,     p p .   5 8 1 – 5 8 9 ,   O c t .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s . v 2 4 . i 1 . p p 5 8 1 - 5 8 9 .   [ 7 ]   W .   Z h a n g   e t   a l . ,   “ H a r v e st e r   m a i n t e n a n c e   r e s o u r c e   sc h e d u l i n g   o p t i m i z a t i o n ,   b a se d   o n   t h e   c o m b i n e   h a r v e st e r   o p e r a t i o n   a n d   mai n t e n a n c e   p l a t f o r m, ”   A g ri c u l t u r e ,   v o l .   1 2 ,   n o .   9 ,   S e p .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a g r i c u l t u r e 1 2 0 9 1 4 3 3 .   [ 8 ]   W .   G u o ,   T .   L i u ,   F .   D a i ,   a n d   P .   X u ,   “ A n   i mp r o v e d   w h a l e   o p t i mi z a t i o n   a l g o r i t h m  f o r   f o r e c a s t i n g   w a t e r   r e s o u r c e s   d e m a n d , ”   Ap p l i e d   S o f t   C o m p u t i n g ,   v o l .   8 6 ,   J a n .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a s o c . 2 0 1 9 . 1 0 5 9 2 5 .   [ 9 ]   A .   A d h a m,  J.  G .   W e sse l i n g ,   M .   R i k sen ,   M .   O u e ss a r ,   a n d   C .   J .   R i t se ma,   “ A   w a t e r   h a r v e st i n g   m o d e l   f o r   o p t i mi z i n g   r a i n w a t e r   h a r v e st i n g   i n   t h e   w a d i   O u m   Ze s sar  w a t e r s h e d ,   T u n i s i a , ”   Ag r i c u l t u ra l   W a t e r  M a n a g e m e n t ,   v o l .   1 7 6 ,   p p .   1 9 1 – 2 0 2 ,   O c t .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a g w a t . 2 0 1 6 . 0 6 . 0 0 3 .   [ 1 0 ]   G .   E .   S h a c k e l f o r d   e t   a l . ,   “ Ev i d e n c e   s y n t h e si s   a s   t h e   b a s i s   f o r   d e c i si o n   a n a l y s i s :   a   me t h o d   o f   s e l e c t i n g   t h e   b e s t   a g r i c u l t u r a l   p r a c t i c e s   f o r   mu l t i p l e   e c o sy st e m   s e r v i c e s, ”   F ro n t i e r s   i n   S u st a i n a b l e   Fo o d   S y s t e m s ,   v o l .   3 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 3 3 8 9 / f su f s.2 0 1 9 . 0 0 0 8 3 .   [ 1 1 ]   B .   R e c i o ,   F .   R u b i o ,   a n d   J.  A .   C r i a d o ,   “ A   d e c i s i o n   su p p o r t   sy s t e m  f o r   f a r m  p l a n n i n g   u s i n g   A g r i S u p p o r t   I I , ”   D e c i s i o n   S u p p o r t   S y s t e m s ,   v o l .   3 6 ,   n o .   2 ,   p p .   1 8 9 – 2 0 3 ,   O c t .   2 0 0 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / S 0 1 6 7 - 9 2 3 6 ( 0 2 ) 0 0 1 3 4 - 3.   [ 1 2 ]   J.  V   C a i x e t a - F i l h o ,   “ O r a n g e   h a r v e s t i n g   sc h e d u l i n g   m a n a g e me n t :   a   c a se   s t u d y , ”   J o u r n a l   o f   t h e   O p e ra t i o n a l   R e se a rc h   S o c i e t y ,    v o l .   5 7 ,   n o .   6 ,   p p .   6 3 7 – 6 4 2 ,   J u n .   2 0 0 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 5 7 / p a l g r a v e . j o r s. 2 6 0 2 0 4 1 .   [ 1 3 ]   A .   B i sw a s a n d   B .   B .   P a l ,   “ A p p l i c a t i o n   o f   f u z z y   g o a l   p r o g r a mm i n g   t e c h n i q u e   t o   l a n d   u se  p l a n n i n g   i n   a g r i c u l t u r a l   sy s t e m , ”   O m e g a ,  v o l .   3 3 ,   n o .   5 ,   p p .   3 9 1 – 3 9 8 ,   O c t .   2 0 0 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . o me g a . 2 0 0 4 . 0 7 . 0 0 3 .   [ 1 4 ]   S .   Ja n sse n   e t   a l . ,   “ A   g e n e r i c   b i o - e c o n o m i c   f a r m  m o d e l   f o r   e n v i r o n me n t a l   a n d   e c o n o m i c   a ss e ssm e n t   o f   a g r i c u l t u r a l   s y s t e ms , ”   En v i r o n m e n t a l   Ma n a g e m e n t ,   v o l .   4 6 ,   n o .   6 ,   p p .   8 6 2 – 8 7 7 ,   D e c .   2 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 0 0 2 6 7 - 0 1 0 - 9 5 8 8 - x.   [ 1 5 ]   S .   LU ,   Y .   LI U ,   H .   LO N G ,   a n d   X . - H .   G U A N ,   “ A g r i c u l t u r a l   p r o d u c t i o n   st r u c t u r e   o p t i m i z a t i o n :   a   c a se  s t u d y   o f   m a j o r   g r a i n   p r o d u c i n g   a r e a s,   C h i n a , ”   J o u r n a l   o f   I n t e g ra t i v e   Ag r i c u l t u re ,   v o l .   1 2 ,   n o .   1 ,   p p .   1 8 4 – 1 9 7 ,   Ja n .   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / S 2 0 9 5 - 3 1 1 9 ( 1 3 ) 6 0 2 1 8 - X.   [ 1 6 ]   N .   E.   C a i c e d o   S o l a n o ,   G .   A .   G a r c í a   Ll i n á s ,   a n d   J.   R .   M o n t o y a - T o r r e s,  “ O p e r a t i o n a l   mo d e l   f o r   mi n i mi z i n g   c o st s  i n   a g r i c u l t u r a l   p r o d u c t i o n   sy s t e ms , ”   C o m p u t e rs  a n d   El e c t r o n i c s   i n   A g r i c u l t u r e ,   v o l .   1 9 7 ,   J u n .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o mp a g . 2 0 2 2 . 1 0 6 9 3 2 .   [ 1 7 ]   N .   E.   C a i c e d o   S o l a n o ,   G .   A .   G a r c í a   L l i n á s ,   J.   R .   M o n t o y a - T o r r e s,   a n d   L.   E.   R a mi r e z   P o l o ,   “ A   p l a n n i n g   m o d e l   o f   c r o p   mai n t e n a n c e   o p e r a t i o n s   i n sp i r e d   i n   l e a n   ma n u f a c t u r i n g , ”   C o m p u t e rs  a n d   El e c t r o n i c s   i n   A g ri c u l t u re ,   v o l .   1 7 9 ,   D e c .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o mp a g . 2 0 2 0 . 1 0 5 8 5 2 .   [ 1 8 ]   S .   G u p t a ,   P .   G u p t a ,   a n d   A .   P a r i d a ,   “ M o d e l i n g   l e a n   m a i n t e n a n c e   met r i c   u si n g   i n c i d e n c e   ma t r i x   a p p r o a c h , ”   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   S y s t e m   A ssu r a n c e   E n g i n e e r i n g   a n d   M a n a g e m e n t ,   O c t .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 3 1 9 8 - 0 1 7 - 0 6 7 1 - z.   [ 1 9 ]   L.   C a i   e t   a l . ,   “ M u l t i v a r i a t e   a n d   g e o s t a t i s t i c a l   a n a l y ses  o f   t h e   sp a t i a l   d i st r i b u t i o n   a n d   so u r c e   o f   a r se n i c   a n d   h e a v y   me t a l s   i n   t h e   a g r i c u l t u r a l   so i l s  i n   S h u n d e ,   S o u t h e a st   C h i n a , ”   J o u r n a l   o f   G e o c h e m i c a l   Ex p l o ra t i o n ,   v o l .   1 4 8 ,   p p .   1 8 9 – 1 9 5 ,   Jan .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . g e x p l o . 2 0 1 4 . 0 9 . 0 1 0 .   [ 2 0 ]   C .   R .   Ea s t w o o d ,   J.  G .   J a g o ,   J.   P .   Ed w a r d s,   a n d   J.   K .   B u r k e ,   “ G e t t i n g   t h e   mo st   o u t   o f   a d v a n c e d   f a r m   ma n a g e m e n t   t e c h n o l o g i e s :   r o l e s   o f   t e c h n o l o g y   s u p p l i e r s   a n d   d a i r y   i n d u st r y   o r g a n i s a t i o n s   i n   su p p o r t i n g   p r e c i si o n   d a i r y   f a r mers , ”   A n i m a l   Pr o d u c t i o n   S c i e n c e ,  v o l .   5 6 ,   n o .   1 0 ,   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 7 1 / A N 1 4 1 0 1 5 .   [ 2 1 ]   S .   T h u a n k a e w si n g ,   S .   K h a m j a n ,   K .   P i e w t h o n g n g a m,   a n d   S .   P a t h u m n a k u l ,   “ H a r v e st   sc h e d u l i n g   a l g o r i t h m  t o   e q u a l i z e   su p p l i e r   b e n e f i t s:   a   c a se  st u d y   f r o m  t h e   T h a i   su g a r   c a n e   i n d u st r y , ”   C o m p u t e rs  a n d   El e c t r o n i c s  i n   Ag r i c u l t u r e ,   v o l .   1 1 0 ,   p p .   4 2 – 5 5 ,   J a n .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o mp a g . 2 0 1 4 . 1 0 . 0 0 5 .   [ 2 2 ]   D .   M i s h r a   a n d   S .   S a t a p a t h y ,   “ T e c h n o l o g y   a d o p t i o n   t o   r e d u c e   t h e   h a r v e st i n g   l o sses   a n d   w a st e s   i n   a g r i c u l t u r e , ”   C l e a n   T e c h n o l o g i e s   a n d   En v i r o n m e n t a l   Po l i c y ,   v o l .   2 3 ,   n o .   7 ,   p p .   1 9 4 7 – 1 9 6 3 ,   S e p .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s1 0 0 9 8 - 021 - 0 2 0 7 5 - 2.   [ 2 3 ]   C .   R o s a l e s,  J .   B r e n e s,  K .   S a l a s,  S .   A r c e - S o l a n o ,   a n d   A .   A b d e l n o u r - E sq u i v e l ,   “ M i c r o p r o p a g a t i o n   o f   S t e v i a   R e b a u d i a n a   i n   t e m p o r a r y   i mm e r si o n   sy s t e ms   a s   a n   a l t e r n a t i v e   h o r t i c u l t u r a l   p r o d u c t i o n   me t h o d , ”   Re v i s t a   C h a p i n g o   S e ri e   H o rt i c u l t u ra ,    v o l .   X X I V ,   n o .   1 ,   p p .   6 9 – 8 4 ,   Ja n .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 5 1 5 4 / r . r c h sh . 2 0 1 7 . 0 8 . 0 2 8 .   [ 2 4 ]   H .   B a r t h   a n d   M .   M e l i n ,   “ A   g r e e n   l e a n   a p p r o a c h   t o   g l o b a l   c o m p e t i t i o n   a n d   c l i ma t e   c h a n g e   i n   t h e   a g r i c u l t u r a l   s e c t o r   –   a   S w e d i sh   c a se   st u d y , ”   J o u r n a l   o f   C l e a n e r P r o d u c t i o n ,   v o l .   2 0 4 ,   p p .   1 8 3 – 1 9 2 ,   D e c .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j c l e p r o . 2 0 1 8 . 0 9 . 0 2 1 .   [ 2 5 ]   L.   V .   R e i s   e t   a l . ,   “ A   m o d e l   f o r   l e a n   a n d   g r e e n   i n t e g r a t i o n   a n d   mo n i t o r i n g   f o r   t h e   c o f f e e   s e c t o r , ”   C o m p u t e rs  a n d   E l e c t r o n i c s   i n   Ag ri c u l t u r e ,   v o l .   1 5 0 ,   p p .   6 2 – 7 3 ,   J u l .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o mp a g . 2 0 1 8 . 0 3 . 0 3 4 .   [ 2 6 ]   R .   C .   Jer o sl o w ,   “ Th e r e   c a n n o t   b e   a n y   a l g o r i t h m  f o r   i n t e g e r   p r o g r a m mi n g   w i t h   q u a d r a t i c   c o n st r a i n t s, ”   O p e r a t i o n s  R e se a rc h ,    v o l .   2 1 ,   n o .   1 ,   p p .   2 2 1 – 2 2 4 ,   F e b .   1 9 7 3 ,   d o i :   1 0 . 1 2 8 7 / o p r e . 2 1 . 1 . 2 2 1 .                     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b e r   20 24 :  6 2 7 9 - 6 2 8 6   6286   B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS        G a y u s  S i m a r m a ta           is  c u rre n tl y   a   d o c to ra l  c a n d i d a te  in   th e   m a t h e m a ti c s  d o c to ra l  stu d y   p ro g ra m   a t  th e   F a c u lt y   o f  M a th e m a ti c s  a n d   Na tu ra l  S c ien c e s,  Un iv e rsitas   S u m a tera   Uta ra ,   M e d a n ,   I n d o n e sia .   He   h o ld s  a   m a ste r  o f  sc ien c e   d e g re e   fro m   th e   sa m e   in stit u ti o n ,   w h e re   h e   c o m p lete d   h is  stu d ies   in   th e   m a ste r  o f  m a th e m a ti c s  stu d y   p ro g r a m .   Ad d it io n a ll y ,   h e   e a rn e d   a   b a c h e lo r  o f  e d u c a ti o n   d e g re e ,   sp e c ializin g   i n   m a th e m a ti c s  e d u c a ti o n ,   fr o m   th e   F a c u lt y   o f   Tea c h e r  Train in g   a n d   Ed u c a ti o n ,   Un i v e rsitas   HK BP   No m m e n se n ,   M e d a n ,   I n d o n e sia .   F o r   c o rre sp o n d e n c e ,   he   c a n   b e   re a c h e d   a t   e m a il :   g a y u sp e rm a ta2 2 4 @g m a il . c o m .         S a ib   S u wilo           se rv e s  a s  a   p r o fe ss o r  o f   c o m b in a to rics   i n   o p e ra ti o n s  re se a rc h   a t   th e   F a c u lt y   o f  M a t h e m a ti c s,  Un iv e rsitas   S u m a tera   Uta ra ,   M e d a n ,   In d o n e sia .   He   e a rn e d   h is   b a c h e lo r  o f  m a th e m a ti c s  a t  th e   sa m e   in stit u ti o n ,   d e m o n stra ti n g   e a rl y   d e d ica ti o n   t o   h is  fiel d .   He   fu rth e r  p u rs u e d   h is  a c a d e m ic  in tere sts  a t  th e   U n iv e rsit y   o f  W y o m i n g ,   Lara m ie,  USA,   w h e re   h e   c o m p lete d   b o th   h is  m a ste r  o f  sc ien c e   a n d   d o c to ra l  d e g re e s  in   m a th e m a ti c s  with   a   fo c u s  o n   Co m b in a t o rics .   His  re se a rc h   p rima ril y   e x p l o re s  th e   in ters e c ti o n s  o f  c o m b in a t o rics   a n d   o p e ra ti o n s  re se a rc h ,   c o n tri b u ti n g   sig n ifi c a n t ly   a s  a n   a u th o r  a n d   co - a u th o r   o f  v a rio u s  sc h o larl y   p u b li c a ti o n s.  F o r  c o rre sp o n d e n c e ,   he   c a n   b e   c o n tac ted   v ia em a il :   sa ib @u su . a c . id .         O p im   S a li m   S ito m p u l           re c e iv e d   h is  B. S .   d e g re e   i n   m a th e m a ti c s  fro m   Un iv e rsita s   S u m a tera   Uta ra ,   fo ll o we d   b y   a n   M . S c .   d e g re e   in   c o m p u ter  sc ien c e   fro m   Un i v e rsitas   In d o n e sia .   He   c o m p lete d   h is  P h . D.   in   c o m p u ter  sc ien c e   a t  Un i v e rsitas   Ke b a n g sa a n   M a lay sia .   Cu rre n tl y ,   h e   h o ld s   th e   p o sit io n   o f  p r o fe ss o r  a t  Un iv e rsitas   S u m a tera   Uta ra .   His  re se a rc h   in tere sts   e n c o m p a ss   d a ta  stru c t u re s,  in fo r m a ti o n   sy ste m s  wit h   a   f o c u s  o n   b u si n e ss   in f o rm a ti c s,  a n d   d a tab a se   m a n a g e m e n t .  He   is  a c ti v e ly   e n g a g e d   i n   a d v a n c in g   t h e se   field s  a n d   we lco m e s   a c a d e m ic co rre sp o n d e n c e   v ia em a il   a t  o p im@ u su . a c . i d .         S u ta r m a n           h a s  b e e n   a p p o i n ted   a s  a n   a ss o c iate   p ro fe ss o r  in   th e   F a c u l ty   o f   M a th e m a ti c s  a t  Un iv e rsitas   S u m a tera   Uta ra ,   M e d a n ,   In d o n e si a .   He   h o l d s  a   b a c h e lo r   o f   m a th e m a ti c s  d e g re e   fro m   th e   sa m e   in stit u t io n .   F u rth e ri n g   h is  e d u c a ti o n ,   h e   c o m p lete d   a   m a ste r  o f  sc ien c e   in   sta ti stic s  a t  th e   Un i v e rsity   o f  Il li n o is  Urb a n a - Ch a m p a ig n ,   USA,   a n d   e a rn e d   h is   d o c to ra te  i n   sta ti stics   fr o m   Un i v e rsiti   Ke b a n g sa a n   M a lay sia   (UK M ).   His  re se a rc h   fo c u se s  o n   sta ti stics   a n d   o p e ra ti o n s   re se a rc h ,   a re a s  in   wh ic h   h e   h a s  p u b li s h e d   e x ten siv e l y .   He   c a n   b e   re a c h e d   fo r  a c a d e m ic i n q u iri e s v i a   e m a il   a t   su tarm a n @u su . a c . id .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.