[pt] Os desenvolvedores de sistemas cliente-servidor constantemente se deparam com questões de desempenho e escalabilidade, muitas vezes o número de clientes simultâneos de um servidor pode crescer de forma significativa. Além disso, se esses sistemas podem executar códigos de terceiros, passa a existir a preocupação com a questão de segurança da execução destes trechos de códigos. O objetivo desse trabalho é testar o desempenho de diversas combinações de modelos de concorrência e sandboxes. Como exemplo de sistema sujeito a solicitações concorrentes que precisa permitir a execução de programas de terceiros, temos os servidores web. O Xavante é um servidor web desenvolvido na linguagem de programação Lua que originalmente utiliza um modelo de programação concorrente baseado em co-rotinas. Esse servidor já possuía a flexibilidade de mapear tipos de requisição a tratadores diferentes. Alguns desses tratadores de requisi ção permitem a utilização de código de terceiros em tempo de execução e, por isso, já fazem uso de sandboxes a fim de oferecer um ambiente de execução protegido. Nesse trabalho testamos o uso dessas sandboxes nativas ao Xavante além de outros tipos de sandboxes. Também aumentamos as possibilidades de extensão do servidor, flexibilizando a arquitetura de modo a permitir diferentes estratégias de concorrência. Utilizando a nova arquitetura testamos o desempenho das diversas combinações de sandboxes e modelos de programação concorrente, permitindo a comparação dos modelos não só do ponto de vista qualitativo mas também medindo o impacto de desempenho do seu uso. / [en] Client-server developers constantly have to deal with questions concerning performance and scalability, since the number of simultaneous clients can grow significantly. Moreover, if these systems can execute third-party code, there is also the concern of secure execution of these pieces of code. This work goal is to benchmark several combinations of concurrency and sandboxes models. As an example of a system exposed to several concurrent requests that must be able to execute third-party code, we have the web servers. Xavante is a web server developed in the Lua programming language that originally uses an concurrency programming model based on coroutines. This server offers the flexibility to map request types to different handlers. Some of these request handlers dynamically allow the use of third-party code, therefore they make use of sandboxes in order to offer a protected running environment. In this work we test the use of Xavante´s native sandboxes and other types of sandboxes.We also improve the extensibility of the server, using a different architecture in order to allow different concurrency strategies. Using the new architecture we tested the performance of several combinations of sandboxes and concurrency programming models, allowing the model comparison not only in a qualitative point of view but also measuring the related performance impacts.

[pt] No projeto de estruturas de engenharia há, freqüentemente, incertezas associadas µas propriedades dos materiais, nas propriedades geométricas e aos carregamentos. A maneira mais comum e tradicional para se levar em conta estas incertezas é através da definição dos valores de projeto como o resultado do produto do valor característico das variáveis aleatórias por um fator parcial de segurança. Esta solução, no entanto, falha ao não permitir a quantificação da confiabilidade do projeto ótimo uma vez que um fator grande de segurança pode não significar uma confiabilidade mais alta. Para se considerar a natureza probabilística de quantidades como propriedades dos materiais, carregamentos, etc., tem-se que identificar e definir estas quantidades como variáveis aleatórias no modelo de análise. Desta maneira, a probabilidade de falha (ou a confiabilidade) de uma estrutura sujeita a uma restrição de desempenho na forma de uma função de estado limite pode, então, ser calculada e formulada como uma restrição num problema de otimização. Neste trabalho, restrição probabilísticas são incorporadas ao esquema tradicional de otimização estrutural. A formulação e os métodos numéricos para este processo, comumente chamado de otimização baseada em confiabilidade, são descritos. O objetivo principal é apresentar um sistema computacional capaz de resolver problemas de otimização de forma e de dimensões de treliças espaciais baseado em confiabilidade. Podem ser consideradas como variáveis, determinísticas ou aleatórias, as seções transversais, as coordenadas nodais, as propriedades dos materiais (módulo de elasticidade e tensão de escoamento) e os carregamentos. De maneira a tratar os problemas de instabilidade global são considerados os efeitos da não-linearidade geométrica no comportamento da estrutura e uma restrição formulada para uma função de estado limite associada na carga de colapso é incluída. Funções de estado limite referentes aos deslocamentos e nas tensões também são consideradas. A flambagem global das barras é considerada por meio da carga crítica de Euler / [en] Uncertainties associated with random variables, such as, the material proprieties and loads, are inherent to the design of structures. These uncertainties are traditionally taken into account in the project before the design by defining design values for the random variables. The design values of the random variables are obtained from statistical properties of the random variables and from partial safety factors. Once these values are defined the variables are treated as deterministic variables in the design process. This approach has been followed in the conventional design optimization and in many design codes such as the Brazilian code for the design of steel and concrete structures. This simple approach, however, does not allow an estimate of the structural reliability of the resulting project which may have a low (unsafe structure) or a very high (expensive structure) reliability. To overcome this problem a reliability analysis must be incorporated into the traditional design optimization. Design optimization, incorporating reliability analyses, has been denoted Reliability-Based Design Optimization (RBDO). In RBDO, the constraints are defined in terms of the probabilities of failure associated with some prescribed failure functions and therefore, it requires, as in the reliability analysis, the definition of the random variables and information about their statistical properties. In this work, RBDO is applied to the shape and sizing optimization of spatial trusses considering geometric nonlinearities. The constraints considered in the RBDO problem are related to the following failure mechanisms: to the global collapse (limit load), to local buckling and yield stress and to serviceability conditions (displacement bounds). The algorithms used for solving the optimization problem and for performing the reliability analysis are described.

[pt] Diversos problemas em engenharia, aprendizado de máquina e economia podem ser resolvidos através de Programação Semidefinida (SDP). Potenciais aplicações podem ser encontradas em telecomunicações, fluxo de potência e teoria dos jogos. Além disso, como SDP é uma subclasse de otimização convexa, temos uma série de propriedades e garantias que fazem da SDP uma tecnologia muito poderosa. Entretanto, dentre as diferentes subclasses de otimização convexa, SDP ainda permanece como uma das mais desafiadoras. Instancias de larga escala ainda não podem ser resolvidas pelos atuais softwares disponíveis. Nesse sentido, esta tese porpõe um novo algoritmo para resolver problemas de SDP. A principal contribuição deste novo algoritmo é explorar a propriedade de posto baixo presente em diversas instancias. A convergência desta nova metodologia é provada ao mostrar que o algoritmo proposto é um caso particular do Approximate Proximal Point Algorithm. Adicionalmente, as variáveis ótimas duais são disponibilizadas como uma consequência do algoritmo proposto. Além disso, disponibilizamos um software para resolver problemas de SDP, chamado ProxSDP. Três estudos de caso são utilizados para avaliar a performance do algoritmo proposto. / [en] Many problems of interest can be solved by means of Semidefinite Programming (SDP). The potential applications range from telecommunications, electrical power systems, game theory and many more fields. Additionally, the fact that SDP is a subclass of convex optimization brings a set of theoretical guarantees that makes SDP very appealing. However, among all sub-classes of convex optimization, SDP remains one of the most challenging in practice. State-of-the-art semidefinite programming solvers still do not efficiently solve large scale instances. In this regard, this thesis proposes a novel algorithm for solving SDP problems. The main contribution of this novel algorithm is to achieve a substantial speedup by exploiting the low-rank property inherent to several SDP problems. The convergence of the new methodology is proved by showing that the novel algorithm reduces to a particular case of the Approximated Proximal Point Algorithm. Along with the theoretical contributions, an open source numerical solver, called ProxSDP, is made available with this work. The performance of ProxSDP in comparison to state-of-the-art SDP solvers is evaluated on three case studies.

[pt] O presente trabalho analisa o Problema da Programação de Lotes Econômicos (ELSP) que, freqüentemente, se apresenta em indústrias com processos produtivos em linha (onde a produção segue uma seqüência especificada de operações). Tal linha deve manufaturar diferentes produtos, só sendo possível fabricar um produto por vez. Além disso, para o caso estudado, outra característica importante é que os tempos e custos de setup dependem da seqüência de fabricação escolhida. O objetivo do problema é determinar uma seqüência de produção que permita obter conjuntamente os menores custos de setup e de manter estoques, satisfazendo a demanda do mercado sem atrasos. É factível, na teoria, encontrar matematicamente uma solução ótima para o problema, mas sua obtenção se torna impraticável pelas numerosíssimas possibilidades e muitas variáveis a considerar. Por tal motivo, recorre-se ao uso de métodos heurísticos. Neste trabalho analisam-se os dados fornecidos por uma empresa de refrigerantes, que possui um processo em linha, e se estabelecem as seqüências e os volumes de produção para cada produto, obtendo custos próximos do ótimo. O método que se propõe não só é útil para o caso específico, senão também pode ser adaptado a indústrias que guardem características semelhantes. / [en] This essay analyzes the Economic Lot Scheduling Problem (ELSP), usually found in industries with line production processes (production follows a specified sequence of operations). Such line must manufacture different products, and it is only possible to manufacture a single product at a time. Besides, for the case studied another important characteristic exists namely, the time and setup cost depend on the chosen production sequence. The objective of the problem is to determine a production sequence that minimizes setup and inventory carrying costs, satisfying the market demand without delays. It is feasible, in theory, to find a mathematically optimal solution for the problem, but in reality it becomes impracticable due to the very large number of possibilities and the many variables to consider. For this reason, one must resort to heuristic methods. In this work, the data provided by a soft drinks manufacturer is analyzed, generating sequences and production volumes for each product, obtaining costs close to the optimum. The proposed method applies to the specific case study, and it is likely to be adaptable to a large number of industries with similar characteristics.

[pt] Nas organizações industriais contemporâneas, a competição global e o avanço das tecnologias de informação tornam os produtos e processos cada vez mais semelhantes. O desempenho operacional passa, então, a ser um dos principais mecanismos de diferenciação. Nesse cenário, a área de planejamento e programação da produção ganha um inédito papel estratégico. O presente estudo se propôs a investigar esse novo papel com um olhar centrado nas rotinas organizacionais e nas pessoas que exercem a função. Mais especificamente, a partir de uma abordagem qualitativa e interpretativa, o trabalho utilizou o método fenomenográfico para compreender como os programadores concebem a competência nas suas rotinas organizacionais. A análise das entrevistas identificou três diferentes concepções. A primeira está associada à tarefa de alocação eficiente de recursos e materiais. A segunda vê a programação como um processo de mediação entre as diferentes áreas da empresa. E a terceira atribui ao programador de produção a reponsabilidade de fazer a gestão estratégica da operação. Além disso, foram identificadas seis dimensões do fenômeno que explicam e diferenciam as concepções, são elas: Raciocínio lógico, Conhecimento técnico (do processo produtivo), Conhecimento sistêmico (de outras áreas), Estratégia de negociação, Aspecto manifesto da rotina e Envolvimento com a estratégia corporativa. Os achados sugerem, por fim, que a dimensão estratégica da programação é verificável, em diferentes graus, nas suas rotinas. Além disso, ao revelar a concepção competência como sendo a mediação entre as diferentes áreas da empresa, o estudo traz as estratégias de negociação para o centro do debate sobre a realização competente das rotinas de programação da produção. / [en] In contemporary industrial organizations, global competition and the advancement of information technologies make products and processes increasingly similar. Operational performance then becomes one of the main differentiation mechanisms. In this scenario, the area of production planning and scheduling gains an unprecedented strategic role. The present study aimed to investigate this new role with a focus on the organizational routines and the people who perform them. More specifically, from a qualitative and interpretative approach, this study used phenomenography method to understand how schedulers conceive competence in their organizational routines. The analysis of the interviews identified three different conceptions. The first is associated with the task of efficient allocation of resources and materials. The second sees scheduling as a process of mediation between the different areas of the company. And the third assigns to the production planner the responsibility to do the strategic management of the enterprise operations. In addition, six dimensions of the phenomenon that explain and differentiate the conceptions are identified: Logical reasoning, Technical knowledge (of the productive process), Systemic knowledge (of other areas), Negotiation strategy, Manifested aspect of the routine and Involvement with corporate strategy. The findings suggest that the strategic dimension of scheduling is verifiable, to different degrees, in production planning routines. In addition, by revealing the concept of competence as being the mediation between the different areas of the company, the study brings negotiation strategies to the center of the debate on the competent realization of production planning routines.

[pt] Esta dissertação apresenta um modelo de programação linear para mercados virtuais, que tem como objetivo principal incentivar vendedores a oferecerem preços mais baixos e compradores a pagarem mais pelos produtos. Esse incentivo é feito através de compensações aos participantes do mercado que agirem desta forma. O modelo funciona basicamente como um leilão bi-lateral, onde tanto vendedores quanto compradores podem dar seus lances. Para este modelo básico foram modeladas extensães como: existência de custo de transporte entre vendedores e compradores; economia de escala no preço do comprador; possibilidade de múltiplos produtos em um mesmo leilão. Para o modelo básico e cada uma das extensões propostas foi elaborado o sistema de compensações baseados em princípios da Teoria dos Jogos. Em cada caso, foi verificada a existência de soluções de núcleo e como essas soluções determinam as características do mercado. / [en] This work presents a linear programming model for virtual markets. The main objective is to encourage sellers to offer lower prices and buyers to pay more for products. This is done through a system where the agents are awarded for acting this way. The basic version of the model works as an auction where buyers and sellers can make their bids. Some extensions were developed for this basic model, to allow situations like: transportation cost between buyers and sellers; scale economy for the buyer's price; multiples products in the same auction. For the basic model and each of its extensions, the system of awards has been developed based on Game Theory principles. In each case, the model was reinterpreted as a game and its core solutions were found. It was also verified how these solutions determine market's behavior.

[pt] Algumas características básicas das redes de sensores sem fio (RSSF) dificultam as tarefas de criação e reconfiguração de aplicações. Nesse trabalho apresentamos um modelo de programação que pretende simplificar essas tarefas. O modelo se baseia no uso conjunto de funções parametrizáveis e de máquinas de estados finitos, e permite a implementação de diferentes tipos de aplicações para redes de sensores sem fio e a configuração remota dessas aplicações. Descrevemos alguns testes para avaliar o quanto esse modelo pode facilitar o desenvolvimento de novas aplicações, o quanto é fácil aplicar novas alterações sobre as aplicaçõesem execuçãos, e o impacto na quantidade de mensagens na rede por conta do uso da configuração remota. / [en] Some basic characteristics of wireless sensor networks (WSN) make application creation and reconfiguration dificult tasks. A programming model is presented to simplify these tasks. This model is based on a set of parametrized components and on a Finite State Machine, and allows the remote configuration of different applications over the same set of installed components. We describe some tests to evaluate its impact on the development process, and the ease of applying modifications to a running application. We also measure the additional impact of remote configuration on network activity.

[pt] O trabalho tem como objetivo desenvolver uma formulação matemática para o problema de projeto de redes logísticas que seja integrado e flexível de modo a contemplar escolhas de localização de instalações, transporte, produção e estoques. O projeto de redes considera seleção de fornecedores, plantas e armazéns e de opções de transportes, com alocação de produtos para plantas de manufatura e armazéns, e ainda consideram questões de estocagem na rede logística como custos de manutenção e de obtenção de estoques. A formulação resultante é um modelo de programação não linear inteira mista, feita para um único período com a demanda estocástica. Por ser um problema NP-Difícil, para a resolução do problema proposto foi utilizado o algoritmo Outer-Approximation, que foi testando por meio do dimensionamento de três classes distintas. / [en] This thesis aims to develop a mathematical formulation to an integrated and flexible logistics network design that include choices of facility locations, transportation, production and inventories. The network designs consider vendors, plants, warehouses and transportation modes choices. The proposed model considers products assignment to plants and warehouses, inventory holding and procurement costs. The mathematical formulation of the model is a Mixer Integer Non Linear Program (MINLP) problem, referring to a single period with stochastic demand. The problem is NP-Hard and we used the Outer-Approximation algorithmic as the method to resolve the model proposed. We tested the algorithmic for three different instances (scenarios).

[pt] Sistemas de escoamento multifásico se formam ao longo de um poço de produção de petróleo. A análise do comportamento do escoamento através da coluna de produção é realizada com o apoio de ferramentas computacionais e é essencial para o projeto e operação de um sistema de produção de petróleo. Os simuladores comerciais disponíveis para esse tipo de análise exigem aquisição de licença, cujo custo é elevado, restringindo seu uso às grandes companhias petrolíferas e aos renomados institutos de pesquisa. Além disso, esses programas não permitem a visualização da metodologia utilizada para o tratamento do problema físico e para a solução numérica empregada, e nem a alteração de parâmetros internos, tornando seu uso restrito a certas classes de problemas. Apesar da grande demanda e utilidade desse tipo de software ainda há poucos trabalhos desenvolvidos nessa área. Esta pesquisa tem como objetivo apresentar o desenvolvimento de um simulador de escoamento multifásico simplificado e aberto, com aplicação na otimização da produção de óleo e gás. Dentre as aplicações do programa podemos citar a obtenção das curvas de gradiente de pressão e a otimização de gás-lift. Um estudo paramétrico foi conduzido, mostrando a influência de parâmetros como, por exemplo, o diâmetro da tubulação. Os resultados obtidos foram comparados com a literatura e são fisicamente coerentes. Sendo assim, o programa desenvolvido mostra-se promissor. / [en] Multiphase flow systems are formed along an oil production well. The analysis of the flow behavior through the production column is performed with the aid of computational tools, and is very important to the design and optimization of the oil well production operation. In general, the commercial softwares available to analyze this process are very expensive, which restrict its use to some particular companies. In addition, the methodology used to analyze the physical problem, and the numerical solution are fixed and closed, which restrict its use to certain classes of problems, since it is not possible to change or improve the numerical solution. Despite the great demand and use of this kind of software, there are few researches in this area. This research aims to present the development of a simplified multiphase flow simulator open to public, with application to the optimization of oil and gas production wells. Among the applications are the plot of pressure-distribution curves and the optimization of gas-lift. A parametric study is performed, showing the influence of some governing parameters, such as tubing diameter, in the production flow rate. The results obtained were compared with pertinent literature and are physically reasonable, showing that the software developed is promising.

[pt] A eficiência com que uma empresa é capaz de produzir seus produtos é fundamental para sua sobrevivência em mercados cada vez mais competitivos. A presente dissertação apresenta uma proposta de minimização dos custos de produção e estoques para a otimização das decisões de Planejamento e Controle de Produção. O problema consiste em analisar as compensações entre estoque de antecipação e a contratação de pessoal adicional e/ou horas extras para suprir a demanda em momentos de pico. O objetivo é avaliar os trade-offs existentes entre os custos de hora extra e de estoques para reagir em períodos de oscilação de demanda, com o objetivo de criar um modelo de apoio à decisão de gestão da produção. Um estudo de caso é apresentado para um produto de varejo do ramo farmacêutico. O caso foi modelado por programação matemática linear e programado em sistema AIMMS. A partir dos resultados encontrados, verificou-se que com a implantação do modelo foram obtidas soluções balanceadas, com a otimização dos recursos da produção, que permite a empresa planejar antecipadamente as suas operações de maneira a minimizar os investimentos em estoques e os custos de utilização de hora-extra em termo de famílias de produtos. / [en] The ability of a company to produce their products is essential for their survival in increasingly competitive markets. The present work proposes to minimize the production and inventory costs in order to optimize the production planning and control system decisions. The problem consists in understanding the benefits between anticipation inventory and employment levels and/or overtime in order to reach non-constant, time varying demand, considering fixed sale and production capacity. We create a mixed linear programming (MLP) model to support the decisions and adjustments in planning process and production management. This study applies to a specific retail product of a pharmaceutical industry and is implemented in the AIMMS modeling language. From the results, we can say that the implementation of this model is very useful and can help to find better solutions and improve the optimization of resources, which allows the company to anticipate its decisions and minimize the investments in inventories and costs of using overtime in terms of product families.