This study considers a vehicle routing problem with time windows, accessibility restrictions on customers and a fleet that is heterogeneous with regard to capacity, average speed and cost. A vehicle can perform multiple routes per day, all starting and ending at a single depot, and it is assigned to a single driver, whose total work hours are limited. The available fleet is divided into an owned fleet, for which a variable cost is incurred, and a chartered fleet, for which only a fixed cost is incurred for each vehicle used. A column generation algorithm embedded in a branch-and-bound framework is proposed. The column generation pricing subproblem required a specific elementary shortest path problem with resource constraints algorithm to address the possibility for each vehicle performing multiple routes per day and to address the need to determine the workdays start time within the planning horizon. To make the algorithm efficient, a constructive heuristic and a learning metaheuristic algorithm based on tabu search were also developed. Both were used on branch-and-bound tree nodes to generate a good initial solution to the linear restricted master problem; particularly, to find a good initial primal bound to the branch-and-bound tree. / Este estudo aborda um problema de roteirização de veículos com janelas de tempo, restrições de acessibilidade nos clientes e uma frota que é heterogênea em relação à capacidade de carga, velocidade média de deslocamento e custo. Um veículo pode percorrer múltiplas rotas por dia, todas começando e terminando em um mesmo depósito, e está designado a um único motorista, cujo total de horas trabalhadas no dia está limitado a um valor máximo. A frota disponível é dividida em uma frota própria, para a qual um custo variável é incorrido, e uma frota de freteiros, para a qual apenas um custo fixo é incorrido para cada veículo utilizado. Um algoritmo baseado em geração de colunas, integrado a um procedimento de branch-and-bound, é proposto neste estudo. O subproblema de precificação da geração de colunas requereu um algoritmo específico para o problema do caminho mínimo elementar com restrições sobre recursos capaz de lidar com a possibilidade de cada veículo percorrer múltiplas rotas por dia e capaz de lidar com a necessidade de determinar o instante de início do dia de trabalho do motorista dentro do horizonte de planejamento. Para tornar o algoritmo eficiente, uma heurística construtiva e uma heurística de melhoria baseada em busca tabu também foram desenvolvidos. Ambos são utilizados nos nós da árvore de branch-and-bound para gerar boas soluções iniciais para o problema mestre restrito da geração de colunas; particularmente, para encontrar um bom limitante primal inicial para a árvore de branch-and-bound.

A área de seguros é uma atividade extremamente importante no dia-a-dia da sociedade, uma vez que, independentemente dos prejuízos que sofremos, os seguros permitem a continuidade de nossas vidas. Apesar disso, o número de pessoas que contrata uma apólice de seguro, em especial de Vida e de Acidentes Pessoais, ainda é muito pequeno em relação ao total da população brasileira. Inúmeras causas podem ser indicadas como responsáveis por esta situação. Todas, certamente, possuem motivos plausíveis de sua indicação. A presente dissertação dedica-se a estudar quais as principais causas que realmente dificultam o acesso das pessoas a contratarem uma apólice e, obviamente, manterem-se seguradas. / Insurance business is an activity extremely important in our routine, since it allows people to continue their lives, no matter which losses they have been through. Despite it, the number of people who contract an insurance policy in Brazil, especially of Life and Personal Accidents, is still very small if compared to the total Brazilian population. A number of causes could be indicated as responsible for this situation. Certainly, all of them present plausible reasons for their indication. This work studies which really are the main reasons that difficult the access of people to contract a policy and, obviously, to keep it.

Orientador: Cid Carvalho de Souza / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-17T07:58:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Porto_ClaudiaAkemiFurushima_M.pdf: 1805902 bytes, checksum: 15341772d15a37d8642fa403d27fbd6a (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The abstract is available with the full electronic digital document / Mestrado / Teoria da Computação / Mestre em Ciência da Computação

Orientador: Francisco de Assis Magalhães Gomes Neto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-12T16:09:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Villela_PedroFerraz_M.pdf: 727069 bytes, checksum: d87d64ae49bfc1a53017a463cf10b453 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho, propomos um método exato para a resolução de problemas de programação quadrática que envolvem restrições de cardinalidade. Como aplicação, empregamos o método para a obtenção da fronteira eficiente de um problema (bi-objetivo) de otimização de carteiras de investimento. Nosso algoritmo é baseado no método Branch-and-Bound. A chave de seu sucesso, entretanto, reside no uso do método de Lemke, que é aplicado para a resolução dos subproblemas associados aos nós da árvore gerada pelo Branch-and-Bound. Ao longo do texto, algumas heurísticas também são introduzidas, com o propósito de acelerar a convergência do método. Os resultados computacionais obtidos comprovam que o algoritmo proposto é eficiente. / Abstract: In this work, we propose an exact method for the resolution of quadratic programming problems involving cardinality restrictions. As an application, the algorithm is used to generate the effective Pareto frontier of a (bi-objective) portfolio optimization problem. This algorithm is based on the Branch-and-Bound method. The key to its success, however, resides in the application of Lemke's method to the resolution of the subproblems associated to the nodes of the tree generated by the Branch-and-Bound algorithm. Throughout the text, some heuristics are also introduced as a way to accelerate the performance of the method. The computational results acquired show that the proposed algorithm is efficient. / Mestrado / Otimização / Mestre em Matemática Aplicada

Orientador: Flávio Keidi Miyazawa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-25T12:28:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_MauroCardoso_M.pdf: 3797752 bytes, checksum: c82bee131ad99d747e42150908135190 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Investigamos uma variante do problema de localização e roteamento com relação de muitos-para-muitos concentradores que consiste em particionar o conjunto de vértices de um grafo em ciclos contendo exatamente um concentrador cada e determinar um ciclo adicional interligando todos os concentradores. Qualquer vértice do grafo pode ser um concentrador; faz parte do problema determinar quais vértices devem ser concentradores. Esse problema tem aplicações práticas relevantes em áreas como transporte urbano e redes de computadores. Desenvolvemos uma heurística baseada em busca local com operações de inserção, remoção e troca de vértices. Soluções iniciais são geradas de maneira aleatória, e suas vizinhanças são exploradas a fim de obter melhores soluções. Além disso, elaboramos um algoritmo exato com estrutura de branch-and-cut para a formulação em Programação Linear Inteira proposta. Restrições de capacidade e eliminação de caminhos são adicionadas como planos de corte, com algoritmos de separação baseados em árvores de corte mínimo e nas componentes conexas de um grafo suporte. Diversos experimentos computacionais mostram a capacidade de resolução do algoritmo exato para instâncias pequenas e da heurística para instâncias pequenas e médias. São comparados também os desempenhos para outras variantes do problema / Abstract: We investigate a variant of the many-to-many hub location-routing problem which consists in partitioning the set of vertices of a graph into cycles containing exactly one hub each and determining an extra cycle interconnecting all hubs. Any vertex of the graph can be a hub; it is part of the problem to determine which vertices should be hubs. This problem has relevant practical applications in areas such as urban transportation and computer networks. A local search based heuristic that considers add/remove and swap operations is developed. Initial solutions can be generated at random, and their neighborhoods are explored in order to get better solutions. Also a branch-and-cut approach that solves an integer formulation is investigated. Capacity and path elimination constraints are added in a cutting plane way, so the separation algorithms are based on the computation of min-cut trees and in the connected components of a support graph. Many computational experiments over several instances adapted from literature show the problem-solving capability of the exact algorithm for small instances and of the heuristic for small to medium-sized instances. We also compare the performance of other variants of the problem / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação

Orientador: Carlile Campos Lavor / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-25T18:42:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rezende_GermanoAbudde_D.pdf: 1418033 bytes, checksum: 61d29b02274278ede5ffca797e26371a (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A geometria de distâncias é o estudo da geometria baseado no conceito de distância. Ela é útil em várias aplicações, onde os dados de entrada consistem de um conjunto incompleto de distâncias, e a saída é um conjunto de pontos no espaço euclidiano, que realiza as distâncias dadas. No Problema de Geometria de Distâncias (DGP), é dado um inteiro K > 0 e um grafo simples, não direcionado, G = (V,E,d), cujas arestas são ponderadas por uma função não negativa d. Queremos determinar se existe uma função (realização) que leva os vértices de V em coordenadas no espaço euclidiano K-dimensional, satisfazendo todas as restrições de distâncias dadas por d. Um DGPk (com K fixado) está fortemente relacionado a um outro tipo de problema, que trata dos possíveis completamentos de uma certa matriz de distâncias euclidianas. Este último pode ser visto, em um certo sentido, como o "dual do primeiro problema". Neste trabalho, exploramos essa dualidade com a finalidade de propor melhorias no método Branch-and-Prune aplicado a uma versão discreta do DGPk / Abstract: Distance Geometry is the study of geometry based on the concept of distance. It is useful in many applications where the input data consists of an incomplete set of distances, and the output is a set of points in some Euclidean space which realizes the given distances. In the Distance Geometry Problem (DGP), it is given an integer K > 0 and a simple undirected weighted graph G = (V,E,d), whose edges are weighted by a non-negative function d. We want to determine if there is a (realization) function that associates the vertices of V with coordinates of the K-dimensional Euclidean space satisfying all distance constraints given by d. A DGPk (with K fixed) is closely related to another type of problem, which treats the possible completions of a certain Euclidean distance matrix. In some sense, this is the "dual" of the first problem. We explore this duality in order to improve the Branch-and-Prune method applied to a discrete version of the DGPk / Doutorado / Matematica Aplicada / Doutor em Matemática Aplicada

Orientador: Carlile Campos Lavor / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-26T22:04:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fidalgo_FelipeDelfiniCaetano_D.pdf: 5383479 bytes, checksum: 8f7bf5142b44fa99ea2742f6183ee1c6 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Motivado por estudos em estruturas 3D de proteínas, biomoléculas imprescindíveis no estudo da vida, surgiu um problema chamado Discretizable Molecular Distance Geometry Problem (DMDGP) que provou ser NP-Difícil. Para resolvê-lo, existe um algoritmo da literatura, Branch & Prune (BP), que utiliza uma estratégia combinatória de exploração de uma árvore binária de soluções associada ao problema. Além disso, foram descobertas relações de simetria que permitem obter uma solução, a partir de outra, através de reflexões nos chamados vértices de simetria. Alguns pesquisadores passaram a realizar este trabalho em paralelo (ParallelBP), dividindo uma instância em sub-instâncias, resolvendo localmente com o BP (o que pode ser feito em duas direções) e unindo as sub-soluções com movimentos rígidos, com o intuito de determinar as soluções em menor tempo. Nossa proposta é fornecer uma estratégia Dividir-e-Conquistar para resolver o DMDGP, de modo a melhorar a abordagem em paralelo. Ela possui três estágios. Inicialmente, dividimos uma instância em sub-instâncias duas-a-duas sobrepostas através dos vértices de simetria. Depois, utiliza-se os chamados gaps para decidir a direção em que o BP deve fornecer a solução local. Por fim, utilizamos rotações baseadas na Álgebra de Quatérnios para combinar as sub-soluções em soluções factíveis / Abstract: Motived by studies in 3D structures of proteins, essential biomolecules for Life, arised a problem called Discretizable Molecular Distance Geometry Problem (DMDGP) which proved to be NP-Hard. Aiming to solve it, there is an algorithm in the literature, Branch & Prune (BP), which uses a combinatorial strategy of exploring a binary tree of solutions that is associated to the problem. Moreover, some symmetry relations have been discovered which allows the obtainance of one solution from the other one by means of reflections in the so-called symmetry vertices. Some researchers started to do this work using parallel computing (ParallelBP), dividing one instance into sub-instances, solving the problem locally with the BP (what can be done in two directions) and joining the sub-solutions with rigid movements, with the objective of determining the solutions in a smaller time. Our purpose, thus, is to provide a Divide-and-Conquer strategy to solve the DMDGP in order to improve the parallel version. It has three stages. Initially, the instance is divided into sub-instances two-by-two overlapping by means of the symmetry vertices. After, the so-called gaps are used to decide the direction that the BP ought to provide the local solution. Finally, we propose to use Quaternion Rotations to combine sub-solutions into feasible solutions / Doutorado / Matematica Aplicada / Doutor em Matemática Aplicada

Nas últimas décadas, diversas propostas de técnicas e de processos visando aumentar a sustentabilidade da agricultura ganharam evidência. Tais propostas geram novos modelos de planejamento em que devem ser considerados aspectos técnicos e ecológicos de produção, bem como o acesso de pequenos agricultores familiares ao mercado consumidor. Neste tipo de planejamento da produção, a rotação de culturas desempenha um papel fundamental, pois contribui para a manutenção dos recursos produtivos, para a minimização do uso de recursos não-renováveis e para o controle biológico da população de herbívoros, patógenos e plantas espontâneas. Nesta tese abordamos dois problemas de Programação de Rotação de Culturas (PRC) focados na produção de base sustentável de hortaliças: o problema de PRC com restrições de Adjacências (PRC-A) e o problema de PRC com atendimento da Demanda (PRC-D). O planejamento da produção de hortaliças é complexo pois envolve, em geral, um grande número de culturas com limitações específicas quanto à época de plantio e com períodos de cultivo e produtividades muito variáveis. A programação de rotação de culturas para as áreas de plantio é formulada como um modelo de otimização 01 e, para os dois problemas, em cada programação considera se tanto aspectos técnicos (época de plantio e colheita etc.) quanto ecológicos (adubação verde, pousio etc.). No problema PRC-A o objetivo é a maximização da ocupação das áreas produtivas em que as restrições de plantio são estendidas às áreas adjacentes. Como a formulação matemática para o problema tem, em geral, um número muito grande de restrições e variáveis, com matriz de restrições esparsa e bloco-diagonal, o modelo é reformulado com a Decomposição DantzigWolfe, o que permitiu sua resolução por procedimentos baseados em geração de colunas, heurísticos e exatos. No problema PRC-D desejase suprir a demanda de um conjunto de hortaliças tendo-se disponível um conjunto de áreas heterogêneas. As culturas passíveis de plantio, bem como as suas produtividades, dependem da área considerada. O problema foi formulado como um modelo de otimização linear em que cada variável está associada a uma programação de rotação de culturas. O modelo contém potencialmente um número grande de programações de rotação e é resolvido por geração de colunas. Experimentos computacionais usando instâncias baseadas em dados reais confirmam a eficácia dos modelos e das metodologias propostos para os problemas / Over the last decades, various proposals for techniques and processes to increase agricultural sustainability have been put forward. These proposals bring new planning models in which technical and ecological production aspects must be considered, as well as the access of small farmers to the consumer market. In this type of agricultural production planning, crop rotation plays a fundamental role as it contributes to maintaining productive resources, to reducing the use of non-renewable resources, and to biologically controlling the population of herbivores, pathogens and spontaneous plants. In this thesis, two problems concerning the Crop Rotation Schedule (CRS) focusing on sustainable production vegetables are addressed: the problem of the CRS having Adjacent constraints (CRS-A) and the problem of the CRS under Demand constraints (CRS-D). Production planning of vegetables is complex as it generally involves a large number of crop species having specific limitations regarding the planting season and very varied production times and productivity. The crop rotation schedule problem is formulated as an optimization model 0-1, and for both problems, in each schedule technical (planting and harvesting season etc.) and ecological (green manure, fallow etc.) aspects are considered. Concerning the CRS-A problem, the aim is to maximize the occupation of cropping areas in which planting constraints are extended to adjacent areas. As the mathematical formulation for the problem generally has a large number of restrictions and variables and the structure of the constraint matrix of the problem is sparse and block-diagonal, the model has been reformulated using the Dantzig-Wolfe Decomposition strategy, which has enabled the use of a heuristic and exact procedures based on the column generation approach for its resolution. In the CRS-D problem, the aim is to meet the market demands for vegetables having a set of heterogeneous cropping areas available. The potential planting crops, as well as their productivity, depend on the considered cropping area. The problem is formulated as an optimization linear model in which each variable is associated to a crop rotation schedule. The model may include a large number of rotation schedules and is solved by the column generation approach. Computational experiments using instances based on real-world data confirm the efficiency of models and methodologies proposed for the problems

[pt] A propagação de influências tem sido objeto de extensos estudos devido a seu importante impacto em redes sociais, epidemiologia e muitas outras áreas. A compreensão do mecanismo de propagação é crítica, por exemplo, para controlar a disseminação de notícias falsas ou controlar uma epidemia. Neste trabalho, seguimos uma perspectiva de otimização e identificamos o menor grupo de usuários que precisam ser convertidos para atingir um certo nível de influência em toda a rede. Portanto, estudamos formalmente o problema de influência de menor custo generalizado, propondo algoritmos de programação matemática para resolver este problema. Introduzimos novos algoritmos de planos de corte e separação, e os incorporamos em um algoritmo de branch-and-cut. Nossos resultados experimentais em instâncias da literatura demonstram a capacidade do método de resolver pequenas e médias instâncias, bem como diminuir o gap da melhor solução conhecida e inclusive encontrando também soluções ótimas para alguns problemas em aberto. / [en] Influence propagation has been the subject of extensive study due to its important role in social networks, epidemiology, and many other areas. Understanding the propagation mechanism is critical, e.g., to control the spread of fake news or to control an epidemic. In this work, we follow an optimization perspective, and attempt to identify the smallest group of users that needs to be converted to achieve an certain influence level over the entire network. We therefore formally study the generalized least cost influence problem, proposing mathematical programming algorithms to solve the challenging problem. We introduce new cutting plane and separation algorithms and embed them into a branch-and-cut algorithm. Our experimental results on classical benchmark instances demonstrates the method ability to solve small-to medium-scale benchmark instances, also finding optimal solutions for some open problems.

Gescannte und vektorisierte technische Zeichnungen werden automatisch unter Nutzung eines Netzes von Modellen in eine hochwertige Datenstruktur migriert. Die Modelle beschreiben die Inhalte der Zeichnungen hierarchisch und deklarativ. Modelle für einzelne Bestandteile der Zeichnungen können paarweise unabhängig entwickelt werden. Dadurch werden auch sehr komplexe Zeichnungsklassen wie Elektroleitungsnetze oder Gebäudepläne zugänglich. Die Modelle verwendet der neue, sogenannte Y-Algorithmus: Hypothesen über die Deutung lokaler Zeichnungsinhalte werden hierarchisch generiert. Treten bei der Nutzung konkurrierender Modelle Konflikte auf, werden diese protokolliert. Mittels des Konfliktbegriffes können konsistente Interpretationen einer kompletten Zeichnung abstrakt definiert und während der Analyse einer konkreten Zeichnung bestimmt werden. Ein wahrscheinlichkeitsbasiertes Gütemaß bewertet jede dieser alternativen, globalen Interpretationen. Das Suchen einer bzgl. dieses Maßes optimalen Interpretation ist ein NP-hartes Problem. Ein Branch and Bound-Algorithmus stellt die adäquate Lösung dar.