[pt] O aumento do consumo de energia elétrica leva os sistemas de distribuição a operar próximo do seu limite, podendo ocorrer situações de máximo fluxo de potência ativa e reativa nos ramos, ou seja, problemas de estabilidade de tensão. A mudança da topologia da rede permite encontrar uma configuração em que os índices de estabilidade de tensão estão distantes do ponto de máximo carregamento do sistema, reduzir as perdas técnicas e tornar a distribuição de carga nos alimentadores mais uniforme. Contudo, o número de possibilidades de chaveamento cresce com o aumento da dimensão da rede elétrica e a busca pela solução ótima requer esforço computacional elevado. O uso do algoritmo heurístico de Busca Tabu permite direcionar a busca por novas configurações de qualidade, armazenando suas características e proibindo a adição e/ou remoção de atributos por um período, evitando que a busca termine em um valor mínimo (máximo) local. Os resultados das análises em diferentes níveis de carregamento, que representam a operação do sistema radial de distribuição com carga leve, pesada e crítica, mostram que o algoritmo de Busca Tabu adotado neste trabalho consegue maximizar a margem de potência da barra crítica do sistema, levando o ponto de operação original à uma distância maior do ponto de máximo carregamento do sistema, na região normal de operação e minimizando as perdas técnicas. Com isso, evita-se que o sistema opere no ponto de máximo carregamento ou, na pior das hipóteses, na região anormal de operação, onde as ações de controle têm efeito oposto ao esperado. / [en] The increase of the consumption of electric energy takes the distribution systems to operate next to its limits, which might cause situation of maximum active and reactive power flow in the branches, that is, problems of voltage stability. The change of the topology of the network allows to find a configuration where de voltage stability indexes are far from de maximum loading point, improve voltage profile, reduce power losses and load balancing. However, the number of possible switching grows with the dimension of network and searching for optimal solution requires high computational effort. Using Tabu Search heuristics allows guiding the search for new configuration of high quality, being storing its characteristics and forbidding the addition and/or removal of attributes for a period, avoiding that the search finishes in a local minimum (maximum) value. The results in different loading levels, that represent the operation of radial distribution system with normal, weighed and critical load, show that the Tabu Search algorithm maximizes the voltage stability margin, leading the original operation point to a new one that is far from the maximum loading point, in the normal region of operation. With this, it is prevented that the system operates next to the maximum loading point or, in the worse case, in the abnormal region of operation, where the actions of control have opposing effect to the waited one.

Orientador: Ruben Augusto Romero Lazaro / Resumo: Este trabalho apresenta uma proposta baseada na meta-heurística Busca Tabu, chamada de Busca Tabu Reformulada para resolver o problema de operação ótima dos sistemas de distribuição, utilizando uma estratégia integrada de reconfiguração e alocação de bancos de capacitores fixos e chaveados para obter a topologia radial que apresente o menor custo de operação. Para encontrar a topologia radial inicial foi aplicado o algoritmo de Prim, em que foi obtida uma solução reconfigurada, e essa solução encontrada foi submetida à uma heurística para alocação de capacitores fixos e chaveados. A proposta de solução inicial é submetida ao algoritmo de Busca Tabu Reformulada que utiliza uma vizinhança que considera como solução vizinha uma topologia vizinha da topologia radial corrente e com a proposta de alocação de bancos de capacitores modificada. Como proposta da metodologia Busca Tabu Reformulada o procedimento é repetido até um critério de parada definido. Todos os programas foram escritos em linguagem FORTRAN 77. Os algoritmos propostos foram testados com os sistemas de 33, 70, 84 e 136 barras. / Abstract: This paper presents a proposal based on the Tabu Search metaheuristic called Tabu Search Reformulated to solve the problem of optimal operation of the distribution systems, using an integrated strategy of reconfiguration and allocation of fixed and switched capacitor banks to obtain the radial topology which presents the lowest operating cost. To find the initial radial topology the Prim algorithm was applied, in which a reconfigured solution was obtained, and this solution was submitted to a heuristic for the allocation of fixed and switched capacitors. The initial solution proposal is submitted to the Reformulated Tabu Search algorithm that uses a neighborhood that considers as neighbor solution a neighboring topology of the current radial topology and with the proposed allocation of modified capacitor banks. As a proposal of the Tabu Search Reformulated methodology, the procedure is repeated up to a defined stop criterion. All the programs were written in FORTRAN 77 language. The proposed algorithms were tested with the 33, 70, 84 and 136-node systems. / Mestre

Neste trabalho é proposta uma nova técnica de solução para resolver o problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão estático através da introdução da tomada de decisão fuzzy. Na técnica apresentada neste trabalho, a tomada de decisão fuzzy é aplicada para o desenvolvimento de um algoritmo heurístico construtivo. O sistema fuzzy é utilizado para contornar alguns problemas críticos das heurísticas que utilizam o índice de sensibilidade como guia para inserção de novas linhas. A heurística apresentada nesse trabalho é baseada na técnica dividir para conquistar. Verificou-se que a deficiência das heurísticas construtivas é decorrente da decisão de inserir novas linhas baseada em valores não seguros encontrados através da solução do modelo utilizado. Para contornar tal deficiência, sempre que surgirem valores não seguros divide-se o problema original em dois subproblemas, um que analisa a qualidade da resposta para o caso em que a linha é inserida e outro para verificar a qualidade da resposta para o caso em que a linha não é inserida. A tomada de decisão fuzzy é utilizada para decidir sobre quando dividir o problema em dois novos subproblemas. Utilizou-se o modelo cc com a estratégia de Villasana-Garver-Salon para realizar a modelagem da rede elétrica para os problemas da expansão de sistemas de transmissão aqui propostos. Ao serem realizados testes em sistemas de pequeno, médio e grande portes certificou-se que o método pode encontrar a solução ótima de sistemas de pequeno e médio portes. Porém, a solução ótima dos sistemas de grande porte testados não foi encontrada. Para melhorar a qualidade da solução encontrada utilizou, em uma segunda fase, a metaheurística busca tabu. A busca tabu utiliza o modelo cc. Os resultados se mostraram bastante promissores. Os testes foram realizados em alguns sistemas reais brasileiros e com o sistema real colombiano. / A new solution technique to solve the long-term static transmission expansion planning (TEP) problem based on fuzzy decision making is proposed. The technique applies the concepts of fuzzy decision making in a constructive heuristic algorithm. The fuzzy system is used to circumvent some critical problems of heuristics that use sentivity indices as a guide for insertion and construction of new lines. The heuristic algorithm proposed in this work is based on the divide and conquer technique. It has been verified that the deficiency of the constructive heuristics is due to the decision of inserting new lines based only on information given by the index, which usually is calculated from a relaxed mathematical representation of the problem and can become less accurate during the solution process. In order to be able to deal with such problem, whenever the quality of the index decreases, the original problem is divided into two sub-problems: one examines the quality of the solution when the transmission line indicated by the sensitivity index is inserted and the other subproblem checks the opposite. Fuzzy decision-making is used to decide the moment to divide the problem into two subproblems based on other information. The hybrid linear model is used to model the long-term transmission expansion planning problem and is used in the proposed algorithm. Tests was done with systems of small-term, medium-term and long-term. The optimal solution of small-term and medium-term was foundo using just the construtive heuristic algorithm with fuzzy decision-making. To deal with long-term systems was used the solutions of the construtive heuristic algorithm with fuzzy decision-making to init a tabu search. The tabu search uses the dc model. The results are very promising. The test was done with some real brazilian systems and with the real colombian system.

O presente estudo trata da configuração de uma rede de distribuição capacitada com restrição de cobertura. O objetivo é determinar quais cidades, dentre um conjunto de candidatas, devem atuar como centrais de desconsolidação de carga, de forma a minimizar o custo total de transporte (transferência e distribuição) para uma determinada demanda, atendendo às restrições operacionais e de distância de cobertura. A partir da pesquisa na literatura sobre o assunto, foi preparado um modelo de programação linear inteira para encontrar a solução ótima para o problema. Esse modelo é baseado nos clássicos problemas de localização, com modificação na função objetivo para retratar melhor a estrutura de custos de transporte, além da inclusão de restrições de cobertura e restrições de atendimento mínimas e máximas em cada central. O modelo foi implementado utilizando o suplemento Solver da planilha eletrônica Excel. Um outro enfoque de solução baseado na metaheurística Busca Tabu (Tabu Search) foi elaborado, com dois objetivos: permitir a análise de problemas quando não se tem disponível uma ferramenta para solução de modelos de programação linear; e analisar o comportamento da metaheurística quando utilizada na solução desse tipo de problema. O procedimento foi implementado a partir da construção de macros em linguagem Visual Basic for Application (VBA), também em Excel. O modelo de programação linear e a metaheurística Busca Tabu foram aplicados a alguns cenários de um problema real. Resultados, comparações e conclusões dessas aplicações são apresentados neste trabalho. / The present study deals with configuring a capacitated distribution network with coverage constraint. The objective consists of determining which cities, among a set of candidates, should act as load deconsolidation centers, aiming to minimize transportation total costs to attend a given demand, and obeying all operational constraints and coverage distances. Based on a literature review, an integer linear programming model was formulated to find the problem optimal solution. The model is based on classical location problems, but includes changes in the objective function to incorporate the transportation costs structure, besides coverage constraints and minimum and maximum central capacity constraints. The model was implemented using Excel’s Solver add-in. Another solution approach based on the Tabu Search metaheuristic was proposed, with two objectives: to permit problem analysis when linear programming tools are not available; and to learn on metaheuristic behavior when used to solve this type of problem. The Tabu Search procedure was implemented using Excel macro language in Visual Basic for Applications (VBA). Both integer linear programming and metaheuristic models were applied to some scenarios of a real-world problem. Applications results, comparisons and conclusions are presented in this work.

Orientador: Jose Roberto Sanches Mantovani / Resumo: Neste trabalho, propõe-se uma nova metodologia para abordar de forma integrada os problemas de restauração automática e sequenciamento de operação de abertura e fechamento de chaves em redes de distribuição de grande porte. Na literatura os problemas de restauração e sequência de chaveamentos são normalmente considerados de forma separada e sequencial, em que o resultado do algoritmo de restauração é o dado de entrada para o algoritmo que gera a sequência de chaveamento. A inconsistência com esta abordagem é que não necessariamente o resultado convencional do algoritmo de restauração (conjunto de chaves que devem ser manobradas), é o melhor dado de entrada para o algoritmo que elabora o sequenciamento ótimo de abertura/fechamento das chaves. Isso porque quando ambos os problemas são resolvidos separadamente, eles possuem funções objetivos diferentes. O problema de restauração tem por objetivo minimizar a quantidade de carga desconectada com o menor número de chaveamentos possíveis, enquanto que o problema de sequenciamento de chaves tem o objetivo de reduzir a energia não suprida no sistema durante um evento de falta permanente. Uma nova abordagem baseada na meta-heurística de Busca Tabu com Vizinhança Variável Reativa é proposta para explorar o espaço de busca do problema em análise, simultaneamente com uma nova heurística para gerar a sequência de chaveamento em sistemas de grande porte com milhares de nós de carga. A existência em operação na rede de controle de equipament... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, a new methodology is proposed to address, in an integrated approach, the automatic restoration problem and the switching sequence problem for large scale distribution networks. In the literature, the restoration and switching sequence problems are usually addressed separately and sequentially. Thus, the result of the distribution restoration algorithm is the initial data for the switching sequence algorithm. The inconsistency with this approach is that, not necessarily the conventional result of the restoration algorithm (a set of switches to be maneuvered) is the best initial data for the switching sequence algorithm. It is explained by the fact that both problems have different objective functions. The distribution restoration problem aims to minimize the amount of disconnected load with the fewest number of possible switching, whereas the switching sequence problem aims to minimize the energy not supplied in the network after a permanent fault. A new approach based on the Tabu Search with Reactive Variable Neighborhood meta-heuristic is proposed to explore the search space of the problem, along with a new heuristic to generate the switching sequence in large size distribution systems with thousands of load buses. The presence of voltage control devices, as switched capacitors and voltage regulators, are considered to improve the quality of solutions. The presence of distributed generation with black start capability is also considered. The cold load pick up c... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Made available in DSpace on 2015-03-05T13:56:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho tem como objetivo a geração de um modelo de escalonamento aplicado ao Jobshop Scheduling Problem num Sistema de Manufatura Flexível que considera o tempo total de produção (makespan), o tempo total de atraso, o tempo total parado e o tempo total ocioso.O modelo proposto é composto por: (a) uma função objetivo que reflete, através de suas variáveis de decisão e seus pesos respectivos, as estratégias de otimização, e de (b) uma arquitetura que está dividida em cinco fases. O modelo utilizou o algoritmo Busca Tabu que,através de duas estratégias de geração de vizinhanças, busca a otimização da função objetivo. A arquitetura do modelo baseia-se na extração da demanda de produção, na Tecnologia de Grupo, nas Regras de Despacho, no Algoritmo Busca Tabu e na gravação do plano de produção, para tratar os Problemas de Seleção de Partes (Famílias de Partes) e do Escalonamento. Foram realizados, através de um estudo de caso, diversos experimentos que possibilitaram a comparação de estratégias de otimiza / This paper has the aim of generating a scheduling model applied to Job-shop Scheduling Problem in Flexible Manufacturing System, which considers the makespan, total tardiness time, total stop time, total idle time. The model proposed is composed for: (a) an objective function that reflects, through its variables of decision and its weights, the optimization strategies, and (b) arquitecture that is divided in five phases. The model used the Tabu Search algorithm which, through two strategies neighborhoods generation, searching the objective function optimization. The model architecture is based on extraction of production demand, in the Group Technology, in the Dispatching Rules, in the Tabu Search algorithm and save production plan, to deal the Part Selections (Part Families) and Scheduling Problems.Through a study of case, it has been realized several experiments which makes it possible the comparison of optimization strategies and real scheduling, and which proves conflicts in decision variables. For mo

Made available in DSpace on 2015-03-05T13:58:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1 / Universidade do Vale do Rio dos Sinos / Neste trabalho é abordado o Problema de Escalonamento em um job shop, considerando restrições de datas de entrega, turnos de produção e tempo de setup entre operações. Considera-se um ambiente de Sistema de Manufatura flexível, que dado ao alto nível de automação, permite a previsibilidade dos processos de carregamento dos recursos à área de processamento. O problema foi modelado através de uma Função Objetivo fn composta de três variáveis de decisão. A importância da contribuição de cada variável para o valor de fn é gerida pela atribuição de valores aos pesos associados às variáveis. Na abordagem proposta, são utilizadas técnicas de Tecnologia de Grupo e Busca Tabu. O modelo implementado é uma modificação da técnica i TSAB, proposta por Nowicki e Smutnicki, a qual apresenta bons resultados no tratamento do Problema de Escalonamento em um job shop PEJS clássico. A consideração das restrições adicionais ao PEJS aumenta a complexidade do modelo implementado, porém, deixa o problema mais próximo da realidade. / In this work the Job Shop Scheduling Problem is studied, considering due dates, production turns and tooling constraints. This problem is applied in a Flexible Manufacturing System, which possesses high degree of automation, allowing previsibility in the processes of loading and unloading jobs on the machines. The problem is modeled through a objective function fn composed by three weighted decision variables. The importance of each variable in the fn final value is managed through assignment of values to the weights of these variables. In the proposed approach, it was used Group Technology and Tabu Search techniques. The implemented model is a modification of the i TSAB technique, proposed by Nowicki and Smutniki. The consideration of adicional constraints in the Job Shop Scheduling Problem increases the complexity of the implementation, otherwise, makes the problem closer to the industrial reality. The model was validated using benchmark instances, in which the data from the addional constraints were added.

Made available in DSpace on 2015-03-05T13:59:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 27 / Nenhuma / As escalas de tripulações em companhias aéreas é um fator importante na logística de operações dessas empresas e um problema interessante para a aplicação de Pesquisa operacional. Os custos com tripulantes no transporte aéreo são extremamente altos, superiores a 20% dos custos de operações das empresas. Diante desse contexto, este trabalho vem abordar o problema de rotações de tripulações em empresas aéreas. Uma rotação de tripulação – crew pairings – é uma seqüência de etapas ou segmentos de vôo que começam e terminam em uma base domiciliar de tripulantes. O objetivo deste planejamento é encontrar um subconjunto dessas rotações com custo mínimo e que cubra todas as etapas de vôo na programação da empresa atendendo as restrições inerentes ao problema. O trabalho desenvolveu uma solução para o problema com um modelo set covering/set partitioning, primeiramente, promovendo, uma solução inicial viável que foi aplicada, numa segunda etapa, a um processo de otimização utilizando a meta-heurística Busca Tabu e jan / The flight scheduling crews in airliners are an important factor in logistic of operations of a these companies and interesting problem for the application of Operational Research. The costs with crew members in the air transportation are extremely high, superior 20% of the costs of operations of the companies. So, this study presents an approach of the crew pairing problem in airlines. The objective of this planning is to find a subgroup of these pairings with minimum cost and that it covers all the flight legs in the programming of the airliners taking care of the inherent restrictions to the problem. The solution for the problem implemented a set covering/set partitioning model, first, promoting, a viable initial solution that was applied, in one second stage, to optimize process using the meta-heuristic Tabu Search and time windows. The results had disclosed values satisfactory, demonstrating solutions that, compared with the real solution, had promoted minimization indices superior 70%. The validation

Submitted by CARLA MARIA GOULART DE MORAES (carlagm) on 2015-04-01T18:43:13Z No. of bitstreams: 1 CristianoGalafassi.pdf: 2977122 bytes, checksum: 5d851dbaf2aea5f9599c6ce44fa55ba0 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-01T18:43:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CristianoGalafassi.pdf: 2977122 bytes, checksum: 5d851dbaf2aea5f9599c6ce44fa55ba0 (MD5) Previous issue date: 2011 / CNPQ – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este trabalho aborda o Problema de Roteamento de Veículos Capacitado com Janelas de Tempo, onde devem ser atendidas as restrições de capacidade do veículo e as janelas de tempo de atendimento do cliente. Para resolver tal problema serão utilizadas as metaheurísticas Busca Tabu e Algoritmos Genéticos, além do desenvolvimento de um Algoritmo Híbrido baseado nas duas metaheurísticas. Busca-se contribuir com o desenvolvimento de um Algoritmo Híbrido focado no Problema de Roteamento de Veículos que utilize o poder de intensificação da Busca Tabu e o poder de diversificação do Algoritmo Genético, objetivando a obtenção de soluções de boa qualidade sem comprometer o tempo computacional. Nos experimentos, no que tange a Busca Tabu, analisa-se o processo de busca da através da variação do tamanho da Lista Tabu e do número máximo de iterações sem melhora do valor da função objetivo, como critério de parada, aplicados a uma política de intensificação. Para o Algoritmo Genético, é analisada a influência e o comportamento da busca com base em três operadores de cruzamento aplicados a duas políticas de elitismo. Ainda assim, para o Algoritmo Híbrido, analisa-se o impacto do tamanho da Lista Tabu e das taxas de Mutação e Cruzamento. Por fim, os resultados obtidos são comparados com os melhores métodos heurísticos encontrados na literatura e com métodos exatos, onde o Algoritmo Híbrido mostra-se robusto, obtendo soluções ótimas para diversas instancias de problemas. / This paper approaches the Capacitated Vehicle Routing Problem with Time Windows, which must obey the restrictions on vehicle capacity and time windows for customer service. To solve this problem will be used two metaheuristics, Tabu Search and Genetic Algorithms, and are developed an hybrid algorithm based on this two metaheuristics. The aim is to contribute with the development of a Hybrid Algorithm focused on Vehicle Routing Problem that uses the Tabu Search intensification power and the Genetic Algorithms diversification power, in order to obtain good quality solutions without compromising the computational time. In the experiments, with respect to Tabu Search, we analyze the search process by varying the size of the Tabu List and the maximum number of iterations without improvement in objective function value, such as stopping criterion, applied to an intensification policy. For the genetic algorithm are analyzed the influence and the search behavior on the basis of three crossover operators, applied to two elitism policies. Still, for the hybrid algorithm, we analyze the impact of the Tabu List size and rates of mutation and crossover. Finally, the results are compared with the best heuristics in the literature and with exact methods, where the Hybrid Algorithm shows robust, getting several optimal solutions.

Neste trabalho é proposta uma nova técnica de solução para resolver o problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão estático através da introdução da tomada de decisão fuzzy. Na técnica apresentada neste trabalho, a tomada de decisão fuzzy é aplicada para o desenvolvimento de um algoritmo heurístico construtivo. O sistema fuzzy é utilizado para contornar alguns problemas críticos das heurísticas que utilizam o índice de sensibilidade como guia para inserção de novas linhas. A heurística apresentada nesse trabalho é baseada na técnica dividir para conquistar. Verificou-se que a deficiência das heurísticas construtivas é decorrente da decisão de inserir novas linhas baseada em valores não seguros encontrados através da solução do modelo utilizado. Para contornar tal deficiência, sempre que surgirem valores não seguros divide-se o problema original em dois subproblemas, um que analisa a qualidade da resposta para o caso em que a linha é inserida e outro para verificar a qualidade da resposta para o caso em que a linha não é inserida. A tomada de decisão fuzzy é utilizada para decidir sobre quando dividir o problema em dois novos subproblemas. Utilizou-se o modelo cc com a estratégia de Villasana-Garver-Salon para realizar a modelagem da rede elétrica para os problemas da expansão de sistemas de transmissão aqui propostos. Ao serem realizados testes em sistemas de pequeno, médio e grande portes certificou-se que o método pode encontrar a solução ótima de sistemas de pequeno e médio portes. Porém, a solução ótima dos sistemas de grande porte testados não foi encontrada. Para melhorar a qualidade da solução encontrada utilizou, em uma segunda fase, a metaheurística busca tabu. A busca tabu utiliza o modelo cc. Os resultados se mostraram bastante promissores. Os testes foram realizados em alguns sistemas reais brasileiros e com o sistema real colombiano. / A new solution technique to solve the long-term static transmission expansion planning (TEP) problem based on fuzzy decision making is proposed. The technique applies the concepts of fuzzy decision making in a constructive heuristic algorithm. The fuzzy system is used to circumvent some critical problems of heuristics that use sentivity indices as a guide for insertion and construction of new lines. The heuristic algorithm proposed in this work is based on the divide and conquer technique. It has been verified that the deficiency of the constructive heuristics is due to the decision of inserting new lines based only on information given by the index, which usually is calculated from a relaxed mathematical representation of the problem and can become less accurate during the solution process. In order to be able to deal with such problem, whenever the quality of the index decreases, the original problem is divided into two sub-problems: one examines the quality of the solution when the transmission line indicated by the sensitivity index is inserted and the other subproblem checks the opposite. Fuzzy decision-making is used to decide the moment to divide the problem into two subproblems based on other information. The hybrid linear model is used to model the long-term transmission expansion planning problem and is used in the proposed algorithm. Tests was done with systems of small-term, medium-term and long-term. The optimal solution of small-term and medium-term was foundo using just the construtive heuristic algorithm with fuzzy decision-making. To deal with long-term systems was used the solutions of the construtive heuristic algorithm with fuzzy decision-making to init a tabu search. The tabu search uses the dc model. The results are very promising. The test was done with some real brazilian systems and with the real colombian system.