Este trabalho apresenta um estudo teórico da Técnica de Geração de Colunas (GC) aplicada em alguns Problemas de Roteamento de Veículo (PRV). Essa técnica foi inicialmente utilizada para tratar problemas de otimização de grande porte com estruturas especiais[Dantzig & Wolfe, 1960]. Dentre as diversas classes de problemas de roteamento; revisamos a aplicação dessa técnica a dois casos particulares: O problema de roteamento de helicópteros em plataformas marítimas, cujo objetivo minimizar o custo total do transporte; O problema de roteamento com janela de tempo, onde a função objetivo é descrita pelo tamanho da frota e o custo do percurso. Revisamos e implementamos um algoritmo de caminho mínimo com janela de tempo (CMJT). Esse algoritmo surge como um sub-problema do algoritmo Primai Simplex para resolver o problema de partição de conjunto, utilizado para modelar o problema de roteamento com janela de tempo. / This work presents a study about the Column Generation Technique (CG) applied to some Vehicle Ftouting Problems. The technique was first used to deal with optimization problems having special structures. Among the vaa-ious classes of routing problems, we review the use of the technique in two specific cases: Ftouting helicopters for crew exchanges on off-shore locations, where the objective is to minimize the total transportation cost; Ftouting with time windows, where the objective function is composed by the size of the fleet and the cost of route. We review and implement a shortest path algorithm with time windows. This algorithm aa-ises as a sub-problem in the Primai Simplex algorithm to solve the linear relaxation of the set partitioning problem used to model the routing problem with time windows.

Linear optimization tools are used to solve many problems that arise in our day-to-day lives. The linear optimization models and methodologies help to find, for example, the best amount of ingredients in our food, the most suitable routes and timetables for the buses and trains we take, and the right way to invest our savings. We would cite many other situations that involves linear optimization, since a large number of companies around the world base their decisions in solutions which are provided by the linear optimization methodologies. In this thesis, we propose theoretical and computational developments to improve the performance of important linear optimization methods. Namely, we address simplex type methods, interior point methods, the column generation technique and the branch-and-price method. In simplex-type methods, we investigate a variant which exploits special features of problems which are formulated in the general form. We present a novel theoretical description of the method and propose how to efficiently implement this method in practice. Furthermore, we propose how to use the primal-dual interior point method to improve the column generation technique. This results in the primal-dual column generation method, which is more stable in practice and has a better overall performance in relation to other column generation strategies. The primal-dual interior point method also oers advantageous features which can be exploited in the context of the branch-and-price method. We show that these features improves the branching operation and the generation of columns and valid inequalities. For all the strategies which are proposed in this thesis, we present the results of computational experiments which involves publicly available, well-known instances from the literature. The results indicate that these strategies help to improve the performance of the linear optimization methodologies. In particular for a class of problems, namely the vehicle routing problem with time windows, the interior point branch-and-price method proposed in this study was up to 33 times faster than a state-of-the-art implementation available in the literature / Ferramentas de otimização linear são usadas para resolver diversos problemas do nosso dia-a- dia. Os modelos e as metodologias de otimização linear ajudam a obter, por exemplo, a melhor quantidade de ingredientes na nossa alimentação, os horários e as rotas de ônibus e trens que tomamos, e a maneira certa para investir nossas economias. Muitas outras situações que envolvem otimização linear poderiam ser aqui citadas, já que um grande número de empresas em todo o mundo baseia suas decisões em soluções obtidas pelos métodos de otimização linear. Nesta tese, são propostos desenvolvimentos teóricos e computacionais para melhorar o desempenho de métodos de otimização linear. Em particular, serão abordados métodos tipo simplex, métodos de pontos interiores, a técnica de geração de colunas e o método branch-and-price. Em métodos tipo simplex, é investigada uma variante que explora as características especiais de problemas formulados na forma geral. Uma nova descrição teórica do método é apresentada e, também, são propostas técnicas computacionais para a implementação eciente do método. Além disso, propõe-se como utilizar o método primal-dual de pontos interiores para melhorar a técnica de geração de colunas. Isto resulta no método primal-dual de geração de colunas, que é mais estável na prática e tem melhor desempenho geral em relação a outras estratégias de geração de colunas. O método primal-dual de pontos interiores também oferece características vantajosas que podem ser exploradas em conjunto com o método branch-and-price. De acordo com a investigação realizada, estas características melhoram a operação de ramificação e a geração de colunas e de desigualdades válidas. Para todas as estratégias propostas neste trabalho, são apresentados os resultados de experimentos computacionais envolvendo problemas de teste bem conhecidos e disponíveis publicamente. Os resultados indicam que as estratégias propostas ajudam a melhorar o desempenho das metodologias de otimização linear. Em particular para uma classe de problemas, o problema de roteamento de veículos com janelas de tempo, o método branch-and-price de pontos interiores proposto neste estudo foi até 33 vezes mais rápido que uma implementação estado-da-arte disponível na literatura

[pt] O presente trabalho tem por objetivo estudar o comportamento de colunas esbeltas parcialmente enterradas, quando submetidas a um carregamento axial de compressão. A fundação é representada, ora por um modelo linear, o qual considera que a reação exercida pelo solo é proporcional às deflexões da coluna, ora por um modelo não-linear no qual esta relação de proporcionalidade não é mais verificada. Para a modelagem da coluna, é usada a teoria inextensional de barras esbeltas. Inicialmente, mostra-se como são deduzidas as equações diferenciais do problema a partir dos funcionais de energia da coluna. No problema linear, buscam-se obter as cargas críticas e modos críticos da coluna. Neste caso, sua solução analítica é encontrada a partir da resolução do problema de valor de contorno usando-se um programa de álgebra simbólica. Também é obtida uma solução aproximada através do método de Ritz. Um estudo paramétrico detalhado analisa a influência das condições de apoio da coluna e altura e rigidez da fundação na carga e modo críticos. Entretanto, no caso nãolinear, as equações diferenciais são mais complexas, não permitindo a obtenção de uma solução analítica. É utilizado, então, o método de Ritz, no qual as soluções analíticas obtidas para o problema linear (autofunções) são usadas como funções de interpolação. Em seguida, chega-se à uma equação não- linear de equilíbrio, da qual se obtém o caminho pós-crítico da coluna. Os resultados do problema nãolinear são comparados com os obtidos através do método dos elementos finitos. / [en] In this thesis the behavior of slender, partially embedded columns under axial compressive forces is studied. The foundation is either represented by a linear model, which considers that the soil reaction is proportional to the column’s deflections or by a non-linear model in which this proportionality relation is not observed. The inextensional slender beam theory is used to model the column. Initially, the governing differential equations are deduced from the energy functional of the column-foundation system. In the linear problem, the critical loads and corresponding critical modes are looked for. In this case, an analytic solution is obtained by the solution of the associated boundary value problem, using a symbolic algebra software. An approximate solution is also found by Ritz’s method. A parametric study is conducted to study the influence of the column boundary conditions and foundation’s height and stiffness on critical loads and modes. However, in the non-linear case, differential equations are much more complex and an analytical solution is not possible. So, the Ritz’s method is used once again, in which the analytic solutions of the linear problem (eigenfunctions) are used as interpolation functions. After that, a non-linear equilibrium equation is obtained together with the column post-buckling path. These results are compared with the ones obtained using the finite element method.

O objetivo principal desta tese foi a implantação de uma nova estratégia para a integração da otimização em tempo real (RTO), com o controle preditivo multivariável em uma unidade de processo industrial. A solução proposta pode ser considerada como uma estratégia de uma camada, na qual os problemas de controle e otimização econômica são resolvidos simultaneamente, na mesma camada da estrutura de controle. Supondo que o objetivo econômico a ser maximizado (minimizado) seja uma função côncava (convexa) das entradas e saídas de processo, o controlador MPC com otimização econômica (OMPC) foi obtido através da inclusão do gradiente reduzido do objetivo econômico, na função objetivo do controlador preditivo. Esta abordagem foi testada inicialmente através da simulação do conjunto reator regenerador de uma Unidade de Craqueamento Catalítico Fluido (UFCC). O controlador otimizador foi implementado com sucesso em uma coluna de destilação de tolueno, na Unidade de Recuperação de Aromáticos da refinaria de Cubatão da Petrobras. Este controlador está em funcionamento contínuo por cerca de um ano, sem qualquer problema relatado. Para a determinação das condições ótimas, um modelo rigoroso de coluna de destilação multicomponentes no estado estacionário é incluído no controlador preditivo para permitir o cálculo online do objetivo econômico. A trajetória prevista para o sistema de destilação até o ponto ótimo é calculada utilizando-se um modelo linear dinâmico, o qual foi obtido através de testes em degrau na planta real. O ponto ótimo obtido através da estratégia proposta leva em consideração as restrições nas entradas manipuladas e a faixa de controle para as saídas. O problema de otimização resultante para cálculo das ações de controle é uma QP, que pode ser facilmente resolvida com os solvers disponíveis. O MPC com otimização econômica foi implementado como um módulo do pacote SICON (Sistema de Controle da Petrobras). / This thesis was mainly aimed at the implementation of a new strategy for the integration of real time optimization (RTO) with multivariable predictive control in an industrial process system. The proposed strategy can be considered as a one-layer strategy where the control and economic optimization problems are solved simultaneously in the same layer of the control structure. Assuming that the economic objective to be maximized (minimized) is a concave (convex) function of the process inputs and outputs, the optimizing model predictive control (OMPC) was obtained through the inclusion of the reduced gradient of the economic objective in the control objective of the predictive controller. The approach was initially tested through the simulation of the reactorregenerator of a Fluid Catalytic Cracking Unit (FCCU). The optimizing controller has been successfully implemented in a toluene distillation column at the Aromatic Recovery Unit of the Cubatão refinery of Petrobras. This controller has been in continuous operation for about one year without any reported problem. For determining the optimum operating conditions, a steady-state rigorous multicomponent distillation model is included in the predictive controller to allow the on-line computation of the economic objective. The predicted trajectory of the distillation system towards the optimum point is computed with a linear dynamic model that was obtained through step tests in the real plant. The optimum point that is achieved with the proposed strategy takes into account the constraints in the manipulated inputs and the zone control of the outputs. The resulting optimization problem that produces the control actions is a QP that can be easily solved with available solvers. The optimizing MPC was implemented as a module of the SICON (Petrobras Control System) package.

Este trabalho tem como objetivo apresentar a análise de parte da estrutura do interior de uma aeronave comercial, preenchendo uma lacuna na literatura e que possa servir de referência bibliográfica ao Programa de Especialização em Engenharia (PEE) da EMBRAER, utilizando como meio de abordagem do tema, a otimização da estrutura do piso de uma aeronave comercial já fabricada, no caso o ERJ-145. A otimização apresentada neste trabalho visa a redução do peso estrutural, considerando como fator restritivo a resistência à flambagem local e global dos principais elementos estruturais do piso, a saber, as vigas longitudinais e suas respectivas colunas. As variáveis de projeto consideradas para tal otimização são as dimensões geométricas dessas colunas e vigas. É realizada uma análise linear estática do modelo de Elementos Finitos para uma estrutura idealizada do piso, e os dados são utilizados como entrada para otimização estrutural das colunas e vigas. A partir de tais dados, modelos mais refinados para as colunas e vigas são testados quanto ao seu comportamento com relação a flambagem e os resultados da otimização são confrontados com a estrutura idealizada para o piso da aeronave ERJ-145, a fim de obter o projeto ótimo. É importante observar que a estrutura do piso utilizada no modelo de elementos finitos consiste em uma idealização da estrutura real da aeronave ERJ-145, com base em informações de domínio público, extraídas de jornais, revistas e sítios da Internet.

O presente trabalho desenvolve uma extensão do problema de corte de estoque unidimensional no caso em que a demanda pelos vários tipos de itens não é exatamente conhecida. Para considerar a aleatoriedade, foi proposto um modelo de programação estocástica de dois estágios com recurso. As varáveis de primeiro estágio são os números de barras cortadas por padrão de corte, e as variáveis de segundo estágio, os números de itens produzidos em escassez e em escassez. O objetivo do modelo é minimizar o custo total esperado. Para resolver a relaxação linear do modelo, foram propostos um método exato baseado no método Simplex com geração de colunas e uma estratégia heurística, que considera o valor esperado da demanda na resolução do problema de corte de estoque. As duas estratégias foram comparadas, assim como a possibilidade de resolver o problema de corte ignorando as incertezas. Finalmente, observou-se que é mais interessante determinar o valor ótimo do modelo recurso quando o problema sofre mais influência da aleatoriedade / This paper presents an integer linear optimization model of large scale for the one-dimensional cutting stock problem in the case which a demand is considered a random variable. To take this randomness into account, the problem was formulated as a two-stage stochastic linear program with recourse. The first stage decision variables are given by the number of bars that has to be cut according to each pattern, and the second stage decision variables by the number of holding items or backordering items production. The model objective is minimizes the total expected cost. We propose two methods to solve the model linear relaxation, one of them it is a Simplex-based method with column generation. The second method is a heuristic strategy that adopted the expected value of demand. We compare both strategies and the possibly of ignoring uncertainties on model. Finally, we observe that is much more interesting to determine the optimal recourse model solution when we have problems that are more afected by randomness

Este trabalho descreve a aplicação de redes neurais \"feed-forward\" com três camadas em diferentes áreas da Engenharia Química. O objetivo principal do projeto é a modelagem, simulação e posterior otimização do processo de produção de isopreno empregando técnicas de redes neurais em substituição as equações de modelagem fenomenológica. A planta industrial testada é a unidade de produção de isopreno da BRASKEM (antiga COPENE). O sistema consiste essencialmente de um reator de dimerização e uma série de colunas de destilação. Uma vez que redes neurais são capazes de aprender eficientemente o processo a partir de informações extraídas diretamente de dados da planta, para este trabalho o modelo de rede neural gerado foi construído a partir de dados históricos operacionais coletados a cada 15 minutos durante o período de 1 ano. Em uma primeira etapa é realizada a análise dos dados operacionais de modo a detectar e eliminar erros grosseiros e sistemáticos. Em seguida, a modelagem e simulação do processo são realizadas. O modelo de redes neurais gerado é, então, empregado na otimização qualitativa/quantitativa do processo, construindo um \"grid\" de busca detalhado da região de interesse, através um mapeamento completo da função objetivo no espaço das variáveis de decisão. A segunda etapa diz respeito à predição de azeótropos, visando um melhor entendimento do comportamento do sistema da seção de extração de isopreno. Nas duas etapas, a grande vantagem em utilizar modelos de redes neurais, além de ajustar dados, é a capacidade que estes apresentam em representar eficientemente sistemas multivariáveis, complexos e não lineares, aprendendo o sistema, sem o conhecimento das leis físicas e químicas que o regem. Comparações entre a predição dos modelos propostos e os dados experimentais foram executadas e resultados muito bons foram conseguidos do ponto de vista industrial. ) Esta metodologia fornece informações interessantes e de maior compreensão para a análise dos engenheiros de processo do que os procedimentos convencionais correspondentes. Além disso, este trabalho mostra que a metodologia de redes neurais é promissora para varias aplicações indústrias, tais como análise de dados, modelagem, simulação e otimização de processos, bem como predição de propriedades termodinâmicas. / This work describes the application of a three-layer feed-forward neural network (NN) in different areas of chemical engineering. The main objective of this study is to model, simulate and optimize a real industrial plant, using NN by replacing phenomenological models. The industrial process studied is the isoprene production unit from BRASKEM. The chemical process consists basically of a dimerization reactor and a separation column train. Since NNs are able to extract information from plant data in an efficient manner, for this work, the neural network model was built directly from historical plant data, which were collected every 15 minutes during a period of one year. These data were carefully analyzed in order to identify and eliminate gross error data and non-steady state operation data. The modeling using NN was carried out by parts in order to get information on intermediate streams. Then, the global model was built, by interconnecting each individual model, and used to simulate and optimize the process. The optimization procedure carries on a detailed grid search of the region of interest, by a full mapping of the objective function on the space of decision variables. The second stage of this work deals with the azeotropic prediction using also the neural network approach. The objective of this step was to obtain a better understanding of the system behavior in the isoprene extraction section. Since all the cases studied are non-linear, complex andmultivariable systems, NN approach appears as a technique of interest due to its capability of learning the system without knowledge of the physical and chemical laws that govern it. Comparisons between the model\'s prediction and the experimental data were performed and reasonable results were achieved from an industrial point of view. ) Using neural network approach provides more comprehensive information for an engineer\'s analysis than the conventional procedure. This work shows that the use of NN methodology is promising for several industrial applications, such as data analysis, modeling, simulation and optimization process, as well as thermodynamics properties prediction. However, success in obtaining a reliable and robust NN depends strongly on the choice of the variables involved, as well as the quality of available data set and the domain used for training purposes.

Made available in DSpace on 2016-04-25T20:22:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcio L V Cruz.pdf: 1210744 bytes, checksum: 30594278bddc6db43beeeb2d98fcf72f (MD5) Previous issue date: 2009-10-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work aims to identify the agendas presented by the columnists from the section "Opinion" of Folha de São Paulo newspaper in the period of president Lula´s first mandate (2003-2006). This period was specially relevant in the Brazilian history considering the characteristics of the president elected by the Partido dos Trabalhadores (the labor party): Northeastern origin, former union leader, founder of PT and CUT and one of the most important characters of the Brazilian politics, who represented the hopes of workers from the city and rural areas, organic intellectuals, and leftist Brazilian organizations. The national newspapers periodically publish opinion articles written by politics, academics, religious leaders, entrepreneurs, writers, notorious people, who express their opinion in a daily basis about a wide variety of subjects. This work seeks to show the possible agenda and worthiness of the judgements made about Lula´s government in published articles from the newspaper Folha de São Paulo, considering as criteria positive , negative and neutral / Este trabalho se propôs a mapear quais as agendas de temas apresentadas pelos colunistas no caderno Opinião da Folha de S. Paulo no período do primeiro mandato do governo Lula (2003-2006). O período foi especialmente relevante na historia brasileira pelas características do presidente eleito pelo Partido dos Trabalhadores, de origem nordestina, líder sindical, fundador do PT e da CUT e um dos principais personagens da política brasileira que representou os anseios dos trabalhadores da cidade e do campo, de intelectuais orgânicos, e de organizações de esquerda brasileira. Os jornais de circulação nacional publicam de forma periódica artigos de opinião assinados por políticos, acadêmicos, religiosos, empresários, literatos, personalidades publicas, que emitem todos os dias juízos sobre os mais variados temas. Nesta pesquisa buscamos evidenciar, pela análise dos artigos publicados no Jornal Folha de S. Paulo, a agenda de temas abordados pelos colunistas, a expectativa de enquadramento e a valência através dos critérios positivo, negativo e neutro formulados em relação ao governo Lula

Made available in DSpace on 2016-04-26T14:57:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcio L V Cruz.pdf: 1210744 bytes, checksum: 30594278bddc6db43beeeb2d98fcf72f (MD5) Previous issue date: 2009-10-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work aims to identify the agendas presented by the columnists from the section "Opinion" of Folha de São Paulo newspaper in the period of president Lula´s first mandate (2003-2006). This period was specially relevant in the Brazilian history considering the characteristics of the president elected by the Partido dos Trabalhadores (the labor party): Northeastern origin, former union leader, founder of PT and CUT and one of the most important characters of the Brazilian politics, who represented the hopes of workers from the city and rural areas, organic intellectuals, and leftist Brazilian organizations. The national newspapers periodically publish opinion articles written by politics, academics, religious leaders, entrepreneurs, writers, notorious people, who express their opinion in a daily basis about a wide variety of subjects. This work seeks to show the possible agenda and worthiness of the judgements made about Lula´s government in published articles from the newspaper Folha de São Paulo, considering as criteria positive , negative and neutral / Este trabalho se propôs a mapear quais as agendas de temas apresentadas pelos colunistas no caderno Opinião da Folha de S. Paulo no período do primeiro mandato do governo Lula (2003-2006). O período foi especialmente relevante na historia brasileira pelas características do presidente eleito pelo Partido dos Trabalhadores, de origem nordestina, líder sindical, fundador do PT e da CUT e um dos principais personagens da política brasileira que representou os anseios dos trabalhadores da cidade e do campo, de intelectuais orgânicos, e de organizações de esquerda brasileira. Os jornais de circulação nacional publicam de forma periódica artigos de opinião assinados por políticos, acadêmicos, religiosos, empresários, literatos, personalidades publicas, que emitem todos os dias juízos sobre os mais variados temas. Nesta pesquisa buscamos evidenciar, pela análise dos artigos publicados no Jornal Folha de S. Paulo, a agenda de temas abordados pelos colunistas, a expectativa de enquadramento e a valência através dos critérios positivo, negativo e neutro formulados em relação ao governo Lula

Made available in DSpace on 2016-04-26T18:15:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Noticia.pdf: 6776389 bytes, checksum: 82d8bc034bfc546d5bde69071dc8dd8c (MD5) Previous issue date: 2006-08-07 / It was intended to discuss questions about the characteristics of digital and printed media related to the way of publishing the news on the first pages of newspapers and web portals on the Internet. The news is presented as an object and it has as a sign the interface inside the media mentioned above. Both present approaches on the treatment of information about their projects and on their construction. A matrix involving the objects of research selected here is presented so that it can compare both. The first pages of newspapers O Estado de S. Paulo and Folha de S. Paulo and the web portals UOL and Terra have been taken into account. Some history aspects of the two media and their characteristics will be analyzed. Beside that, mediation processes and the construction of the interface, the diagrammatic relation between the media; their spatiality and visibility. During the development of this research, it has been discussed questions related to the transition of the part of the interpreter as a reader, as a user and later as a knowledge navigator, which has taken our research question to the edges of a process in constant evolution: the own human being action in the construction of knowledge in technological extensions / A pesquisa pretende discutir as questões ligadas às características dos meios digital e impresso no trato da notícia nas primeiras páginas de jornais e portais na Internet. A notícia é apresentada como objeto tendo como signo a interface dentro dos meios propostos. Ambos apresentam aproximações, quer no trato das informações presentesem seus projetos, quer em sua construção. Uma matriz envolvendo os objetos de pesquisa selecionados é apresentada de maneira a compará-los. Foram observadas as primeiras páginas dos jornais O Estado de S. Paulo e Folha de S. Paulo, e dos portais UOL e Terra. São analisados aspectos da história dos quatro meios e suas características; os processos de mediação e a construção da interface; a relação diagramática entre os meios; e sua espacialidade e visibilidade. A transição do papel do interpretante como leitor, usuário e depois navegante da informação, levou nossa questão de pesquisa até as bordas de um processo em constante evolução: a própria ação humana na construção do conhecimento em suas extensões tecnológicas