O objetivo principal deste trabalho foi criar um modelo matemático para determinar, em nível estratégico, os locais no Brasil mais apropriados à instalação de tanques de álcool combustível (anidro e hidratado) e seus respectivos volumes. O modelo de programação inteira-mista desenvolvido baseou-se na organização do sistema de distribuição de álcool, enfocando sua logística, e considerando questões de oferta, demanda, infra-estrutura de transporte e armazenagem, além de custos de transporte, armazenagem e investimentos em tanques. O modelo foi formulado considerando o horizonte temporal dos meses do ano-safra canavieiro de 2006/2007. Essa formulação reflete as sazonalidades de produção, demanda e estoques do álcool. O modelo de transporte foi enfatizado na minimização dos custos logísticos da cadeia distribuição de álcool combustível dos produtores aos consumidores. Dois cenários e a análise de sensibilidade de suas respostas abordaram a questão estocástica do problema. O primeiro analisou o panorama atual do mercado de álcool, logo não considerou a possibilidade de criação de novos tanques. A idéia desse cenário foi apresentar a consistência da modelagem e ressaltar as condições de infra-estrutura existente de transporte e armazenagem para álcool combustível. Foi feita uma análise de sensibilidade em relação a custos de transporte e restrições de armazenagem para checagem das respostas e para a comparação das práticas atuais de mercado. No segundo cenário, considerou-se a possibilidade de criação de novos tanques procurando identificar os locais mais apropriados para construção dessas estruturas e seu dimensionamento. A análise de sensibilidade em relação a custos de transporte e restrições de armazenagem foi feita para confirmar o potencial de cada localização. Os resultados indicaram a localização inapropriada das bases de distribuição de álcool no país. Destacaram-se também os baixos níveis de fretes de transferência em função das limitações de infraestrutura do sistema de distribuição de álcool. Tanto que as principais localizações de novos tanques disseram respeito a bases no interior da região Centro-Sul, destinos cujos custos de transporte de coleta e entrega são mais competitivos. Em relação aos novos tanques de álcool hidratado houve a indicação das cidades de: Cascavel - PR, Umuarama - PR, Maringá - PR, Lages - SC, Sinop - MT, Limeira - SP e Sorocaba - SP. Para o caso do álcool anidro os novos investimentos sugeridos foram nas cidades de: Londrina - PR, Cascavel - PR, Guarapuava - PR, Lajes - SC, Santa Maria - RS, Araçatuba - SP, Sinop - MT, Vilhena - RO, Montes Claros - MT, Dourados - MS, Gurupi - TO e Teresina - PI. Somado a isso houve a alocação de praticamente todo o custo de armazenagem às usinas. Finalmente, as soluções para a localização de novos investimentos dos tanques de álcool foram todas em regiões de bases de distribuição, já que as usinas estão bem servidas em relação à capacidade de armazenagem. / The main purpose of this research is to develop a mathematical model intended for strategic analysis of the optimal location and considering suitable volumes for storage ethanol (anhydrous and hydrous) tanks. The Mixed Integer Program - MIP model was based on Brazilian ethanol distribution system. The model considered market parameters as supply, demand, and infrastructure parameters on transportation, storage values as well as their expenses. New construction ethanol tanks expenses also were considered. The months along the sugarcane crop year period of 2006/2007 were referred into the modeling formulation. This formulation allows a seasonal storage, production and demand patterns analysis. Transportation model is the main concern in the total logistics cost minimization from producers to consumers. The model stochastic formulation was elaborated by creating two simulated scenarios and developing a sensitivity analysis. The purpose of the first scenario was to check the model consistency and explore the current ethanol transport and storage infrastructure without considering the possibility of new tank installation. Based on these results, a sensitivity analysis regarding transportation expenses and storage restrictions was elaborated in order to make a comparison with current market practices. In the second scenario, it was considered the construction of new ethanol tanks and the identification of the most suitable places bearing in mind volume capacities. Based on these results, a sensitivity analysis regarding transportation expenses and storage restrictions was elaborated in order to check each location consistency. Results indicated that mills are mostly responsible for ethanol (anhydrous and hydrous) storages maintenance types and that the existing geographic organization of terminals and fuel distributors is inappropriate for ethanol distribution in Brazil. Transportation low flows among terminals and fuel distributors also indicated lack of a better infrastructure for ethanol distribution. The model indicated that main location results for installation of new tanks would be located especially in the countryside of the centersouth states, where allocation and distribution of ethanol from mills to the consumer market would be more competitive. In relation to the new hydrous ethanol tanks, the model indicated appropriated locations for the cities of: Cascavel - PR, Umuarama - PR, Maringá - PR, Lages - SC, Sinop - MT, Limeira - SP e Sorocaba - SP. In the other hand, for anhydrous ethanol, new investments suggested in: Londrina - PR, Cascavel - PR, Guarapuava - PR, Lajes - SC, Santa Maria - RS, Araçatuba - SP, Sinop - MT, Vilhena - RO, Montes Claros - MT, Dourados - MS, Gurupi - TO e Teresina - PI. Finally, the model indicated that the best locations for the establishment of new ethanol tanks would be located in fuel distributors\' bases, once results confirmed that mills have enough storage capacity.

A relevância da infraestrutura de transporte para incrementos em produtividade, induzindo ao desenvolvimento socioeconômico de determinada região é amplamente reconhecida. O Brasil, no entanto, apresenta sérias deficiências em relação à sua infraestrutura de transporte, oriundas de seu desenvolvimento histórico e da redução de níveis de investimentos públicos no setor nas últimas décadas. Estas deficiências traduzem-se em grande concentração no modal rodoviário para o transporte de cargas, menos eficiente do que os modais ferroviário e hidroviário, resultando em reduzida competitividade das organizações nacionais. Neste contexto, objetivou-se no presente trabalho a proposição de um modelo para avaliação e seleção de investimentos em infraestrutura de transporte de cargas, considerando-se seu caráter multidimensional. Para isso, foi proposta metodologia integrando os conceitos de análise de decisão multicritério e de programação matemática, representados pela teoria de utilidade multiatributo (Multi-Attribute Utility Theory - MAUT) e por problema de otimização de fluxos em rede (Minimum Cost Network Flow Problem - MCNFP), respectivamente. No desenvolvimento do modelo foram contemplados critérios de avaliação referentes às dimensões de análise financeira, operacional e ambiental. Posteriormente, foi considerada a aplicação de versões do modelo proposto com diferentes números de períodos de análise em caso ilustrativo, representativo da rede de transporte disponível e planejada da região Norte do Brasil. A aplicação das diversas versões do modelo proposto, de forma geral, apresentou resultados compatíveis com as teorias relacionadas à avaliação deste problema de decisão, incluindo indução à multimodalidade. Algumas versões do modelo apresentaram violações em algumas de suas restrições. Estes resultados adversos não foram plenamente eliminados, devido a limitações das ferramentas adotadas para aplicação. No entanto, foi possível a correção manual destas violações, resultando em soluções viáveis que, apesar de não serem consideradas ótimas, são mais completas do que soluções obtidas por meio de metodologias unidimensionais de análise. Por fim, foram apresentadas recomendações para condução de trabalhos futuros visando eliminação dos resultados adversos do modelo proposto e complementação de sua análise. / The role of transport infrastructure in productivity increases leading to regional social-economic development is widely recognized. Brazil, however, has serious deficiencies in its transport infrastructure, rooted in the country\'s historical development and in the recent decades\' reduction of public investment in the sector. These deficiencies can be observed in Brazil\'s strong focus on roads for cargo transportation, which besides being less efficient than rail and waterways, results in reduced competitiveness of national enterprises. In this context, the aim of this work was to propose a model for evaluating and selecting investments in freight\'s transportation infrastructure, considering its multidimensional character. It was proposed a methodology integrating the concepts of multi-criteria decision analysis and mathematical programming, represented by the Multi-Attribute Utility Theory (MAUT) along with the Minimum Cost Network Flow Problem (MCNFP). The developed model included financial, operational and environmental analysis evaluation criteria. Subsequently, this study applied the proposed model into a case study of the transportation network, available and planned, of the Northern region of Brazil. Overall, the application of various versions of the proposed model yielded results consistent with related evaluation and decision making theories, including induction of multimodality. Some versions of the model presented some violations of its restrictions. These adverse results were not fully eliminated due to the limitations of the application tools utilized. It was possible, however, to manually correct these violations and obtain viable solutions that, while cannot be considered optimal, are more complete than those obtained by single dimension analysis. Finally, recommendations were made for future studies aiming at eliminating the proposed model\'s adverse outcomes, and complementing its analysis.

A popularização dos contêineres no transporte de cargas gerais por volta dos anos 60 provocou significativa mudança no tráfego de mercadorias ao redor do mundo. A utilização deste equipamento simplifica e agiliza o processo de transporte e manuseio de cargas, uma vez que permite a movimentação entre diferentes modais com rapidez e segurança nas operações de carga e descarga. Neste contexto, esta pesquisa trata do problema que integra decisões de escolha de cargas a serem transportadas pelo modal marítimo com decisões de reposicionamento de contêineres vazios de modo a maximizar a receita total. O modelo baseia-se em um problema de fluxo em rede multiproduto, a partir da qual é proposta uma modelagem matemática inédita, que permite levar em consideração as principais restrições encontradas na prática tais como: horizonte de planejamento de longo prazo; diferentes tipos e tamanhos de contêineres; múltiplos navios, rotas e suas respectivas programações; rotas que permitem que um porto seja visitado mais de uma vez; capacidades dos navios em termos de número máximo de contêineres cheios e vazios por tipo e peso máximo total; para cada rota e trecho entre dois portos consecutivos; etc. O modelo proposto foi implementado em C++ e utiliza o software de otimização GUROBI, lançado recentemente, assim como uma planilha eletrônica para os dados de entrada. O mesmo foi comparado a um modelo da literatura que utiliza método heurístico para resolução de problema semelhante. O modelo também foi aplicado a problemas de diversos portes evidenciando que é capaz de resolver problemas até à otimização de maneira eficiente e em tempos de processamento reduzidos. / The popularization of containers in transporting general cargo caused a significant change in freight traffic around the world. The use of this mechanism simplifies and streamlines the process of shipping and handling charges, allowing you to move it between different transport modes, with speed and safety in loading and unloading process. In this context, this research deals the problem that incorporates decisions of cargo selection to be transported by sea with decisions involving reposition empty containers in order to maximize total revenue. The problem is modeled as a multi-product network flow problem and is proposed a novel mathematical model, which takes into account the main constraints encountered in practice, such as planning horizon of long-term; different types and sizes of containers, multiple ships and routes and their schedules, routes that allow a port to be visited more than once, and capacity of vessels in terms of maximum number of full and empty containers by type, and maximum weight for each route and the segment between two consecutive ports, etc. The proposed model was implemented in C++ and uses for its solution, the optimization software recently launched, GUROBI, as well as a spreadsheet for data entry. The same was applied to a problem of literature that uses a heuristic method to solve it. The model also was applied to several size of problems showing the model able to solve problem to optimality of efficient way and in processing time reduced.

Este trabalho trata do problema de configuração de redes logísticas, em que são consideradas como principais decisões a quantidade e a localização de instalações logísticas e a definição da alocação de clientes às instalações. Mais especificamente, o trabalho considera um processo típico de configuração de redes logísticas que se vale de modelos discretos de otimização e a tomada de decisão com base nos resultados. O objetivo da tese é propor modelos e métodos capazes de dar suporte às etapas fundamentais deste tipo de estudo. Inicialmente são propostos métodos para a seleção de locais candidatos considerados nos modelos de localização. Os métodos se valem de informações sobre a distribuição dos pontos de demanda ao longo da rede para a obtenção dos candidatos a instalação e são avaliados por meio de sua aplicação a dois conjuntos de instâncias da literatura científica e comparação de tempos de resolução e de valores da função objetivo. Os resultados mostram que o tempo de resolução foi reduzido, na média, em 57% e os gaps das funções objetivo resultantes vale menos que 0,16% em comparação com os modelos que consideram todos os pontos de demanda como candidatos. Adicionalmente, também foram propostos métodos capazes de obter soluções alternativas de qualidade para problemas de localização que podem ser comparadas a fim de fornecer mais subsídio para a tomada de decisão. Os métodos são capazes de obter as K melhores soluções de problemas de localização e são avaliados por meio de sua aplicação a 215 instâncias da literatura científica. Além disso, a abordagem proposta permitiu a análise de resultados nunca antes obtidos para um problema muito estudado: as K melhores soluções do problema de localização de instalações capacitadas com custo fixo. Duas características principais foram identificadas: a quantidade de instalações é estável - em 99% das instâncias testadas o desvio padrão da quantidade de instalações nas 20 melhores soluções de cada instância é menor que um - e grande parte das instalações que fazem parte da solução ótima de cada instância também faz parte da maior parte das 20 melhores soluções. A partir de tais conclusões, o trabalho investiga algumas propriedades gerais de problemas de localização e apresenta uma análise topológica das 215 instâncias utilizadas, com base em indicadores propostos. Por fim, três tipos de modelos de redes neurais capazes de identificar relações entre os valores dos indicadores das instâncias e os valores das variáveis resposta associadas às melhores soluções são aplicados e avaliados. A abordagem consiste em comparar o tempo de resolução e o valor da função objetivo de modelos cujos espaços de soluções viáveis são reduzidos com base nos resultados obtidos pelas redes neurais. Os resultados mostram que é possível utilizar tal abordagem para melhorar o processo de configuração de redes logísticas, seja na etapa de construção dos modelos seja proporcionando mais subsídios para a tomada de decisão. / This thesis deals with the supply chain network design problem (SCND) that aims to find the optimal location of facilities and the allocation of customers to each facility. The work considers a typical process of SCND in which discrete optimization models are run and its results are used in the decision making. The goal of the thesis is to propose models and methods to support the stages of this type of planning process. Initially, methods for the selection of candidates considered in the localization models are proposed. The methods consider the distribution of the demand points throughout the network to obtain the candidates and are evaluated by their application to two sets of scientific literature instances and comparison of computational times and objective function values. The results show that the average computational time has been reduced by 57% and the resulting objective function gaps are less than 0,16% compared to the solutions obtained by the models that consider all the demand points as candidates. In addition, the thesis present methods capable of obtaining high-quality alternative solutions to location problems that can be compared in order to provide better support for decision making. The methods obtain the K-best solutions of location problems and are evaluated by their application to 215 instances of the scientific literature. In addition, the proposed approach allowed the analysis of results never before obtained for a well-studied problem: the best solutions of the capacitated fixed cost facility location problem. Two main insights were identified: the number of facilities is stable - in 99% of the tested instances the standard deviation of the number of facilities in the 20 best solutions of each instance is less than one - and most of the selected facilities in the optimal solution of each instance is selected in most of the 20 best solutions as well. Based on these conclusions, the work investigates some general properties of localization problems and presents a topological analysis of the 215 instances, based on proposed indicators. Finally, three types of neural network models capable of identifying relations between the instances indicators and the values of the variables of the best solutions are applied and evaluated. The approach consists in comparing the computational time and the objective function value of models whose feasible solution spaces are reduced based on the results obtained by the neural networks. The results show that it is possible to use such approach to improve the SCND process, either at the construction stage of the models or by providing more information for the decision making.

Este trabalho trata do problema de configuração de redes logísticas, em que são consideradas como principais decisões a quantidade e a localização de instalações logísticas e a definição da alocação de clientes às instalações. Mais especificamente, o trabalho considera um processo típico de configuração de redes logísticas que se vale de modelos discretos de otimização e a tomada de decisão com base nos resultados. O objetivo da tese é propor modelos e métodos capazes de dar suporte às etapas fundamentais deste tipo de estudo. Inicialmente são propostos métodos para a seleção de locais candidatos considerados nos modelos de localização. Os métodos se valem de informações sobre a distribuição dos pontos de demanda ao longo da rede para a obtenção dos candidatos a instalação e são avaliados por meio de sua aplicação a dois conjuntos de instâncias da literatura científica e comparação de tempos de resolução e de valores da função objetivo. Os resultados mostram que o tempo de resolução foi reduzido, na média, em 57% e os gaps das funções objetivo resultantes vale menos que 0,16% em comparação com os modelos que consideram todos os pontos de demanda como candidatos. Adicionalmente, também foram propostos métodos capazes de obter soluções alternativas de qualidade para problemas de localização que podem ser comparadas a fim de fornecer mais subsídio para a tomada de decisão. Os métodos são capazes de obter as K melhores soluções de problemas de localização e são avaliados por meio de sua aplicação a 215 instâncias da literatura científica. Além disso, a abordagem proposta permitiu a análise de resultados nunca antes obtidos para um problema muito estudado: as K melhores soluções do problema de localização de instalações capacitadas com custo fixo. Duas características principais foram identificadas: a quantidade de instalações é estável - em 99% das instâncias testadas o desvio padrão da quantidade de instalações nas 20 melhores soluções de cada instância é menor que um - e grande parte das instalações que fazem parte da solução ótima de cada instância também faz parte da maior parte das 20 melhores soluções. A partir de tais conclusões, o trabalho investiga algumas propriedades gerais de problemas de localização e apresenta uma análise topológica das 215 instâncias utilizadas, com base em indicadores propostos. Por fim, três tipos de modelos de redes neurais capazes de identificar relações entre os valores dos indicadores das instâncias e os valores das variáveis resposta associadas às melhores soluções são aplicados e avaliados. A abordagem consiste em comparar o tempo de resolução e o valor da função objetivo de modelos cujos espaços de soluções viáveis são reduzidos com base nos resultados obtidos pelas redes neurais. Os resultados mostram que é possível utilizar tal abordagem para melhorar o processo de configuração de redes logísticas, seja na etapa de construção dos modelos seja proporcionando mais subsídios para a tomada de decisão. / This thesis deals with the supply chain network design problem (SCND) that aims to find the optimal location of facilities and the allocation of customers to each facility. The work considers a typical process of SCND in which discrete optimization models are run and its results are used in the decision making. The goal of the thesis is to propose models and methods to support the stages of this type of planning process. Initially, methods for the selection of candidates considered in the localization models are proposed. The methods consider the distribution of the demand points throughout the network to obtain the candidates and are evaluated by their application to two sets of scientific literature instances and comparison of computational times and objective function values. The results show that the average computational time has been reduced by 57% and the resulting objective function gaps are less than 0,16% compared to the solutions obtained by the models that consider all the demand points as candidates. In addition, the thesis present methods capable of obtaining high-quality alternative solutions to location problems that can be compared in order to provide better support for decision making. The methods obtain the K-best solutions of location problems and are evaluated by their application to 215 instances of the scientific literature. In addition, the proposed approach allowed the analysis of results never before obtained for a well-studied problem: the best solutions of the capacitated fixed cost facility location problem. Two main insights were identified: the number of facilities is stable - in 99% of the tested instances the standard deviation of the number of facilities in the 20 best solutions of each instance is less than one - and most of the selected facilities in the optimal solution of each instance is selected in most of the 20 best solutions as well. Based on these conclusions, the work investigates some general properties of localization problems and presents a topological analysis of the 215 instances, based on proposed indicators. Finally, three types of neural network models capable of identifying relations between the instances indicators and the values of the variables of the best solutions are applied and evaluated. The approach consists in comparing the computational time and the objective function value of models whose feasible solution spaces are reduced based on the results obtained by the neural networks. The results show that it is possible to use such approach to improve the SCND process, either at the construction stage of the models or by providing more information for the decision making.

A popularização dos contêineres no transporte de cargas gerais por volta dos anos 60 provocou significativa mudança no tráfego de mercadorias ao redor do mundo. A utilização deste equipamento simplifica e agiliza o processo de transporte e manuseio de cargas, uma vez que permite a movimentação entre diferentes modais com rapidez e segurança nas operações de carga e descarga. Neste contexto, esta pesquisa trata do problema que integra decisões de escolha de cargas a serem transportadas pelo modal marítimo com decisões de reposicionamento de contêineres vazios de modo a maximizar a receita total. O modelo baseia-se em um problema de fluxo em rede multiproduto, a partir da qual é proposta uma modelagem matemática inédita, que permite levar em consideração as principais restrições encontradas na prática tais como: horizonte de planejamento de longo prazo; diferentes tipos e tamanhos de contêineres; múltiplos navios, rotas e suas respectivas programações; rotas que permitem que um porto seja visitado mais de uma vez; capacidades dos navios em termos de número máximo de contêineres cheios e vazios por tipo e peso máximo total; para cada rota e trecho entre dois portos consecutivos; etc. O modelo proposto foi implementado em C++ e utiliza o software de otimização GUROBI, lançado recentemente, assim como uma planilha eletrônica para os dados de entrada. O mesmo foi comparado a um modelo da literatura que utiliza método heurístico para resolução de problema semelhante. O modelo também foi aplicado a problemas de diversos portes evidenciando que é capaz de resolver problemas até à otimização de maneira eficiente e em tempos de processamento reduzidos. / The popularization of containers in transporting general cargo caused a significant change in freight traffic around the world. The use of this mechanism simplifies and streamlines the process of shipping and handling charges, allowing you to move it between different transport modes, with speed and safety in loading and unloading process. In this context, this research deals the problem that incorporates decisions of cargo selection to be transported by sea with decisions involving reposition empty containers in order to maximize total revenue. The problem is modeled as a multi-product network flow problem and is proposed a novel mathematical model, which takes into account the main constraints encountered in practice, such as planning horizon of long-term; different types and sizes of containers, multiple ships and routes and their schedules, routes that allow a port to be visited more than once, and capacity of vessels in terms of maximum number of full and empty containers by type, and maximum weight for each route and the segment between two consecutive ports, etc. The proposed model was implemented in C++ and uses for its solution, the optimization software recently launched, GUROBI, as well as a spreadsheet for data entry. The same was applied to a problem of literature that uses a heuristic method to solve it. The model also was applied to several size of problems showing the model able to solve problem to optimality of efficient way and in processing time reduced.

O objetivo principal deste trabalho foi criar um modelo matemático para determinar, em nível estratégico, os locais no Brasil mais apropriados à instalação de tanques de álcool combustível (anidro e hidratado) e seus respectivos volumes. O modelo de programação inteira-mista desenvolvido baseou-se na organização do sistema de distribuição de álcool, enfocando sua logística, e considerando questões de oferta, demanda, infra-estrutura de transporte e armazenagem, além de custos de transporte, armazenagem e investimentos em tanques. O modelo foi formulado considerando o horizonte temporal dos meses do ano-safra canavieiro de 2006/2007. Essa formulação reflete as sazonalidades de produção, demanda e estoques do álcool. O modelo de transporte foi enfatizado na minimização dos custos logísticos da cadeia distribuição de álcool combustível dos produtores aos consumidores. Dois cenários e a análise de sensibilidade de suas respostas abordaram a questão estocástica do problema. O primeiro analisou o panorama atual do mercado de álcool, logo não considerou a possibilidade de criação de novos tanques. A idéia desse cenário foi apresentar a consistência da modelagem e ressaltar as condições de infra-estrutura existente de transporte e armazenagem para álcool combustível. Foi feita uma análise de sensibilidade em relação a custos de transporte e restrições de armazenagem para checagem das respostas e para a comparação das práticas atuais de mercado. No segundo cenário, considerou-se a possibilidade de criação de novos tanques procurando identificar os locais mais apropriados para construção dessas estruturas e seu dimensionamento. A análise de sensibilidade em relação a custos de transporte e restrições de armazenagem foi feita para confirmar o potencial de cada localização. Os resultados indicaram a localização inapropriada das bases de distribuição de álcool no país. Destacaram-se também os baixos níveis de fretes de transferência em função das limitações de infraestrutura do sistema de distribuição de álcool. Tanto que as principais localizações de novos tanques disseram respeito a bases no interior da região Centro-Sul, destinos cujos custos de transporte de coleta e entrega são mais competitivos. Em relação aos novos tanques de álcool hidratado houve a indicação das cidades de: Cascavel - PR, Umuarama - PR, Maringá - PR, Lages - SC, Sinop - MT, Limeira - SP e Sorocaba - SP. Para o caso do álcool anidro os novos investimentos sugeridos foram nas cidades de: Londrina - PR, Cascavel - PR, Guarapuava - PR, Lajes - SC, Santa Maria - RS, Araçatuba - SP, Sinop - MT, Vilhena - RO, Montes Claros - MT, Dourados - MS, Gurupi - TO e Teresina - PI. Somado a isso houve a alocação de praticamente todo o custo de armazenagem às usinas. Finalmente, as soluções para a localização de novos investimentos dos tanques de álcool foram todas em regiões de bases de distribuição, já que as usinas estão bem servidas em relação à capacidade de armazenagem. / The main purpose of this research is to develop a mathematical model intended for strategic analysis of the optimal location and considering suitable volumes for storage ethanol (anhydrous and hydrous) tanks. The Mixed Integer Program - MIP model was based on Brazilian ethanol distribution system. The model considered market parameters as supply, demand, and infrastructure parameters on transportation, storage values as well as their expenses. New construction ethanol tanks expenses also were considered. The months along the sugarcane crop year period of 2006/2007 were referred into the modeling formulation. This formulation allows a seasonal storage, production and demand patterns analysis. Transportation model is the main concern in the total logistics cost minimization from producers to consumers. The model stochastic formulation was elaborated by creating two simulated scenarios and developing a sensitivity analysis. The purpose of the first scenario was to check the model consistency and explore the current ethanol transport and storage infrastructure without considering the possibility of new tank installation. Based on these results, a sensitivity analysis regarding transportation expenses and storage restrictions was elaborated in order to make a comparison with current market practices. In the second scenario, it was considered the construction of new ethanol tanks and the identification of the most suitable places bearing in mind volume capacities. Based on these results, a sensitivity analysis regarding transportation expenses and storage restrictions was elaborated in order to check each location consistency. Results indicated that mills are mostly responsible for ethanol (anhydrous and hydrous) storages maintenance types and that the existing geographic organization of terminals and fuel distributors is inappropriate for ethanol distribution in Brazil. Transportation low flows among terminals and fuel distributors also indicated lack of a better infrastructure for ethanol distribution. The model indicated that main location results for installation of new tanks would be located especially in the countryside of the centersouth states, where allocation and distribution of ethanol from mills to the consumer market would be more competitive. In relation to the new hydrous ethanol tanks, the model indicated appropriated locations for the cities of: Cascavel - PR, Umuarama - PR, Maringá - PR, Lages - SC, Sinop - MT, Limeira - SP e Sorocaba - SP. In the other hand, for anhydrous ethanol, new investments suggested in: Londrina - PR, Cascavel - PR, Guarapuava - PR, Lajes - SC, Santa Maria - RS, Araçatuba - SP, Sinop - MT, Vilhena - RO, Montes Claros - MT, Dourados - MS, Gurupi - TO e Teresina - PI. Finally, the model indicated that the best locations for the establishment of new ethanol tanks would be located in fuel distributors\' bases, once results confirmed that mills have enough storage capacity.

A relevância da infraestrutura de transporte para incrementos em produtividade, induzindo ao desenvolvimento socioeconômico de determinada região é amplamente reconhecida. O Brasil, no entanto, apresenta sérias deficiências em relação à sua infraestrutura de transporte, oriundas de seu desenvolvimento histórico e da redução de níveis de investimentos públicos no setor nas últimas décadas. Estas deficiências traduzem-se em grande concentração no modal rodoviário para o transporte de cargas, menos eficiente do que os modais ferroviário e hidroviário, resultando em reduzida competitividade das organizações nacionais. Neste contexto, objetivou-se no presente trabalho a proposição de um modelo para avaliação e seleção de investimentos em infraestrutura de transporte de cargas, considerando-se seu caráter multidimensional. Para isso, foi proposta metodologia integrando os conceitos de análise de decisão multicritério e de programação matemática, representados pela teoria de utilidade multiatributo (Multi-Attribute Utility Theory - MAUT) e por problema de otimização de fluxos em rede (Minimum Cost Network Flow Problem - MCNFP), respectivamente. No desenvolvimento do modelo foram contemplados critérios de avaliação referentes às dimensões de análise financeira, operacional e ambiental. Posteriormente, foi considerada a aplicação de versões do modelo proposto com diferentes números de períodos de análise em caso ilustrativo, representativo da rede de transporte disponível e planejada da região Norte do Brasil. A aplicação das diversas versões do modelo proposto, de forma geral, apresentou resultados compatíveis com as teorias relacionadas à avaliação deste problema de decisão, incluindo indução à multimodalidade. Algumas versões do modelo apresentaram violações em algumas de suas restrições. Estes resultados adversos não foram plenamente eliminados, devido a limitações das ferramentas adotadas para aplicação. No entanto, foi possível a correção manual destas violações, resultando em soluções viáveis que, apesar de não serem consideradas ótimas, são mais completas do que soluções obtidas por meio de metodologias unidimensionais de análise. Por fim, foram apresentadas recomendações para condução de trabalhos futuros visando eliminação dos resultados adversos do modelo proposto e complementação de sua análise. / The role of transport infrastructure in productivity increases leading to regional social-economic development is widely recognized. Brazil, however, has serious deficiencies in its transport infrastructure, rooted in the country\'s historical development and in the recent decades\' reduction of public investment in the sector. These deficiencies can be observed in Brazil\'s strong focus on roads for cargo transportation, which besides being less efficient than rail and waterways, results in reduced competitiveness of national enterprises. In this context, the aim of this work was to propose a model for evaluating and selecting investments in freight\'s transportation infrastructure, considering its multidimensional character. It was proposed a methodology integrating the concepts of multi-criteria decision analysis and mathematical programming, represented by the Multi-Attribute Utility Theory (MAUT) along with the Minimum Cost Network Flow Problem (MCNFP). The developed model included financial, operational and environmental analysis evaluation criteria. Subsequently, this study applied the proposed model into a case study of the transportation network, available and planned, of the Northern region of Brazil. Overall, the application of various versions of the proposed model yielded results consistent with related evaluation and decision making theories, including induction of multimodality. Some versions of the model presented some violations of its restrictions. These adverse results were not fully eliminated due to the limitations of the application tools utilized. It was possible, however, to manually correct these violations and obtain viable solutions that, while cannot be considered optimal, are more complete than those obtained by single dimension analysis. Finally, recommendations were made for future studies aiming at eliminating the proposed model\'s adverse outcomes, and complementing its analysis.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:50:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6825.pdf: 8500191 bytes, checksum: 6105a0900d48c9c1c58657efd7bc22ac (MD5) Previous issue date: 2015-12-16 / The tactical management of cash flow is critical in financial management of a company or organization. Several mathematical models for planning cash flow have been proposed in recent decades. Most of the models are deterministic and initially treated as an extension of the economic order quantity. This thesis addresses the cash management problem from the perspective of optimization models present in the Operations Research literature. The aim is to study, develop and apply formulations based on mathematical programming and network flows, considering uncertainties in parameters, to support the decisions involved in managing the cash flow. A case study was developed in a typical company of the stationery sector to analyze the suitability and potential of the proposed approaches for companies of this sector. For that, this thesis implement robust optimization and stochastic programming to address the parameters uncertainties in the problem of maximizing the available financial resources at the end of a multi-period and finite planning horizon of the company's cash flow. The proposed approaches are based on a deterministic model which uses a network flow to maximize the cash flow return at the end of the period. For the treatment of uncertainties in the parameters that define the flow of financial resources in time are used the robust optimization approach of worst case interval and the stochastic programming approach risk neutral, minimax with regret and conditional value-at-risk. There were no other studies in the literature following this line of research. As shown in this thesis the proposed approaches can generated promising results for the management of cash flow in companies of the stationery sector and others, with significant contributions in financial decision-making department, particularly for the treatment of uncertainties in the parameters of the cash flow. / O gerenciamento do fluxo de caixa tático é fundamental na gestão financeira de uma empresa ou organização. Vários modelos matemáticos para planejar o fluxo de caixa foram propostos nas últimas décadas. Na sua maioria, os modelos são determinísticos e, inicialmente, tratados como uma extensão da fórmula do lote econômico de compra. Esta tese aborda o problema da gestão do caixa sob a ótica de modelos de otimização presentes na literatura da Pesquisa Operacional. O objetivo é estudar, desenvolver e aplicar formulações baseadas em programação matemática e fluxos em rede, considerando incertezas nos parâmetros, para apoiar as decisões envolvidas no gerenciamento do fluxo de caixa. Um estudo de caso é desenvolvido numa empresa típica do setor de material escolar, para analisar a adequação e o potencial das abordagens propostas em empresas deste setor. Para tal, são utilizados métodos de otimização robusta e programação estocástica para tratar as incertezas nos parâmetros do problema de maximização dos recursos financeiros disponíveis no final de um horizonte de planejamento multi-período e finito do caixa da empresa. As abordagens propostas são baseadas num modelo determinístico, que utiliza uma rede de fluxos para maximizar o retorno do caixa no final do período considerado. Para o tratamento das incertezas presentes nos parâmetros que definem os fluxos de recursos no tempo, são utilizadas a abordagem de otimização robusta de análise de pior caso intervalar e a abordagem de programação estocástica de dois estágios com recurso neutra ao risco e de aversão ao risco minimax com arrependimento e valor em risco condicional. Não foram encontrados outros estudos na literatura seguindo esta linha de pesquisa. Conforme mostrado nesta tese, as abordagens propostas podem gerar resultados promissores para a gestão do fluxo de caixa de empresas de material escolar e outros, com contribuições significativas nas tomadas de decisões de um gestor financeiro, principalmente quanto ao tratamento das incertezas nos parâmetros do fluxo de caixa.