As refinarias de petróleo utilizam grandes quantidades de água em seus processos e por isso são impelidas a desenvolver fortes programas de redução de seu consumo. O objetivo do presente estudo é a aplicação de metodologia de otimização em problemas de alocação ótima e reuso de água em refinaria de petróleo. Diferentemente dos enfoques tradicionais que buscam tratar os efluentes gerados para atender às legislações ambientais ou para algum tipo de reuso na planta, a metodologia utilizada avalia os processos que usam água, questionando as causas da geração do efluente. Essa abordagem envolve o levantamento de dados industriais, análise dos processos de produção, identificação de oportunidades para aplicar as estratégias de otimização da alocação de água: racionalização, reuso e/ou reciclagem do efluente e, em seguida, a otimização da rede de água. Visando obter uma rede de água que seja aplicável na indústria, desenvolveu-se um procedimento específico baseado em regras heurísticas que representam as restrições reais dos processos. Através deste procedimento, o consumo de água fresca atingido é próximo do valor ótimo encontrado na literatura. As redes de água geradas são simples, com poucas interconexões e, consequentemente, os investimentos necessários para implementação são menores. / Oil refineries consume a large amount of water in their processes and because of that they are urged to develop strong programs to reduce their water consumption. The aim of this study is to apply an water optimization methodology in an oil refinery. Unlike traditional approaches that only search for treating the effluents in order to meet environmental legislation or to reuse in the plant, this methodology evaluates the processes that use water, questioning the causes of the wastewater generation. This approach involves the industrial data collection, analysis of production processes, identification of opportunities to optimize water use: rationalization, reuse and/or recycling of the effluent and, lastly, the water network optimization. Looking for a water network that is applicable in the industry, in this study it was also developed a specific optimization procedure based on heuristic rules representing the constraints of the actual processes. Through this procedure, freshwater consumption was found to be close to that of the theories found in the literature. The water networks generated are simple, with few interconnections and, consequently, the investments required to implement them are small.

Dentro da classe de problemas de corte e empacotamento, existem os problemas de corte de itens irregulares (não-circulares e não-retangulares), os quais visam determinar um arranjo ótimo de objetos irregulares menores (itens), sem sobreposição, dentro de objetos maiores (recipientes) a fim de atender a uma demanda. Possuem grande importância prática, uma vez que surgem em vários tipos de indústrias, como a têxtil, a de móveis e a de calçados, por exemplo. Entre estes problemas, ainda temos o chamado problema de corte de itens irregulares em recipientes, no qual estes últimos são fechados, isto é, possuem dimensões fixas, podendo ser retangulares ou irregulares. Neste caso, o objetivo é arranjar todos os itens de modo a utilizar o menor número possível de recipientes. A estes problemas, uma outra restrição ainda pode ser adicionada: os recipientes podem ter defeitos, isto é, áreas onde não pode ser posicionado qualquer item, e regiões com diferentes níveis de qualidade, chamadas de zonas de qualidades, em que apenas determinados itens podem ser alocados. Neste trabalho, portanto, introduzimos um conjunto de heurísticas construtivas para a resolução do problema de corte de itens irregulares em recipientes irregulares com defeitos e zonas de qualidades. Os experimentos computacionais foram realizados utilizando um conjunto com 15 instâncias adaptadas de outro problema de corte de itens irregulares, uma vez que não encontramos instâncias disponíveis na literatura para o problema abordado neste trabalho. Os resultados mostraram que todos os métodos são capazes de resolver o problema em um tempo computacional considerado baixo, sendo que alguns deles apresentam melhor desempenho que outros. / Within the class of cutting and packing problems, there are some problems known as nesting problems, which aim to determine an optimal arrangement of smaller irregular objects (items), without overlap, inside larger objects (bins) in order to attend a demand. They have practical importance, since they arise in many types of industries, such as textiles, furniture and footwear, for example. Among these problems, we still have the so-called irregular bin packing problem in which the bins are closed, that is, they have fixed dimensions, and may be rectangular or irregular. In this case, the goal is to arrange all items in order to use the least amount of bins. To these problems, another constraint can still be added: the bins may have defects, that is, areas where no item can be placed, and different levels of quality, called quality zones, where only specific items can be allocated. In this work, therefore, we introduce a set of constructive heuristics to solve the irregular bin packing problem in which the bins have defects and quality zones. The computational experiments were carried out using a set of 15 instances adapted from another nesting problem, since we did not find instances available in the literature for the problem addressed in this work. The results showed that all methods can solve the problem in a low computational time, and also that some of them perform better than others.

Nos últimos anos, o sector farmacêutico tem sofrido grandes alterações, com o envelhecimento da poulação e o aumento dos custos associados à prestação de serviços de saúde. Com margens progressivamente mais pequenas, o problema da distribuição dos medicamentos às farmácias passou a ter uma grande relevância para as empresas do sector, sendo naturalmente mais crítico nas áreas metropolitanas. O facto de as farmácias exigirem tempos de entrega cada vez menores aumenta, significativamente, a dificuldade dos distribuidores em planearem as suas rotas, já que, em geral, o sistema tradicional de rotas fixas nem satisfaz as exigências das farmácias, nem garante, aos distribuidores, níveis satisfatórios de eficiência. Neste trabalho, foi caracterizado um caso de estudo, para o qual se propõe uma alteração da política de distribuição, que passa por adoptar um sistema de rotas variáveis, elaboradas dinamicamente, em função das encomendas que vão chegando ao longo do dia.

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Nesta dissertação abordamos o problema de dimensionamento e sequenciamento de lotes com aceitação de pedidos. As demandas dos clientes são agregadas em pedidos, os quais podem ou não ser aceitos e devem ser entregues dentro de uma janela de tempo. Os itens são perecíveis e podem permanecer no estoque somente por um tempo determinado (shelf-life). O objetivo do problema é maximizar a receita gerada pelo atendimento dos pedidos, descontando os custos de estoque e das preparações da máquina. Para tratar o problema são propostas formulações matemáticas e abordagens heurísticas contendo uma etapa construtiva seguida por uma heurística de melhoramento. Testes computacionais foram realizados e os resultados obtidos foram analisados. As heurísticas obtiveram desempenho superior ao branch-and-cut do solver de otimização na obtenção de soluções de boa qualidade, no limite de tempo estabelecido. / In this dissertation, we approach the lot sizing and scheduling problem with order acceptance. Customers demands are aggregated into orders, which may or may not be accepted and must be delivered within a time window. The items are perishable and can remain in inventory only for a limited time (shelf-life). The aim of the problem is profit maximizing generated by orders acceptance, discounting inventory and machine setups costs. To deal with this problem math formulations, constructive and improvement heuristics were proposed. Computational tests were performed and the results obtained were analyzed. The heuristics obtained superior performance then branch-and-cut of the optimization solver obtaining good quality solutions within the established time limit.

Submitted by Melka Carolina Faria Catelan (melka_cfc@hotmail.com) on 2018-10-01T01:11:45Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_última_versão.pdf: 797278 bytes, checksum: 7979645e9787343042f8c46ec0bc3884 (MD5) / Approved for entry into archive by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br) on 2018-10-02T16:34:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 catelan_mcf_me_sjrp.pdf: 838964 bytes, checksum: 686ef2d2d0419b1b9223004df8411dad (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-02T16:34:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 catelan_mcf_me_sjrp.pdf: 838964 bytes, checksum: 686ef2d2d0419b1b9223004df8411dad (MD5) Previous issue date: 2018-07-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho trata-se do problema de dimensionamento de lotes com máquinas paralelas flexíveis, que consiste basicamente em determinar a quantidade de itens a serem produzidos, em um horizonte de tempo finito, satisfazendo uma demanda, com várias máquinas. Este problema é de origem econômica e envolve custos de produção, estoque e preparação de máquinas. No problema padrão, cada item pode ser produzido em qualquer uma das máquinas, ou seja, têm-se a flexibilidade total de máquinas. No entanto nem sempre é viável ter flexibilidade total das máquinas, devido aos custos. Portanto, pode ser interessante implementar apenas uma flexibilidade limitada. A consideração ou não de uma máquina para produzir um produto específico torna-se uma variável de decisão e há um custo de investimento associado às estas decisões. Os resultados computacionais realizados com o CPLEX mostraram que a formulação é muito difícil, especialmente para instâncias com muitos itens. Assim, neste trabalho foram propostas três heurísticas para o problema, com intuito de buscar boas soluções para o problema em baixos tempos computacionais. As heurísticas foram comparadas ao modelo via pacote de otimização e observou que conforme o número de itens e de máquinas foram aumentando, os resultados obtidos foram melhores. / This work deals with the problem of lot-sizing with flexible parallel machines, which basicallyconsistsofdeterminingthequantityofitemstobeproduced, inafinitetime horizon, satisfying a demand, with several machines. This problem is of economic origin and involves production, inventory and machine preparation costs. In the standard problem, each item can be produced in any of the machines, that is, they have the total flexibility of machines. However, it is not always feasible to have total machine flexibility due to costs. Therefore, it may be interesting to implement only limited flexibility. The consideration or not of a machine to produce a specific product becomes a decision variable and there is an investment cost associated with these decisions. The computational results obtained with CPLEX showed that the formulation is very difficult, especially for instances with many items. Thus, in this work three heuristics were proposed for the problem, in order to find good solutions to the problem in low computational times. The heuristics were compared to the model via optimization package and observed that as the number of items and machines were increasing, the results were better. / CAPES: 3300415307

Many information systems that work with RDR (Relational Databases) have problems in the design of their databases. Such failures may result from design specification, requirement changes or even lack of knowledge to produce schemes that provide more evolutionary treatments for such systems. The technique that includes making changes to correct imperfections in databases that generate the mentioned problem is known as database refactoring. In order to identify possible opportunities for refactoring databases, this work proposes heuristics that detect or assist in detecting opportunities for refactoring. Thus, domain analysts and data professionals can identify the structure and data bad smells of a scheme and also take the necessary steps to address these shortcomings. / Muitos sistemas de informação que trabalham com BDR (Bancos de Dados Relacionais) apresentam problemas no projeto de suas bases de dados. Tais falhas podem ser decorrentes de falhas na construção, mudanças de requisitos ou falta de conhecimento por parte da equipe envolvida para produzir esquemas que proporcionem tratamentos mais evolutivos para tais sistemas. A técnica que possibilita fazer mudanças para corrigir imperfeições em bases de dados que geram os problemas citados é conhecida como refatoração (refactoring) em bases de dados. Objetivando identificar possíveis oportunidades de refatoração em bases de dados, este trabalho propõe heurísticas que detectam ou auxiliam na detecção de oportunidades de refatoração. Assim, analistas de domínio e profissionais da área de banco de dados poderão identificar, com maior agilidade, os defeitos compreendidos na estrutura e nos dados de um esquema e também tomar as providências necessárias para solucionar esses defeitos.

O presente trabalho aborda o sistema logístico usualmente denominado Vendor Managed Inventory (VMI), no qual o fornecedor controla e coordena as decisões de reabastecimento, sendo responsável por manter os estoques de seus clientes dentro de limites fixados de antemão. O modelo proposto incorpora ainda as decisões relativas à produção e manutenção de estoque por parte do fornecedor, além da utilização de frota heterogênea na distribuição, e busca a minimização dos custos totais do sistema. Quatro heurísticas de duas etapas são propostas para a resolução do problema abordado. A primeira etapa, comum a todas as heurísticas, baseia-se em uma heurística recentemente publicada na literatura e fornece uma solução inicial viável, utilizada como ponto de partida para a etapa de melhoria subsequente, na qual é utilizada a metaheurística busca tabu ou busca em vizinhança variável. As heurísticas propostas foram avaliadas em um conjunto de teste, sendo obtidos resultados melhores que os reportados na literatura em todas as instâncias testadas. Dentre as estratégias de solução avaliadas, destaca-se a heurística baseada em busca tabu com diversificação, que demonstrou ser superior às demais heurísticas propostas. Os resultados obtidos indicam ainda que, no caso da frota disponível ser heterogênea, é vantajosa a utilização de uma adaptação do procedimento de obtenção da solução inicial, como forma de privilegiar a utilização de veículos de maior eficiência. / This thesis deals with the logistic system usually called Vendor Managed Inventory (VMI). In this system the supplier controls and coordinates the supply decisions and is responsible for keeping the inventory of each of his clients within predetermined minimum and maximum levels. Heterogeneous fleet and production/stocking decisions at the supplier are considered as well, and the proposed model seeks to minimize the total system cost. Four two-stage heuristics are proposed for this problem. The first stage consists in an adaptation of a heuristic found in the bibliography, which provides an initial viable solution that will be improved in the second stage by means of the metaheuristics tabu search or variable neighborhood search. The proposed heuristics were tested on a set of benchmark instances with improvements found on the best known results in all of the tested instances. The obtained results indicate that the tabu search based heuristic with diversification strategy is clearly superior to the other proposed heuristics and that a better fleet utilization can be obtained in the case of heterogeneous fleet by a simple improvement in the first stage, that favors the selection of more efficient vehicles.

Submitted by EDUARDO BATISTA DE MORAES BARBOSA null (ebmb@yahoo.com) on 2016-07-22T20:43:38Z No. of bitstreams: 1 Thesis-Full.pdf: 4249671 bytes, checksum: 293e98d71cda47dab135797fedb06e6f (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-07-25T17:18:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 barbosa_ebm_dr_guara.pdf: 4249671 bytes, checksum: 293e98d71cda47dab135797fedb06e6f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-25T17:18:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 barbosa_ebm_dr_guara.pdf: 4249671 bytes, checksum: 293e98d71cda47dab135797fedb06e6f (MD5) Previous issue date: 2016-07-01 / A configuração de parâmetros de algoritmos, em especial, das meta-heurísticas, nem sempre é trivial e, frequentemente, é realizada ad hoc de acordo com o problema sob análise. A fim de resolver o problema de sintonização de meta-heurísticas, a presente pesquisa propõe uma metodologia que combina o uso de técnicas estatísticas robustas (ex.: Planejamento de Experimentos) e métodos eficientes de Inteligência Artificial (ex.: Algoritmos de Corrida). A ideia central desta metodologia é um método heurístico, denominado Algoritmo de Corrida Orientada por Heurística (HORA), capaz de explorar o espaço de busca para perseguir diferentes alternativas na vizinhança de uma configuração de parâmetros promissora e encontrar sistematicamente boas configurações candidatas para diferentes algoritmos. Em síntese, o método HORA concentra as buscas sobre configurações candidatas promissoras, criadas dinamicamente em um processo iterativo, e utiliza uma técnica estatística robusta para avaliar as diferentes alternativas e descartar aquelas de qualidade inferior, assim que reunir evidências estatísticas suficientes contra elas. A partir dos resultados de diversos estudos computacionais, em que diferentes meta-heurísticas foram aplicadas sobre dois problemas clássicos de otimização combinatória, apresentam-se evidências estatísticas que as sintonizações obtidas pelo HORA são competitivas em relação ao método de Corrida e seu tempo no processo de sintonização é amplamente vantajoso. Em um estudo complementar, um algoritmo já bem configurado da literatura foi sintonizado por meio da metodologia proposta e os resultados da nova sintonização foram comparados com a literatura. Os resultados demonstram que a sintonização obtida pelo HORA pode encontrar soluções de melhor qualidade em relação à sintonização original. Portanto, a partir dos resultados apresentados nesta pesquisa conclui-se que a metodologia para sintonização de meta-heurísticas por meio do método HORA é uma abordagem promissora que pode ser aplicada sobre diferentes meta-heurísticas para resolução de uma diversidade de problemas de otimização. / The fine-tuning of the algorithms parameters, specially, of the meta-heuristics, it is not always trivial and often is performed by ad hoc methods according to the problem under analysis. In order to solve the problem of tuning metaheuristics, this research proposes a methodology combining statistical robust techniques (e.g.: Design of Experiments) and efficient methods from Artificial Intelligence (e.g.: Racing Algorithms). The key idea of this methodology is a heuristic method, called Heuristic Oriented Racing Algorithm (HORA), which explores the search space looking for alternatives near of a promising candidate and consistently finds good candidates configuration for different algorithms. Briefly, HORA focuses its searches over the promising candidates configuration, dynamically created in an iterative process, and employs a robust statistical method to evaluate and discarding them, as soon as gather enough statistical evidence against them. The results of several studies, where different metaheuristics were applied to solve two classical combinatorial optimization problems, present statistical evidences that the settings obtained by HORA are competitive to the Racing Algorithms and its time in the fine-tuning process is widely advantageous. In a complementary study, an already well setting algorithm from the literature was tuned by means of the proposed methodology and the new settings were compared with the literature. The results show that the fine-tuning from HORA can find better quality solutions than the original ones. Therefore, from the results presented in this study it is concluded that the methodology for fine-tuning of metaheuristics by means of HORA is a promising approach, which can be applied on different metaheuristics to solve a diversity of optimization problems.

Este trabalho aborda o problema de programação da produção em um flexible flow line com tempos de setup. De acordo com a literatura, este ambiente pode ser considerado como um caso especial do Flow Shop com múltiplas máquinas, onde as tarefas podem saltar estágios. Neste estudo, foram analisados dois problemas: o primeiro, com tempos de setup independentes da sequência, e o segundo, com setup dependente da sequência de tarefas. Além disso, o setup das máquinas para as tarefas pode ser antecipado ou não. No primeiro caso, as máquinas de um estágio podem ser preparadas para o processamento de uma tarefa antes do seu término no estágio anterior. Se o setup não pode ser antecipado, a tarefa deve esperar o seu término no estágio de produção anterior. Este ambiente produtivo pode ser encontrado em um vasto número de indústrias tais como química, eletrônica, automotiva e têxtil. A medida de desempenho dos problemas é a duração total da programação (makespan). Este é um critério apropriado para sistemas de produção com grandes cargas de trabalho e em que a utilização dos recursos produtivos em longo prazo deve ser otimizada. O exame da literatura mostrou que há poucos estudos abordando a programação em flexible flow line. Considerando este aspecto, este trabalho apresenta heurísticas construtivas originais para a obtenção de programações apropriadas ao problema mencionado. Uma extensiva experimentação computacional foi executada para avaliar o desempenho relativo das heurísticas. Os resultados experimentais foram analisados e discutidos. / This work addresses the job scheduling on a flexible flow line with separate setup times. According to the literature, this scheduling problem can be considered as a special case of the Flow Shop with multiple machines, where the jobs may skip stages. Two modeled problems have been studied. In the first scheduling problem the setup times are sequence independent, and in the second one these times are sequence dependent. Moreover, the machine setup task can be either anticipatory or non-anticipatory. In the first case, a k-stage machine may be prepared for a job processing before its completion on the k-1 production stage. Otherwise, the setup task must wait for the job completion on the former production stage. This production environment can be found in a number of industries such as chemicals, electronics, automotive, and textiles. The performance measure of the production schedules is the makespan, that is, the total time to complete the schedule. This is an appropriate performance criterion for production systems with large workloads, and where the utilization of productive resources in the long term should be optimized. The literature examination has shown that there is a small number of studies dealing with flexible flow line scheduling. Having this in mind, this work introduces original constructive heuristics in order to obtain suitable schedules for the aforementioned scheduling problem. An extensive computational experience has been carried out in order to evaluate the relative performance of the heuristics. Experimental results are discussed.