Actuellement on assiste à une émergence des applications des systèmes embarqués destinées à un large public d'utilisateurs. Ces applications sont de plus en plus complexes et diversifiées. Elles nécessitent une capacité de calcul accrue et doivent satisfaire, dans leurs exécutions, la prise en compte du temps réel. De plus, ces systèmes sur puce fonctionnent dans des conditions souvent difficiles et perturbantes. Ainsi, certaines contraintes temporelles, contraintes de ressources, contraintes de précédence ainsi que d'autres caractéristiques des systèmes généraux peuvent changer au cours d'exécution. Pour respecter leurs contraintes, ces systèmes doivent être capables de supporter la nature dynamique du monde réel depuis la modélisation de l'application jusqu'à son implémentation sur la plateforme d'exécution. Dans cette thèse une nouvelle approche combinant la modélisation haut niveau et l'ordonnancement sur une architecture reconfigurable dynamiquement de nouveau type, a été proposée. Cette approche est originale depuis ça conception en ciblant des applications fortement dynamiques et flexibles. De plus, l'ordonnanceur ainsi développé intègre un nouveau service qui est responsable de la prédiction des variables dynamiques afin d'aboutir à une meilleure exploitation de l'architecture et meilleure performance d'exécution. Des expérimentations ont été présentées sur des applications temps réel. / Embedded systems have important requirements such as reducing complexity and saving development effort. They have also to take account of applications constraints related to timing, resources, tasks precedence relations and other characteristics of general systems that may change during execution. To meet their constraints, these systems must be capable of supporting the dynamic nature of the real world at an early phase of their design. Dynamically reconfigurable architecture (DRA) is presented as the ideal solution to satisfy the highly dynamic and non-deterministic behaviour of current applications since it provides both high performance and run-time flexibility. In this thesis a new approach combining the high level modeling and scheduling on a dynamically reconfigurable architecture of a new type, has been proposed. Based on an original task graph model, the scheduling is performed by a predictive approach. The proposed method aims to better manage the reconfiguration process and minimize its latency. Experimental results based on the original DRA named OLLAF demonstrate the benefits and efficiency of our scheduling technique.

Dans ce travail nous considérons des problèmes de planification de production sur plusieurs sites avec transport de produits entre ces sites. L’objectif est de synchroniser les deux problèmes (planification et transport) et de construire une solution globale. Le système de production sur chaque site est modélisé comme un problème de Capacitated Lot-Sizing où nous travaillons avec stock et ressources. Le transport de produits entre les sites se ramène à une version simplifiée du Vehicle Routing Problem où le temps est discrétisé. D’abord nous proposons un modèle linéaire en nombres entiers que nous appelons le « Lot-Sizing and Vehicle Routing Problem » (LSVRP). Puis nous présentons deux cas particuliers : le Single-item LSVRP (SLSVRP) et le Single-level LSVRP (1-LSVRP). Les problèmes sont traités ici par six heuristiques que nous avons développé. Quatre de ces méthodes sont des heuristiques qui utilisent la programmation en nombres entiers et prennent en compte la relaxation linéaire de quelques variables du problème. Elles s’appuient sur l’exploration partielle de l’arbre de décision et la fixation de variables. Les deux autres sont spécifiques pour les cas particuliers. La première, qui traite le S-LSVRP, est basée sur la propagation des ordres de production sur chaque site. Puis à chaque itération elle calcule le plan de transport compatible et essaie d’améliorer la solution en modifiant la production sur les sites. L’autre méthode consiste en une relaxation lagrangienne qui travaille sur une modélisation du 1-LSVRP en un problème de flot. Des résultats numériques et des analyses sont présentés pour évaluer l’efficacité de ces heuristiques. / In this work we consider some problems of scheduling both a production distributed on several sites and the transportation of items between those sites. By doing so, the objective is to synchronize the two components and to build a better overall solution. The production system on each site is modeled as a Capacitated Lot-Sizing Problem where stock both on resources and produced items is available. The inter-site items transportation is a simplified version of the Vehicle Routing Problem where time is discretized. We first propose a mixed integer linear programming formulation that we call “The Lot-Sizing and Vehicle Routing Problem” (LSVRP). Then we present two particular cases : The Single-item LSVRP (S-LSVRP) and The Single-level LSVRP (1-LSVRP). All those cases are treated here by the six heuristics we develloped. Four of those methods are MIP based heuristics and take in account the the linear relaxation of some variables of the problem. They rely on partial decision tree exploration along with variable fixing. The other two are specifics for the two particular cases. The one who treats the S-LSVRP is based on production order propagation over the sites. Then, at each iteration, it computes a compatible transportation schedule and it tries to improve the solution by modifying the production on the sites. The other method consists in a lagrangian relaxation that works with an adaptation of the 1-LSVRP into a flow problem. Computational results and analysis are presented to evaluate the efficiency of those heuristics.

This thesis deals with solving a real case from one specific part of Operations Research -- Discrete Models. The case can be classified as Vehicle Routing Problem (VRP) which is a subset of classical Travelling Salesman Problem (TSP). The VRP is modified TSP when requirements of customers and capacities of trucks play role. The data needed for calculations were taken from the real situation of Pivovar Svijany a.s. The problem can be defined as VRP with cars with different capacities and split delivery. Even though the mathematic model of the problem is known and described in the thesis, the size of the problem is too big to be optimized. Therefore heuristic was used to solve it. Because of the good computational results in the past the savings algorithm was chosen. Its model was set using Visual Basic for Applications (VBA). The thesis (among others) analyses the sensitivity of the output on the values of the factors that can be chosen by the analyst. At the end of the thesis the best found solution is presented and the initial and the new scheme of the circles are compared.

Este estudo investiga a ocorrência o Efeito Certeza, Efeito Reflexo e Excesso de confiança, das Finanças Comportamentais, na análise da tomada de decisão dos investidores institucionais de títulos de securitização, compostos por CRI (Certificado de Recebíveis Imobiliários), CRA (Certificado de Recebíveis do Agronegócio) e cotas de FIDC (Fundo de Investimento em Direito Creditório). A Teoria Moderna de Finanças não mais se apresenta como suficiente diante das anomalias existentes no mercado e, devido a isto, as Finanças Comportamentais apresentam-se como um complemento, explicando a atitude do investidor diante de uma situação de risco. Para tanto, foi realizado um estudo de caso com quatro investidores institucionais em títulos de securitização no ano de 2017. Foi aplicado um questionário que identifica a presença ou não do efeito certeza, efeito reflexo, e excesso de confiança. Foi constatado que as quatro empresas não apresentaram o Efeito Reflexo e não apresentam o Excesso de Confiança, sendo apresentado apenas o Efeito Certeza nestas empresas. Os resultados contribuem para uma melhor compreensão do investidor institucional nos títulos de securitização, que são considerados ainda recentes no mercado brasileiro. / This study investigates the occurrence of the Certainty Effect, Reflection Effect and Overconfidence of Behavioral Finances in the analysis of the decision-making of institutional investors in securities, composed of CRI (Certificate of Real Estate Receivables), CRA Agribusiness) and quotas of FIDC (Investment Fund in Credit Right). The Modern Finance Theory no longer presents itself as sufficient in the face of the existing market anomalies and, because of this, the Behavioral Finances are a complement, explaining the attitude of the investor in the face of a risk situation. For that, a case study was carried out with four institutional investors in securitization in the year 2017. A questionnaire was applied that identifies the presence or not of the certainty effect, reflex effect, and overconfidence. It was verified that the four companies did not present the Reflex Effect and did not present the Overconfidence, only being presented the Certainty Effect in these companies. The results contribute to a better understanding of the institutional investor in securitization securities, which are still considered recent in the Brazilian market.

[pt] Este trabalho faz reflexões sobre como é possível avançar na melhoria do gerenciamento de transporte, especificamente em relação às decisões mais operacionais, como a roteirização, através de métodos heurísticos simples e já difundidos na literatura. Utilizando um estudo de caso, é possível apresentar os benefícios da mudança de um método empírico de roteirização, totalmente baseado nos conhecimentos tácitos, para a aplicação de um método de criação de áreas de entregas e definição de rotas fixas de forma empírica. Além desta análise, o trabalho também apresenta a aplicação de um método dinâmico de roteirização utilizando o método de Clarke e Wright. Da comparação dos resultados obtidos surgem sugestões de criação de rotinas e ferramentas para aplicação do método, de forma consistente e definitiva, na operação da empresa do estudo de caso. / [en] In this research some considerations are made about the possibility of improving making the transportation management, specifically in operations decisions, like routing vehicles, using simple and well known heuristic methods mentioned in the literature. Using a case study, it is possible to show the benefits of changing an empirical routing method based on implicit knowledge towards an empirical application using fixed routes. In additional, is applied a dynamic routing method: the Clarke and Wright`s Method. Results are compared, and after that are recommended routine and tools development to use this application method, consistent and emphatically, in the company case study operation.

Decision-tree induction is one of the most employed methods to extract knowledge from data. There are several distinct strategies for inducing decision trees from data, each one presenting advantages and disadvantages according to its corresponding inductive bias. These strategies have been continuously improved by researchers over the last 40 years. This thesis, following recent breakthroughs in the automatic design of machine learning algorithms, proposes to automatically generate decision-tree induction algorithms. Our proposed approach, namely HEAD-DT, is based on the evolutionary algorithms paradigm, which improves solutions based on metaphors of biological processes. HEAD-DT works over several manually-designed decision-tree components and combines the most suitable components for the task at hand. It can operate according to two different frameworks: i) evolving algorithms tailored to one single data set (specific framework); and ii) evolving algorithms from multiple data sets (general framework). The specific framework aims at generating one decision-tree algorithm per data set, so the resulting algorithm does not need to generalise beyond its target data set. The general framework has a more ambitious goal, which is to generate a single decision-tree algorithm capable of being effectively applied to several data sets. The specific framework is tested over 20 UCI data sets, and results show that HEAD-DTs specific algorithms outperform algorithms like CART and C4.5 with statistical significance. The general framework, in turn, is executed under two different scenarios: i) designing a domain-specific algorithm; and ii) designing a robust domain-free algorithm. The first scenario is tested over 35 microarray gene expression data sets, and results show that HEAD-DTs algorithms consistently outperform C4.5 and CART in different experimental configurations. The second scenario is tested over 67 UCI data sets, and HEAD-DTs algorithms were shown to be competitive with C4.5 and CART. Nevertheless, we show that HEAD-DT is prone to a special case of overfitting when it is executed under the second scenario of the general framework, and we point to possible alternatives for solving this problem. Finally, we perform an extensive experiment for evaluating the best single-objective fitness function for HEAD-DT, combining 5 classification performance measures with three aggregation schemes. We evaluate the 15 fitness functions in 67 UCI data sets, and the best of them are employed to generate algorithms tailored to balanced and imbalanced data. Results show that the automatically-designed algorithms outperform CART and C4.5 with statistical significance, indicating that HEAD-DT is also capable of generating custom algorithms for data with a particular kind of statistical profile / Árvores de decisão são amplamente utilizadas como estratégia para extração de conhecimento de dados. Existem muitas estratégias diferentes para indução de árvores de decisão, cada qual com suas vantagens e desvantagens tendo em vista seu bias indutivo. Tais estratégias têm sido continuamente melhoradas por pesquisadores nos últimos 40 anos. Esta tese, em sintonia com recentes descobertas no campo de projeto automático de algoritmos de aprendizado de máquina, propõe a geração automática de algoritmos de indução de árvores de decisão. A abordagem proposta, chamada de HEAD-DT, é baseada no paradigma de algoritmos evolutivos. HEAD-DT evolui componentes de árvores de decisão que foram manualmente codificados e os combina da forma mais adequada ao problema em questão. HEAD-DT funciona conforme dois diferentes frameworks: i) evolução de algoritmos customizados para uma única base de dados (framework específico); e ii) evolução de algoritmos a partir de múltiplas bases (framework geral). O framework específico tem por objetivo gerar um algoritmo por base de dados, de forma que o algoritmo projetado não necessite de poder de generalização que vá além da base alvo. O framework geral tem um objetivo mais ambicioso: gerar um único algoritmo capaz de ser efetivamente executado em várias bases de dados. O framework específico é testado em 20 bases públicas da UCI, e os resultados mostram que os algoritmos específicos gerados por HEAD-DT apresentam desempenho preditivo significativamente melhor do que algoritmos como CART e C4.5. O framework geral é executado em dois cenários diferentes: i) projeto de algoritmo específico a um domínio de aplicação; e ii) projeto de um algoritmo livre-de-domínio, robusto a bases distintas. O primeiro cenário é testado em 35 bases de expressão gênica, e os resultados mostram que o algoritmo gerado por HEAD-DT consistentemente supera CART e C4.5 em diferentes configurações experimentais. O segundo cenário é testado em 67 bases de dados da UCI, e os resultados mostram que o algoritmo gerado por HEAD-DT é competitivo com CART e C4.5. No entanto, é mostrado que HEAD-DT é vulnerável a um caso particular de overfitting quando executado sobre o segundo cenário do framework geral, e indica-se assim possíveis soluções para tal problema. Por fim, é realizado uma análise detalhada para avaliação de diferentes funções de fitness de HEAD-DT, onde 5 medidas de desempenho são combinadas com três esquemas de agregação. As 15 versões são avaliadas em 67 bases da UCI e as melhores versões são utilizadas para geração de algoritmos customizados para bases balanceadas e desbalanceadas. Os resultados mostram que os algoritmos gerados por HEAD-DT apresentam desempenho preditivo significativamente melhor que CART e C4.5, em uma clara indicação que HEAD-DT também é capaz de gerar algoritmos customizados para certo perfil estatístico dos dados de classificação

A definição do mix de produção proporciona a alocação dos recursos produtivos no processo de manufatura, visando a otimização da sua utilização e do desempenho do sistema produtivo o que, por sua vez, em um nível gerencial, norteia a performance da organização. Entretanto, apesar de sua importância, a definição do mix de produção é um problema do tipo NP-Completo, ou seja, de difícil solução. Assim, com o auxílio da Teoria das Restrições - TOC, muitas heurísticas construtivas têm sido apresentadas para fazer frente a esse problema. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho é propor uma nova heurística, denominada TOC-SN, baseado na TOC e no problema da mochila, que proporcione melhores soluções quando comparada com as principais heurísticas apresentadas na literatura, a TOC-h de Fredendall e Lea e a TOC-AK de Aryanezhad e Komijan. Para realização dessa comparação foram realizadas experimentações computacionais visando identificar o mix de produção que possibilitasse o maior ganho possível, em situações nas quais não há recursos disponíveis para produção de todos os produtos. Como resultado, observou-se que a TOC-SN obteve uma solução mais satisfatória quando comparada à aplicação das outras heurísticas e à solução ótima o que, em conclusão, evidencia a sua importância na definição de mix de produção. / The product-mix decision make possible to distribute the resources in the manufacture process, with the objective of optimizing the use of the resources and the performance of the productive system. This problem is well-known for being NP-Complete and therefore, most contributions to the topic focus on developing heuristics able to obtain good solutions for the problem in a short CPU time. Then, the objective in this thesis is to propose a new constructive heuristic or the TOC-SN based on the Theory of Constraints - TOC and on the Knapsack Problem that indicates better solutions than the TOC-h heuristic proposed by Fredendall and Lea and the TOC-AK heuristic proposed by Aryanezhad and Komijan. Experimentation computational was accomplished with the objective of testing the heuristics in the definition of product mix that made possible the best throughput in situations with scarcity of productive resources. The computational results indicate that the proposed heuristic obtains better results than the existing heuristic.

Neste trabalho foi estudado um problema de dimensionamento de lotes em uma indústria química brasileira, cujo objetivo era determinar o tamanho dos lotes dos produtos para atender às demandas, minimizando os custos produtivos. Os itens podem ser produzidos em máquinas paralelas distintas, através de diferentes processos, e devem ser armazenados em taques cativos, exclusivos a um produto, ou multipropósitos, compartilhado entre produtos, desde que não simultaneamente. Foram propostos dois modelos matemáticos de programação inteira mista para representar o problema, o primeiro apresentava uma função objetivo compreendendo o preço das matérias-primas consumidas nas reações, os gastos com a estocagem de produtos e o custo de descarte de produtos quando os tanques de armazenamento não tiverem capacidade suficiente para armazená-los, já o segundo estendendo este modelo para considerar custos de preparação de máquina. Experimentos computacionais com os modelos propostos, utilizando instâncias geradas a partir dos dados fornecidos pela empresa, mostraram que o software de otimização empregado foi capaz de resolver poucas instâncias, após uma hora de processamento. Portanto, foram propostas heurísticas construtivas do tipo LP-and-fix e relax-and-fix, além de heurísticas de melhoria do tipo fix-and-optimize. Após serem realizados testes com essas heurísticas, constatou-se que algumas proporcionaram a obtenção de soluções factíveis de boa qualidade, quando comparadas às obtidas pelo software, sendo ainda capazes de resolver um maior número de instâncias / In this dissertation the lot sizing problem in a chemical Brazilian industry was studied, with the goal to determine the products lot size to satisfy the demands, minimizing the production costs. The items can be produced on distinct parallel machines through different processes and then must be stored in exclusive tanks, used by only one product, or multipurpose tanks, when more than one product can use the tank, but not simultaneously. Two models were proposed to represent the problem, the first one aiming to minimize the price of raw material consumed in the reactions, storage product spending and the cost of discarting products when the storage tanks do not have enough capacity to store them, and the second one considering setup cost either. Computational experiments using the proposed models, with instances were generated from the data provided by the company, showed that the used optimization software was able to solve only few instances after processing for one hour. In this dissertation we propose constructives heuristics such LP-and-fix and relax-and-fix, and improving heuristics like fix-and-optimize. After performing the tests with those heuristics, it was found that some of them provided feasible solutions with good quality, when compared to the ones obtained by the software, and they were also able to solve a larger number of instances

Esta dissertação trata do problema do agrupamento de cargas fracionadas na distribuição de cimento ensacado partindo de um depósito central. O problema consiste em definir quais entregas de cimento serão carregadas juntas em um determinado veículo, de modo a aproveitar ao máximo sua capacidade e ao mesmo tempo reduzir o custo com o frete pago aos transportadores que farão sua distribuição. Em especial, o método de resolução proposto pode ser dividido em três fases. Na primeira fase, as entregas pertencentes a um mesmo cliente são agrupadas prioritariamente. Na segunda fase, são agrupadas as entregas de clientes dentro de uma mesma cidade. Neste caso, uma simplificação necessária é considerar que todas as entregas de uma mesma cidade estão localizadas em um único ponto. Com isso, a distância entre os clientes se torna irrelevante e é proposto um método baseado em um algoritmo genético para resolução de problemas de bin-packing (BPP). Para a terceira fase, é considerado o agrupamento para pontos de entrega pertencentes a cidades diferentes, onde as distâncias rodoviárias são consideradas. Nesta etapa, é proposta uma variação do método anterior, incorporando ao modelo algumas heurísticas para resolução de problemas de roteirização de veículos, como o algoritmo de Clarke & Wright e o algoritmo do Vizinho Mais Próximo. / This thesis deals with the problem of merging less-than-truckload deliveries in bagged cement distribution from a central depot. The problem consists in defining which cement deliveries shall be loaded in each given vehicle, in order to maximize the vehicle full capacity as well as reduce carriers freights. Particularly, the solution method can be divided hierarchically in three stages. In the first stage, the deliveries from the same client are merged with priority. In the second stage, the deliveries from the same city are merged. In this case, a necessary assumption is to consider the deliveries from the same city as located in a single destination point. Consequently, the distances among deliveries can be assumed as irrelevant and a heuristic method is proposed, which relies on a genetic algorithm for the bin-packing problem (BPP). In the third stage, merging of different delivery points that are apart from each other is considered. For this step, a variation of the previous method is proposed, incorporating some heuristics to solve the vehicle routing problem, like the Clarke & Wrights savings algorithm and the Nearest Neighbor algorithm.

Nesta tese é tratado o caso particular, único e ainda não estudado, do problema de formação de carga e distribuição de veículos novos no Brasil, com o objetivo de obter as melhores combinações de veículos a serem carregados nos caminhões cegonha, para serem entregues às suas respectivas concessionárias, em um horizonte de planejamento preestabelecido, tal que essas formações resultem no menor valor de frete total pago pela transportadora, respeitando todas as restrições existentes. O problema, reconhecidamente um NP-Difícil, é prático e comum à várias empresas atuando no setor. Para resolver o problema de formação de carga e distribuição de veículos zero quilômetro no Brasil, foi desenvolvido um algoritmo em programação linear inteira mista, capaz de resolver pequenas instâncias do problema. A execução de múltiplos testes com instâncias de portes maiores, indicou que não é possível obter soluções ótimas para o problema abordado considerando a aplicação do modelo matemático, seja utilizando computadores pessoais ou infraestruturas de elevada capacidade computacional. Entretanto, os resultados ótimos encontrados para as instâncias de pequeno porte foram utilizados como parâmetro de avaliação da proposta de solução heurística apresentada. A heurística de busca local multi-início desenvolvida e apresentada nesta tese foi capaz de encontrar a solução ótima para todas as quatro instâncias reais e de pequeno porte, reduzindo o número de veículos entregues atrasados tanto na comparação com os resultados obtidos pelo modelo matemático, quanto pela comparação com a alocação manual feita pelo funcionário da empresa de transportes que cedeu os dados para esta pesquisa. Por fim, a heurística desenvolvida foi utilizada para solucionar um problema de tamanho condizente com aquele encontrado no dia-a-dia da operação real de uma transportadora de veículos, obtendo soluções de valor de frete menores que aqueles obtidos pela alocação manual e reduzindo drasticamente o número de veículos entregues atrasados, com tempo de execução aceitável para sua aplicação prática. / This thesis proposes a new solution to the problem of load formation and distribution of new vehicles in Brazil. The problem consists in selecting among all vehicles parked at a transportation company staging area the best combination of units to be loaded on available auto-carrier trucks and delivered to its respective dealers, over a multipleday planning horizon. The group of vehicles selected to each auto-carrier has to be physically possible to load. Thus, several group formation constraints have to be respected. Transportation company does not own the fleet. It pays a per trip freight to auto-carrier owners, responsible for transporting vehicles to dealers. There exists a minimum freight cost to be paid to auto-carrier owners, which is calculated to each trip, according to its load formation. Sometimes, the minimum freight is greater than the sum of each loaded vehicle freight individually taken. The object is to minimize the transportation company total freight cost. Described problem belongs to the NP-hard class. An algorithm capable of solving small instances of the problem was developed using mixed integer linear programming (MILP). The execution of multiple tests, with instances of larger sizes, indicated that it is not possible to obtain optimal solutions considering the mathematical model, either using personal computers or high capacity clusters. However, the optimal results obtained for four small and real instances were used as evaluation parameter for the proposed heuristic solution. The multi-start local search heuristic developed was able to find the optimal solution for all four small instances solved using the MILP. Besides that, it was able to reduce the total number of late deliveries in comparison with the results obtained by the mathematical model and by the manual allocation done at the transportation company. Finally, the multi-start heuristic was used to solve larger size problems, compatible with those encountered in real life, obtaining smaller freight value than those obtained by the manual allocation made at the transportation company, also drastically reducing the number of late deliveries with acceptable processing time for practical applications.