Orientador: Paulo de Barros Correia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T01:59:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_ElisaBastos_D.pdf: 2776184 bytes, checksum: 20b2252b72c7204d062893f8dcb3d304 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Leilões de novos empreendimentos de energia envolvem o compromisso de construí-los e o direito de explorá-los por meio de contratos de outorga. O leiloeiro, cujo objetivo é minimizar o pagamento pela energia contratada, buscando a redução de seu preço para os consumidores finais, fornece o direito de outorga da usina para o vencedor. O licitante é um investidor, e.g., uma empresa de geração que procura maximizar seu benefício com a venda de energia proveniente do empreendimento. Quando a natureza desses empreendimentos é complementar, torna-se possível proporcionar maiores benefícios aos licitantes, e maior eficiência ao leilão, caso sejam negociados em conjunto. Atualmente, o projeto de leilão instituído é composto por uma abordagem híbrida, sequencial e simultânea, que não permite a extração das sinergias entre empreendimentos. Esta tese examina duas metodologias híbridas de leilões reversos, considerando-se o ponto de vista do leiloeiro. O primeiro modelo, centralizado, é composto por duas fases: uma simultânea de lance aberto e outra combinatória de lance fechado. A fase simultânea incentiva a revelação do preço da energia, enquanto a fase combinatória oferece oportunidade aos licitantes de submeterem ofertas mais agressivas através de pacotes de empreendimentos complementares. O modelo centralizado é formulado como um problema de otimização inteiro e combinatório. A função-objetivo consiste em minimizar o pagamento, isso é, energia multiplicada pelo preço (lance) para todas as usinas. A estratégia de solução identifica os vencedores, resolvendo um problema de set-packing restrito. A segunda metodologia utiliza uma abordagem, também, em duas fases. A primeira é um projeto simultâneo de lance aberto, e a segunda fase um projeto combinatório descentralizado. Nesse modelo, a dificuldade do problema aumenta progressivamente à medida que os pacotes são ofertados. A dificuldade da alocação é distribuída entre os licitantes e, por isso, o leiloeiro não necessita resolver um problema de otimização. As metodologias propostas são aplicadas aos leilões de energia nova para o setor elétrico brasileiro. Os resultados mostram que a utilização de ambas as metodologias resolvem o problema de alocação com um tempo computacional aceitável / Abstract: Auctions for new power plants involve a commitment of constructing and the right of exploring them through power sales contracts. The auctioneer -- whose objective is to minimize the payment for the contracted energy, seeking to reduce prices for consumers -- provides the power plant's right for the winner. The bidder is an investor, for example, a generation company, which aims to maximize benefits of energy sales. When the power plant's nature is complementary, it is possible to provide more benefits to bidders and greater efficiency to the auction if these plants were traded together. Currently, the instituted auction design consists of a hybrid approach -- sequential and simultaneous -- which does not allow the extraction of synergies among plants. This thesis examines two hybrid methods of reverse auctions from the auctioneer's view point. The first model, centralized, consists of two phases: a simultaneous open bid and a combinatorial sealed bid. The simultaneous phase encourages the energy prices revelation. The combinatorial phase allows aggressive bidders to acquire bundles of complementary plants. The centralized model is formulated as an integer and combinatorial optimization problem. The objective function consists of minimizing the payment, that is, energy multiplied by the price (bid) for all plants. The solution strategy identifies the winners solving a restricted set-packing problem. The second method also uses a two phase approach. The first phase is a simultaneous open bid design and the second phase is a decentralized combinatorial design. In this model, the problem difficulty increases gradually. The allocation difficulty is distributed among the bidders; therefore, the auctioneer does not need to solve an optimization problem. The proposed methodologies are applied to new energy auctions on Brazilian electrical energy sector. The results show the use of both methods solving the problem of allocation with an acceptable computational time / Doutorado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Doutora em Planejamento de Sistemas Energéticos

Pesquisas recentes mostram que abordagens baseadas em sistemas multiagentes (SMA) e mecanismos de mercado como leilões são eficazes para encontrar soluções factíveis para problemas de planejamento em cadeias de suprimento. Esta dissertação aborda a utilização do paradigma de SMA baseado em Leilões Combinatoriais e o uso de estratégias de participação em leilões na resolução do problema de transporte de derivados de petróleo em uma rede multimodal da PETROBRAS – Petróleo Brasileiro S/A, denominado Problema de Transporte de Derivados de Petróleo Simplificado (PTDPS), que se caracteriza como um problema de planejamento em cadeias de suprimento. Em leilões combinatoriais, a determinação do vencedor é um problema NP-Completo sem algoritmos de aproximação, cujo custo computacional aumenta com o número de ofertas recebidas pelo leiloeiro. Este trabalho tem por objetivo aumentar o escopo de aplicação de leilões combinatoriais em problemas de planejamento pelo uso de uma estratégia heurística de participação em leilões, além de servir como uma ferramenta de apoio à tomada de decisão por especialistas da indústria petrolífera. Os resultados obtidos a partir da aplicação do SMA desenvolvido em uma série de cenários para a estratégia proposta (avaliação da necessidade global) e outras de referência (geral - todos os leilões possíveis - e gulosa – somente um leilão) foram comparados entre si e demonstram que a utilização da estratégia proposta reduz o tempo de processamento em relação à estratégia geral e sem perda da qualidade da solução em comparação com as estratégias geral e gulosa. Outras contribuições deste trabalho são um SMA para realizar o planejamento do transporte de derivados de petróleo tendo como modelo de negociação o mecanismo de leilões combinatoriais e a proposição de um modelo descentralizado onde diversos leilões combinatoriais podem ser executados simultaneamente. / Recent researches have shown that approaches based on multi-agent systems (MAS) and market mechanisms like auctions are efficient on the resolution of planning problems in supply chains. This work uses the combinatorial auction-based MAS paradigm and participation strategies in auctions for solving the problem of transporting oil derivatives of PETROBRAS - Petroleo Brasileiro S/A, called Simplified Problem of Transporting Oil Derivatives (SPTOD), which is characterized as a planning problem in supply chains. In combinatorial auctions, the winner determination is a NP-Complete problem without approximation algorithms, whose computational cost increases with the number of bids received by the auctioneer. In this context, this work aims at enlarging the scope of application of combinatorial-auction mechanisms in planning problems by using a heuristic strategy for participation in auctions, besides serving as a support tool for decision-making process by specialists of industrial oil. The results were drawn from several scenarios where the MAS was used with the proposed strategy (global evaluation of needs) and with other strategies for comparison (general – all possible auctions – and greedy – only one auction). The results show that the use of the proposed strategy reduces the processing time when compared to the general strategy and that the quality of the solution is preserved in comparison with the general and greedy strategies. Other contributions of this work are the development of a MAS to realize the planning of transporting oil derivatives between producing and consuming basis having as negotiation model the combinatorial auction-based mechanism and a proposition of a decentralized model where several combinatorial auctions can be run simultaneously.

Submitted by Guilherme Martins Pellegrini (guilherme.m.pellegrini@gmail.com) on 2018-07-01T20:19:53Z No. of bitstreams: 1 dissertação_guilherme_martins_com_ficha_para_entrega.pdf: 1698373 bytes, checksum: 2c4b7395fa068a8fe9254091fed87d00 (MD5) / Rejected by Joana Martorini (joana.martorini@fgv.br), reason: .... on 2018-07-10T18:36:09Z (GMT) / Submitted by Guilherme Martins Pellegrini (guilherme.m.pellegrini@gmail.com) on 2018-07-10T18:52:03Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_GUILHERME_MARTINS_COM_FICHA_PARA_ENTREGA.pdf: 778166 bytes, checksum: 8d4a5f7f6742afe99f338683ede31760 (MD5) / Approved for entry into archive by Joana Martorini (joana.martorini@fgv.br) on 2018-07-10T18:55:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_GUILHERME_MARTINS_COM_FICHA_PARA_ENTREGA.pdf: 778166 bytes, checksum: 8d4a5f7f6742afe99f338683ede31760 (MD5) / Rejected by Suzane Guimarães (suzane.guimaraes@fgv.br), reason: Prezado Guilherme, Acusamos a postagem do seu trabalho na biblioteca digital, porém sua submissão foi rejeitada pois é necessário realizar um ajuste. Na folha que corresponde a ficha catalográfica deverá colocar exatamente como a biblioteca lhe enviou; a informação sobre o responsável pela elaboração da ficha catalográfica deve constar no trabalho, como por exemplo, “Ficha catalográfica elaborada por: Isabele Oliveira dos Santos Garcia CRB SP-010191/O. Biblioteca Karl A. Boedecker da Fundação Getulio Vargas – SP.” Assim que for realizada a correção favor submeter novamente seu trabalho. Quaisquer dúvidas entre em contato pelo telefone 11 3799-7732. Atenciosamente, on 2018-07-11T13:38:51Z (GMT) / Submitted by Guilherme Martins Pellegrini (guilherme.m.pellegrini@gmail.com) on 2018-07-11T22:13:52Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_GUILHERME_MARTINS_COM_FICHA_PARA_ENTREGA.pdf: 778668 bytes, checksum: c2e7a9fc154e3402ef1776b7531481d6 (MD5) / Rejected by Thais Oliveira (thais.oliveira@fgv.br), reason: Guilherme, boa noite, Para que possamos aprovar o seu trabalho, será necessária mais uma alteração. A contagem de páginas começa na capa, porém começa a aparecer a partir da Introdução. Por gentileza, corrija para que possamos aceita-la. Obrigada. on 2018-07-13T22:17:21Z (GMT) / Submitted by Guilherme Martins Pellegrini (guilherme.m.pellegrini@gmail.com) on 2018-07-13T22:38:28Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_GUILHERME_MARTINS_COM_FICHA_PARA_ENTREGA.pdf: 778800 bytes, checksum: abd1af0ff0730bab2c999d9451cbed9c (MD5) / Approved for entry into archive by Thais Oliveira (thais.oliveira@fgv.br) on 2018-07-13T22:45:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_GUILHERME_MARTINS_COM_FICHA_PARA_ENTREGA.pdf: 778800 bytes, checksum: abd1af0ff0730bab2c999d9451cbed9c (MD5) / Approved for entry into archive by Suzane Guimarães (suzane.guimaraes@fgv.br) on 2018-07-16T13:58:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_GUILHERME_MARTINS_COM_FICHA_PARA_ENTREGA.pdf: 778800 bytes, checksum: abd1af0ff0730bab2c999d9451cbed9c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-16T13:58:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_GUILHERME_MARTINS_COM_FICHA_PARA_ENTREGA.pdf: 778800 bytes, checksum: abd1af0ff0730bab2c999d9451cbed9c (MD5) Previous issue date: 2018-06-19 / Muitas licitações públicas podem ser processadas sob um formato multiunitário, com a divisão de um objeto de características similares em diversos lotes ou mediante a reunião de diferentes bens em um mesmo procedimento. Desse modo, o presente trabalho busca refletir acerca da racionalidade que deve guiar a decisão sobre o fracionamento da licitação sob o prisma da análise econômica do direito. Valendo-se dos resultados teóricos obtidos pela Teoria dos Leilões, busca-se entender qual o comportamento esperado dos licitantes em diferentes tipos de leilões e como a referida teoria pode ser útil para estruturar da melhor forma possível as contratações públicas no Brasil a partir das regras postas para tanto. Com um diagnóstico em relação às principais características dos leilões multiunitários, é realizada uma análise dogmática de modo a concluir quanto à viabilidade de adoção de cada tipo no âmbito do direito brasileiro e quais cuidados devem ser tomados para uma correta implementação prática de cada modelo. O objetivo é identificar as situações em que cada tipo de leilão se torna mais recomendável e como configurar adequadamente os lotes postos à disputa, tudo de modo a otimizar os objetivos pretendidos pela contratação pública. A principal conclusão é a de que o modelo adequado de leilão, bem como a determinação e caracterização dos lotes, deve seguir os objetivos pretendidos pelo administrador. Outrossim, para além de modalidades tradicionais de licitação multiunitária, é possível implementar no Brasil modelos inovadores, tais como o leilão aberto simultâneo e o leilão combinatório, os quais, sob certas circunstâncias, tendem a trazer resultados melhores. / Many public procurement can be processed in a multi-unit format, by dividing an object of similar characteristics into several lots or by assembling different goods in the same procedure. In this way, the work aims to reflect on the rationality that must guide the decision regarding the fractionation of the bidding under the view of law & economics. Taking the theoretical results of Auction Theory into account, the goal is to understand the expected bidders’ behavior in different types of auction and how the theory can be useful to design public contracting in the best possible way based on the current applicable rules. With a diagnosis on the multi-unit auctions main features, a dogmatic analysis is carried out in order to conclude on the feasibility of each type under Brazilian law and what cautions should be observed for a correct practical implementation of each model. The objective is to identify the situations in which is recommended the adoption of each auction type and how to design correctly the lots put into auction, all in order to optimize the objectives intended by public contracting. The main conclusion is that the proper auction model, as well as the determination and characterization of lots, should follow the objectives intended by the administrator. Moreover, in addition to traditional multi-unit bidding modalities, it is possible to implement innovative models in Brazil, such as the simultaneous ascending auction and the combinatorial auction, which, under certain circumstances, tend to produce better results.

CAPES / O segmento downstream da cadeia de suprimentos da indústria brasileira de petróleo é composta por bases de produção (e.g. refinarias), armazenamento (e.g. terminais) e consumo (e.g. mercados consumidores) e modais de transportes (e.g. oleodutos, navios, caminhões e trens). O planejamento da transferência de derivados de petróleo nesta rede multimodal é um problema complexo e atualmente é realizado para um horizonte de três meses com base na experiência de profissionais e sem auxílio de um sistema computacional de apoio à decisão. Basicamente, o problema pode ser visto como uma negociação para alocação de recursos disponíveis (tais como derivados de petróleo, tanques e modais de transporte) pelas diferentes bases envolvidas que necessitam enviar ou receber derivados de petróleo. Na literatura, alguns problemas semelhantes, porém mais voltados para o planejamento de redes formadas por um único tipo de modal de transporte, têm sido tratados por diferentes abordagens, com predominância da programação matemática. Estes trabalhos ilustram a difícil tarefa de modelar grandes problemas por meio desta abordagem. Geralmente, tais trabalhos consideram apenas um curto horizonte de planejamento ou apenas uma parte do problema original, tal como uma parte da rede petrolífera brasileira, gerando limitações importantes para os modelos desenvolvidos. Devido às características do problema em estudo, o qual envolve toda a rede de transporte e apresenta perfil de negociação entre as diferentes entidades envolvidas, surge o interesse da utilização do paradigma de sistemas multiagente. O paradigma de agentes tem sido aplicado a problemas de diferentes contextos, particularmente em problemas de gerenciamento de cadeias de suprimentos devido à sua correspondência natural com a realidade e, em geral, em problemas que envolvem a competição por recursos por meio de mecanismos de negociação com base em leilões. Este trabalho apresenta um novo protocolo de negociação baseado em leilões e aplicação deste protocolo em forma de um modelo multiagente na resolução do problema de planejamento em questão. Os agentes que formam a solução representam principalmente os locais de produção, armazenamento, consumo e os modais de transporte na rede petrolífera brasileira. O objetivo destes agentes é manter um nível de estoque diário factível de cada produto em cada local por meio de transferências de produtos pela rede petrolífera brasileira com preferível redução do custo de transporte. Por fim, este trabalho apresenta a satisfação destes objetivos por meio de experimentos em cenários fictícios e reais da rede brasileira de petróleo. / The Brazilian oil supply chain is composed by oil refineries, consumer markets, terminals for intermediary storage and several transportation modals, such as pipelines, ships, trucks and trains. The transportation planning of oil products in this multimodal network is a complex problem that is currently performed manually based on expertise, for a period of three months, due to the lack of a software system to cover the problem complexity. Such problem involves the negotiation of available resources such as oil products, tanks and transportation modals between different sources and consumption points. Similar problems, but more directed to the planning of single modes of transportation, have been treated by different approaches, mainly mathematical programming. Such works illustrate the difficult task of modeling large problems with this mechanism. Generally, they consider a short horizon planning or only part of the original problem, such as a part of the network, rendering important limitations to the models developed. Due to the characteristics of the problem in study where the full network needs to be considered and there exists negotiation amongst the different entities involved, the usage of multi-agent models seems to be worth to explore. Such models have been applied in different contexts such as to supply chain problems due its natural correspondence with the reality. Furthermore, in problems involving competition for resources, multi-agents negotiation mechanisms based on auctions are commonly applied. Thus, this thesis presents one auction-based solution formed by the cooperation among agents for them to achieve their goals. The agents involved in the auctions represent mainly the production, storage and consumption locations. Their goal is to maintain a daily suitable inventory level for each product by means of transportation through the multimodal network at a low transport cost. Finally, this paper presents the satisfaction of these objectives through experiments on real and fictional scenarios of Brazilian oil network.

CAPES / O segmento downstream da cadeia de suprimentos da indústria brasileira de petróleo é composta por bases de produção (e.g. refinarias), armazenamento (e.g. terminais) e consumo (e.g. mercados consumidores) e modais de transportes (e.g. oleodutos, navios, caminhões e trens). O planejamento da transferência de derivados de petróleo nesta rede multimodal é um problema complexo e atualmente é realizado para um horizonte de três meses com base na experiência de profissionais e sem auxílio de um sistema computacional de apoio à decisão. Basicamente, o problema pode ser visto como uma negociação para alocação de recursos disponíveis (tais como derivados de petróleo, tanques e modais de transporte) pelas diferentes bases envolvidas que necessitam enviar ou receber derivados de petróleo. Na literatura, alguns problemas semelhantes, porém mais voltados para o planejamento de redes formadas por um único tipo de modal de transporte, têm sido tratados por diferentes abordagens, com predominância da programação matemática. Estes trabalhos ilustram a difícil tarefa de modelar grandes problemas por meio desta abordagem. Geralmente, tais trabalhos consideram apenas um curto horizonte de planejamento ou apenas uma parte do problema original, tal como uma parte da rede petrolífera brasileira, gerando limitações importantes para os modelos desenvolvidos. Devido às características do problema em estudo, o qual envolve toda a rede de transporte e apresenta perfil de negociação entre as diferentes entidades envolvidas, surge o interesse da utilização do paradigma de sistemas multiagente. O paradigma de agentes tem sido aplicado a problemas de diferentes contextos, particularmente em problemas de gerenciamento de cadeias de suprimentos devido à sua correspondência natural com a realidade e, em geral, em problemas que envolvem a competição por recursos por meio de mecanismos de negociação com base em leilões. Este trabalho apresenta um novo protocolo de negociação baseado em leilões e aplicação deste protocolo em forma de um modelo multiagente na resolução do problema de planejamento em questão. Os agentes que formam a solução representam principalmente os locais de produção, armazenamento, consumo e os modais de transporte na rede petrolífera brasileira. O objetivo destes agentes é manter um nível de estoque diário factível de cada produto em cada local por meio de transferências de produtos pela rede petrolífera brasileira com preferível redução do custo de transporte. Por fim, este trabalho apresenta a satisfação destes objetivos por meio de experimentos em cenários fictícios e reais da rede brasileira de petróleo. / The Brazilian oil supply chain is composed by oil refineries, consumer markets, terminals for intermediary storage and several transportation modals, such as pipelines, ships, trucks and trains. The transportation planning of oil products in this multimodal network is a complex problem that is currently performed manually based on expertise, for a period of three months, due to the lack of a software system to cover the problem complexity. Such problem involves the negotiation of available resources such as oil products, tanks and transportation modals between different sources and consumption points. Similar problems, but more directed to the planning of single modes of transportation, have been treated by different approaches, mainly mathematical programming. Such works illustrate the difficult task of modeling large problems with this mechanism. Generally, they consider a short horizon planning or only part of the original problem, such as a part of the network, rendering important limitations to the models developed. Due to the characteristics of the problem in study where the full network needs to be considered and there exists negotiation amongst the different entities involved, the usage of multi-agent models seems to be worth to explore. Such models have been applied in different contexts such as to supply chain problems due its natural correspondence with the reality. Furthermore, in problems involving competition for resources, multi-agents negotiation mechanisms based on auctions are commonly applied. Thus, this thesis presents one auction-based solution formed by the cooperation among agents for them to achieve their goals. The agents involved in the auctions represent mainly the production, storage and consumption locations. Their goal is to maintain a daily suitable inventory level for each product by means of transportation through the multimodal network at a low transport cost. Finally, this paper presents the satisfaction of these objectives through experiments on real and fictional scenarios of Brazilian oil network.