Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Resumo: O principal objetivo deste trabalho é a implementação de uma metodologia que, utilizando a meta-heurística de busca dispersa (BD) resolva o problema de fluxo de potência ótimo (FPO) considerando o desligamento de linhas de transmissão (OTS) para a redução dos custos de ope-ração. Com o objetivo de avaliar o potencial da meta-heurística, o algoritmo de BD foi imple-mentado para otimizar funções multimodais restritas, metodologia denominada BD-FMR, e para resolver o problema de FPO, metodologia denominada BD-FPO. Foram realizados testes com onze problemas de funções multimodais restritas disponíveis na literatura especializada, utili-zando a metodologia BD-FMR, sendo que os resultados obtidos são comparáveis com os me-lhores resultados disponíveis na literatura. O problema de FPO foi resolvido pela metodologia BD-FPO utilizando três sistemas teste de 6, 14 e 57 barras, sendo que os resultados não foram satisfatórios quando comparados com as soluções do modelo exato do problema obtidas pelo solver KNITRO. Entretanto, o algoritmo BD-FPO serviu de base para a implementação da me-todologia principal deste trabalho. Por fim, a metodologia BD-OTS foi implementada em lin-guagem de programação C/C++, com a utilização de recursos de programação paralela através da biblioteca OpenMP. Neste trabalho a formulação utilizada para representar a operação da rede considera o modelo AC (corrente alternada), que consiste em um problema de programa-ção não linear inteira mista (PNLIM) devido a pre... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The main objective of this work is the implementation of a methodology that, using the scatter search meta-heuristic (SS) solves the problem of optimal power flow (OPF) considering trans-mission switching (TS) to reduce the operation costs. In order to evaluate the potential of the meta-heuristic, the SS algorithm was implemented to optimize constrained multimodal func-tions, a methodology called BD-FMR, and to solve the OPF problem, a methodology called BD-FPO. Eleven constrained multimodal problems available in the specialized literature were solved using the BD-FMR method, and the results obtained are comparable with the best results available in the literature. The OPF problem was solved by the BD-FPO methodology using three test systems with 6, 14, and 57 buses, and the results were not satisfactory when compared to the solutions of the exact formulation of the problem obtained by the KNITRO solver. How-ever, the BD-FPO algorithm served as the basis for the implementation of the main method of this work. Finally, the BD-OTS method was implemented in the C/C ++ programming lan-guage, using parallel programming resources through the OpenMP library. In this work, the formulation used to represent the operation of the grid considers the alternating current (AC) model, which consists of a mixed-integer nonlinear programming (MINLP) problem due to the presence of discrete variables related to the operation state a line, transformer tap position and the operating state of the s... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by MARCO ALONSO MENESES ORIONDO (mameneseso@gmail.com) on 2016-04-29T17:33:57Z No. of bitstreams: 1 Meneses - Dissertação.pdf: 4087822 bytes, checksum: dc161c85a2ac9500af836619b1f9d6f3 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-05-02T18:55:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 oriondo_mam_me_ilha.pdf: 4087822 bytes, checksum: dc161c85a2ac9500af836619b1f9d6f3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-02T18:55:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 oriondo_mam_me_ilha.pdf: 4087822 bytes, checksum: dc161c85a2ac9500af836619b1f9d6f3 (MD5) Previous issue date: 2016-03-10 / Neste trabalho apresenta-se uma versão especializada da meta-heurística Algoritmo dos Fogos de Artifício de Busca Dinâmica com Mutação de Covariância (AFABDMC) para resolver o problema de Fluxo de Potência Ótimo (FPO) em sistemas de transmissão. No algoritmo proposto consideram-se como variáveis contínuas de controle a magnitude da tensão e a geração de potência ativa nas barras de geração e como variáveis de controle discretas o estado de operação dos shunts e a posição do comutador de taps em transformadores. Assim, o modelo para o problema é de Programação Não-Linear Inteira Mista (PNLIM). A estratégia de resolução adotada consiste em controlar, em cada iteração, os valores das variáveis de controle discretas utilizando-se a meta-heurística AFABDMC e a partir desses valores escolhidos pela meta-heurística, resolver um problema de Programação Não-Linear (PNL) que fornece os valores das variáveis de controle contínuas junto com o estado de operação do sistema. A meta-heurística AFABDMC foi escrita em linguagem MATLAB e o modelo do problema em AMPL. Os subproblemas de PNL foram resolvidos utilizando-se o solver KNITRO, sendo que a interface entre o MATLAB e o AMPL foi feita utilizando-se o AMPL API. Foram realizados testes com os sistemas IEEE de 14, 30, 57 e 118 barras e os resultados indicam que a metodologia proposta é capaz de encontrar soluções de muito boa qualidade para o problema. / In this work, a new specialized metaheuristic based on the Dynamic Search Fireworks Algorithm with Covariance Mutation (DSFWACM) is applied on the Optimal Power Flow (OPF) problem in transmission systems. In the proposed method, generator bus voltage magnitudes and active power generation are considered as continuous variables and the operating state of the shunts and transformer taps settings are considered as discrete variables. Thus, the model is a Mixed-Integer Nonlinear Programming (MINLP) problem. The adopted resolution strategy is to control, in each iteration, the value of the discrete control variables using the DSFWACM metaheuristic and from the metaheuristic’s chosen values, solve the Nonlinear Programming (NLP) problem that provides the values of the continuous control variables along with the system’s operation state. The DSFWACM metaheuristic was written in MATLAB and the problem model in AMPL. The NLP sub-problems were solved using the KNITRO solver, and the interface between MATLAB and AMPL was implemented using the AMPL API. Tests were conducted with the IEEE 14, 30, 57 and 118-bus systems and the results show that the proposed method is able to find high quality solutions to the problem. / CNPq: 132374/2011-0

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Resumo: The purpose of this research is to develop a tool for optimization in power system distribution that uses meta-heuristic based on a multi-start methodology to reconfigure and allocate fixed and switched capacitor banks to obtain the radial topology that presents the lowest operating cost. To find initial radial topologies for system reconfiguration, the Prim algorithm was applied and to the current solution an improvement process called “neighborhood search” was performed. The improved system is subjected to a capacitor allocation algorithm showing that it is possible to get a radial topology that presents more economic cost of operation. As a proposal of the multi-start methodology, the procedure is repeated until a desired stop criterion, then several solutions are generated and the best one can be the solution of the problem. All programs were written in C ++ and applied to systems of 69 nodes, 84 nodes and 135 nodes. / Mestre

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:50:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4224.pdf: 4088163 bytes, checksum: f36f82cf58386b4174743eccaa446df4 (MD5) Previous issue date: 2011-02-12 / The number of successful applications that use optimization models has followed the evolution of the computers, as much in hardware, with more powerful machines, as in software, with more intelligent algorithms. Due to importance of the modeling as a decision support tool, much effort has been made to mathematically describe systems of interest and devise techniques for solving such models. This work presents a detailed description of the operations involved in production planning and control of the electrofused grain industry and proposes the use of exact and heuristic methods to support decisions in such activities, particularly in production scheduling. Several visits were made to companies in this sector and a case study was carried out one of these companies in order to formulate alternatives to increase productivity and improve customer service. Optimizing the production scheduling of electrofused grains is not a simple task mainly because of the scale of the equipment setup times, the diversity of the products, and the narrow orders due dates. Based on the case study, mixed linear programming models that combine known models of process selection and single-stage lot sizing were developed, and a constructive heuristic, local search variants, and a GRASP algorithm were proposed to solve one of the models. Computational results with a real instance and randomly generated instance sets show that the exact methods as well as the heuristics can produce as good or better production scheduling than the ones currently employed by the studied company / O número de aplicações bem sucedidas que utilizam modelos de otimização têm acompanhado a evolução dos computadores, tanto em hardware, com máquinas mais poderosas, como em software, com algoritmos mais inteligentes. Devido à importância da modelagem como ferramenta de apoio à tomada de decisão, muitos trabalhos que exploram formas de representação de problemas e técnicas de solução de modelos vêm sendo desenvolvidos. Este trabalho apresenta uma descrição detalhada das operações envolvidas no planejamento e controle da produção na indústria de grãos eletrofundidos e propõe o uso de modelos e métodos exatos e heurísticos para apoio à tomada de decisões nesta atividade, em particular, na programação da produção. Várias visitas foram realizadas a empresas do setor, e em uma dessas empresas foi empreendido um estudo de caso com o objetivo de formular alternativas para aumento da produtividade e a melhoria do nível de serviço aos clientes. Otimizar a programação da produção de grãos eletrofundidos não é uma tarefa simples, principalmente devido à grandeza dos tempos de preparação dos equipamentos, à diversidade de produtos e às limitações dos prazos de entrega da carteira de pedidos. Com base no estudo de caso, modelos de programação linear inteira mista que combinam modelos clássicos de seleção de processos e dimensionamento de lotes monoestágio foram desenvolvidos, e uma heurística construtiva, duas variantes de busca local, e um algoritmo GRASP foram propostos para resolver um dos modelos. Resultados computacionais com uma instância real e conjuntos de instâncias geradas aleatoriamente indicam que tanto os métodos exatos como heurísticos propostos são capazes de gerar programações da produção tão boas ou melhores do que as atualmente empregadas pela empresa estudada

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:52:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5761.pdf: 2593684 bytes, checksum: 000d3a163875f2beb7e15774305fbab2 (MD5) Previous issue date: 2014-02-18 / Financiadora de Estudos e Projetos / Many scheduling problems found in the literature are classified as NP-Hard, which means that the computational costs of the solutions within known exact mathematical methods can be very time consuming. In the case of partial outsourcing it is essential to consider the outsourcing decisions inside the scheduling problem to achieve optimal results from outsourcing. This project discusses the following issue: a single machine environment where the setup times are sequence-dependent and there is an outsourcing option. The goal is to determinate the set of jobs that will be outsourced and the production sequence of the jobs that will be performed inhouse, aiming to eliminate the total tardiness of all jobs, witch is a NP-Had problem. New approaches regarding meta-heuristics, like ACO (Ant Colony Optimization) show a new horizon for this kind of issues. The hybrid algorithm, including ACO and local search methods, reached the optimal values in 94,7% of the problems. / Diversos problemas de scheduling são classificados na literatura como NP-Difíceis, o que significa que os custos computacionais das soluções desenvolvidas usando métodos exatos conhecidos são muito altos para esses problemas. No caso da possibilidade de terceirização de parte das tarefas existentes se torna vital inserir essas decisões nos problemas de scheduling visando à obtenção de resultados ótimos para os objetivos de desempenho. O presente trabalho trata de um caso como esse: um ambiente de máquina única onde os tempos de setup são dependentes da sequência de execução das operações e com a possibilidade de terceirização. O objetivo é determinar a sequência de operações executadas no ambiente de máquina única e o conjunto de operações a serem terceirizadas de forma que nenhuma das ordens de serviço seja entregue com atraso e o custo de terceirização seja mínimo. A aplicação de meta-heurísticas, como o ACO (Ant Colony Optimization) abre um novo horizonte para o desenvolvimento de soluções para problemas este, classificado como NP-Difícil, sobretudo quando aplicadas em conjunto com métodos de busca local para o refinamento das soluções. Os resultados demontram que o algoritmo híbrido incluindo ACO e busca local, obteve resultados significativos, atingindo a resposta ótima em 94,7% dos problemas.

Submitted by MÁRCIO MASATOSHI MONTSUTSUMI null (montsujp@gmail.com) on 2017-01-25T16:40:08Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Márcio.pdf: 1995959 bytes, checksum: 8aa82a70776b8de6528f15a91ec55e78 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-01-27T12:45:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 montsutsumi_mm_me_ilha.pdf: 1995959 bytes, checksum: 8aa82a70776b8de6528f15a91ec55e78 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-27T12:45:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 montsutsumi_mm_me_ilha.pdf: 1995959 bytes, checksum: 8aa82a70776b8de6528f15a91ec55e78 (MD5) Previous issue date: 2017-01-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O objetivo deste trabalho é desenvolver uma ferramenta para otimização de sistema de distribuição que utiliza uma meta-heurística baseada em uma metodologia multipartida para reconfigurar e alocar bancos de capacitores fixos e chaveados para obter a topologia radial que apresente o menor custo de operação. Para encontrar topologias iniciais radiais na reconfiguração do sistema foi aplicado o algoritmo de Prim e com a solução obtida realizouse um processo de melhoria denominado busca pela vizinhança. O sistema melhorado é submetido a um algoritmo de alocação de bancos de capacitores mostrando que é possível obter uma topologia radial que apresenta mais econômico custo de operação. Como proposta da metodologia multipartida o procedimento é repetido até um critério de parada definido, assim são geradas diversas soluções e a melhor delas será a solução do problema. Todos os programas foram escritos em linguagem C++, e aplicado em sistemas de 69 barras, 84 barras e 135 barras. / The purpose of this research is to develop a tool for optimization in power system distribution that uses meta-heuristic based on a multi-start methodology to reconfigure and allocate fixed and switched capacitor banks to obtain the radial topology that presents the lowest operating cost. To find initial radial topologies for system reconfiguration, the Prim algorithm was applied and to the current solution an improvement process called “neighborhood search” was performed. The improved system is subjected to a capacitor allocation algorithm showing that it is possible to get a radial topology that presents more economic cost of operation. As a proposal of the multi-start methodology, the procedure is repeated until a desired stop criterion, then several solutions are generated and the best one can be the solution of the problem. All programs were written in C ++ and applied to systems of 69 nodes, 84 nodes and 135 nodes. / CNPq: 130695/2015-7

Orientador: Rubén Romero Lázaro / Resumo: Neste trabalho apresenta-se uma versão especializada da meta-heurística Algoritmo dos Fogos de Artifício de Busca Dinâmica com Mutação de Covariância (AFABDMC) para resolver o problema de Fluxo de Potência Ótimo (FPO) em sistemas de transmissão. No algoritmo proposto consideram-se como variáveis contínuas de controle a magnitude da tensão e a geração de potência ativa nas barras de geração e como variáveis de controle discretas o estado de operação dos shunts e a posição do comutador de taps em transformadores. Assim, o modelo para o problema é de Programação Não-Linear Inteira Mista (PNLIM). A estratégia de resolução adotada consiste em controlar, em cada iteração, os valores das variáveis de controle discretas utilizando-se a meta-heurística AFABDMC e a partir desses valores escolhidos pela meta-heurística, resolver um problema de Programação Não-Linear (PNL) que fornece os valores das variáveis de controle contínuas junto com o estado de operação do sistema. A meta-heurística AFABDMC foi escrita em linguagem MATLAB e o modelo do problema em AMPL. Os subproblemas de PNL foram resolvidos utilizando-se o solver KNITRO, sendo que a interface entre o MATLAB e o AMPL foi feita utilizando-se o AMPL API. Foram realizados testes com os sistemas IEEE de 14, 30, 57 e 118 barras e os resultados indicam que a metodologia proposta é capaz de encontrar soluções de muito boa qualidade para o problema. / Abstract: In this work, a new specialized metaheuristic based on the Dynamic Search Fireworks Algorithm with Covariance Mutation (DSFWACM) is applied on the Optimal Power Flow (OPF) problem in transmission systems. In the proposed method, generator bus voltage magnitudes and active power generation are considered as continuous variables and the operating state of the shunts and transformer taps settings are considered as discrete variables. Thus, the model is a Mixed-Integer Nonlinear Programming (MINLP) problem. The adopted resolution strategy is to control, in each iteration, the value of the discrete control variables using the DSFWACM metaheuristic and from the metaheuristic’s chosen values, solve the Nonlinear Programming (NLP) problem that provides the values of the continuous control variables along with the system’s operation state. The DSFWACM metaheuristic was written in MATLAB and the problem model in AMPL. The NLP sub-problems were solved using the KNITRO solver, and the interface between MATLAB and AMPL was implemented using the AMPL API. Tests were conducted with the IEEE 14, 30, 57 and 118-bus systems and the results show that the proposed method is able to find high quality solutions to the problem. / Mestre

Orientadores: Antonio Carlos Moretti, Luis Leduino de Salles Neto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-15T18:13:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marciniuk_FernandaLedo_M.pdf: 1221484 bytes, checksum: b1408936331c027b4c3cc1129bc0105a (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O problema de corte de estoque ordenado, um problema relativamente novo na literatura, e uma adaptação do problema de corte de estoque tradicional onde algumas restrições quanto a limitação do numero de ordens de produção em processamento são adicionadas. Esta dissertação tem como objetivo estudar uma nova abordagem deste problema utilizando uma aplicação da metaheurística colônia de formigas. Esta metaheurística utiliza os princípios de auto-organização de uma população de formigas visando a resolução de problemas de otimização combinatorial / Abstract: The Ordered Cutting Stock Problem (OCSP), a relatively recent problem in technical literarture, is a variant of the more well-known Cutting Stock Problem (CSP). This variant includes some new constraints in the mathematical formulation, regarding the number of production orders being processed simultaneously. This work studies a new approach to solve the OCSP, applying the Ant Colony Optimization (ACO) metaheurisitic. This metaheuristic is based in the self-organizing principles that govern ant population's behaviour, solving combinatorial optimization problems / Mestrado / Pesquisa Operacional / Mestre em Matemática Aplicada

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luiz Antonio Carraro.pdf: 1226702 bytes, checksum: 3cef29694a4e26f233b0aae16da69cf0 (MD5) Previous issue date: 2012-02-16 / Universidade Presbiteriana Mackenzie / A container is a broadly used solution for the cargo storage to be transported between ports, playing a central role in international trade. Consequently, ships grew in size in order to maximize their container transportation capacity in each trip. Due to increasing demand, container terminals face the challenges of increasing their service capacity and optimizing the loading and unloading time of ships. Optimization problems, such as these, often present features that make it impossible to obtain closed analytical solutions, requiring iterative search procedures in high-dimensional spaces, or subject to a combinatorial explosion of possible solutions. This dissertation presents the proposal of a novel meta-heuristic based on the Clonal Selection Algorithm, named MRC, to minimize the number of reshuffles in operations involving piles of containers. The performance of the proposed model was evaluated through simulations and results comparison with those obtained by algorithms from the literature under the same test conditions. The results obtained show that MRC is competitive in terms of minimizing the need of reshuffles, besides presenting a reduced processing time compared with models of similar performance. / A utilização de contêineres é uma solução amplamente adotada para o armazenamento da carga a ser transportada entre portos, tornando-se de grande importância no comércio internacional e, consequentemente, navios cresceram de tamanho com o objetivo de transportar a maior quantidade possível de contêineres em cada viagem. Devido à crescente demanda, terminais de contêineres enfrentam os desafios de aumentar a sua capacidade de atendimento e otimizar os tempos de carregamento e descarregamento de navios. Problemas de otimização como estes geralmente apresentam características que inviabilizam a obtenção de soluções analíticas fechadas, requerendo processos iterativos de busca em espaços de dimensão muitas vezes elevada, ou ainda sujeitos a explosão combinatória de possíveis soluções. Esta dissertação apresenta a proposta de uma meta-heurística bioinspirada baseada no Algoritmo de Seleção Clonal para a minimização de rearranjos em operações que envolvem pilhas de contêineres, denominado MRC. O desempenho do algoritmo foi avaliado por meio de simulações e comparação dos resultados com os obtidos por algoritmos da literatura sob as mesmas condições de teste. Os resultados obtidos permitem concluir que o MRC possui resultados competitivos em termos de minimização de rearranjos, além de apresentar um tempo de processamento reduzido quando comparado aos modelos tradicionalmente empregados na solução desse tipo de problema.

Orientadores: Paulo de Barros Correia, Ieda Geriberto Hidalgo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-28T12:05:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barros_RegianeSilvade_D.pdf: 4190585 bytes, checksum: c320645bbd13fd28d572f5b9751d4ff7 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Este trabalho propõe um modelo de despacho ótimo no horizonte diário de operação, que permite coordenar a operação entre uma usina eólica e uma usina hidrelétrica. Nessa abordagem, a usina eólica é despachada em primeira instância. Para suprir eventuais saídas forçadas que possam ocorrer na geração eólica, aloca-se um valor de reserva girante incremental na usina hidrelétrica usando o conceito de Value at Risk como métrica de risco da geração eólica. O modelo é formulado como um problema multiobjetivo que busca maximizar a geração de energia e minimizar o número de partidas e paradas da usina hidrelétrica. O acoplamento hidráulico é considerado através da meta diária de defluência da usina. O problema é solucionado em duas etapas. A primeira resolve 24 problemas estáticos, que representam o despacho horário da usina hidrelétrica, separadamente. Essa etapa emprega o Algoritmo Genético para otimizar a operação da usina em termos da geração de energia elétrica. A segunda etapa soluciona o problema dinâmico, ou seja, o despacho diário da usina. A natureza do problema dinâmico, correspondendo à obtenção de caminhos mínimos eficientes em termos de partidas e paradas, sugeriu o uso da técnica de Otimização por Colônia de Formigas. As restrições de reserva girante, meta de defluência, atendimento do contrato de demanda e limites operacionais das usinas são plenamente satisfeitas. A diferença entre os montantes de energia produzidos e contratados é liquidada no mercado de curto prazo e valorada ao preço de liquidação das diferenças. O modelo se mostrou adequado em termos de tempo computacional e em relação à qualidade das soluções obtidas / Abstract: This work proposes an optimal dispatch model in the daily horizon, which coordinates the operation of a wind farm and a hydroelectric plant. In this approach the wind farm is dispatched first. In order to provide eventual faults that may occur in the wind farm generation, an incremental spinning reserve is allocated in the hydroelectric plant using the concept of Value at Risk. The model is formulated as a multiobjective problem which seeks to maximize the energy generation and to minimize the number of start-ups and shut-downs of the hydroelectric plant. The plant¿s hydraulic coupling is considered through the daily released flow goal. The model is solved in two stages, the first one solves, separately, 24 static problems that represents the hourly dispatch of the hydroelectric plant. This stage employs Genetic Algorithm to optimize the operation of the hydroelectric plant in terms of electric energy generation. The second stage considers the dynamic problem, which is the plant¿s daily dispatch. The nature of the dynamic problem, which implies in obtaining efficient shortest paths in terms of start-ups and shut-downs, suggests the use of the Ant Colony Optimization. The spinning reserve, the released flow goal, the demand contract and the generating unit¿s operational limits are fully satisfied. The difference between the energy amounts produced and contracted are liquidated in the spot market and it is valuated with the settlement differences price. Regarding computational costs and solutions quality, the model suitability is shown / Doutorado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Doutora em Planejamento de Sistemas Energéticos