O objetivo deste trabalho e a modelagem matem atica da propagaçãao do poluente mercúrio na agua. O modelo bidimensional consiste na drenagem da agua atrav es de um canal, onde o poluente (mercúrio) entra. O modelo consiste em um conjunto de equaçõoes diferenciais parciais: as equações para a conservação da massa, a quantidade de movimento, e a concentração das espécies, sujeitas a condições iniciais e de contorno apropriadas. Estas equações foram discretizadas pelo método de diferenças finitas centrais, gerando sistemas lineares que foram resolvidos pelo método de Gauss-Seidel e a convergência foi acelerada usando a técnica de sobre-relaxações SOR. A an alise da consistência e estabilidade da equação de concentração foi feita. Além disso, a solução analítica da equação de concentração, que e uma equação diferencial parcial bidimensional não homogênea com uma condição de contorno não homogênea, foi obtida com a transformada de Laplace. Os resultados obtidos a partir do modelo numérico e da solução analítica foram comparados e apresentam concordância razoável. / The goal of this work is the mathematical modeling of the spreading of the polluting mercury in the water. The two-dimensional model consists of water drainage through a canal, where the pollutant (mercury) enters. The model consists of a set of partial di erential equations: the equations for the conservation of the mass, the momentum, and the concentration of the species, subject to appropriate initial and boundary conditions. These equations were discretized by the method of central nite di erences, generating linear systems, which were solved by the Gauss-Seidel method and convergence was accelerated using the over-relaxation SOR technique. The analysis of the consistency and stability of the concentration equation was made. Furthermore, the analytical solution of the concentration equation, which is a two-dimensional non-homogeneous partial di erential equation with one nonhomogeneous contour condition, was obtained using Laplace transform. The results obtained from the numerical model and the analytical solution were compared and presented reasonable agreement.

Nesta dissertação, apresenta-se um estudo sobre esquemas numéricos de alta precisão para modelagem matemática de camadas de mistura compressíveis em desenvolvimento temporal. O objetivo central é analisar condições de transição em camadas de mistura para diferentes números de Reynolds e Mach. Ap resenta-se, em primeiro lugar, a motivação à utilização de esquemas numéricos de alta precisão que visem obter soluções de problemas de escoamentos que envolvem diversas escalas de tempo e espaço, os parâmetros físicos relevantes para o tipo de escoamento aqui analisado e algumas definições essenciais como camada de mistura e instabilidade de Kelvin-Helmholtz. Descrevem-se, na continuação, as equações que governam os escoamentos viscosos compressíveis, a adimensionalização correspondente dessas equações, o sistema de equações adimensionais e as condições iniciais e de contorno. A Teoria da instabilidade Linear Hidrodinârnica para escoamentos livres incompressíveis e compressíveis é revisada onde, em particular, mostra-se a importância da escolha da taxa de amplificação máxima no tocante aos efeitos de compressibilidade e de viscosidade e constata-se a instabilidade do perfil tangente hiperbólica. São descritos os esquemas de diferenças finitas implícitos compactos de alta que permitem obter melhores resultados que os de ordem inferior com menor custo computacional. São demonstradas aproximações para a primeira e segunda derivadas e formulações para a fronteira da primeira e segunda derivadas, cujos resultados são aproximados aos dos métodos espectrais com a vantagem de usar domínios e condições de fronteira mais gerais. Em seguida, faz-se wna análise dos erros dos esquemas numéricos. Por último, apresentam-se alguns dos resultados obtidos de simulações numéricas comparando-se com toda a teoria física estudada para diversos números de Mach e Reynolds. Em particular, analisa-se a evolução temporal dos vórtices coerentes para diferentes condições de compressibilidade e viscosidade. / In this work a study about high precision numerical schemes for the mathematical modeling of compressible temporal mixing layer is presented. The main objetive is to analise the transition conditions for the mi.xing layer with different Reynolds and Mach numbers. Firstly, the rnotivation of using high precision schemes to solve flows problems that involved different time and length scales is presented, along with the description of the main physical parameters and others definit ions such as mixing layers and Kelvin-Helrnholtz instability. T hen, the governing equations for compressible viscous flows, their adimensionalisation and the corresponding initial and boundary condit ions are established. The linear stability t heory is revised for both incompressible and compressible free shear flows. In parti-cular, it is showed the importance of t he choice of the maximum amplification rate for the compressibility and viscosity conditions adopted and it is verified the instability of the hyperbolic tangent profile. Then the high precision compact finite differences are presented along .vith approximation for the first and second derivatives for the central and boundary region of the computational domain. Finally, some results obtained from numerical simulations vlith differents Reynolds and Mach numbers are presented and the temporal evolution of coherent vortices is analysed.

O aumento da variabilidade da demanda ao longo de uma cadeia de abastecimento é conhecido como Efeito Chicote (EC). A modelagem deste fenômeno é fundamental para a quantificação de sua intensidade, ajudando a reduzir seus impactos negativos sobre o nível de serviço e sobre os estoques em uma cadeia de abastecimento. Esta tese apresenta uma proposta de modelagem do EC que tem por objetivo aumentar a precisão na quantificação deste fenômeno em ambientes com demanda e lead time estocásticos. O novo modelo considera dois elementos que não estão presentes nos principais modelos disponíveis na literatura: a variabilidade no lead time de entrega de pedidos e a incorporação de um ajuste para contemplar uma política adequada de tratamento dos excessos de estoque. Além disso, define de modo mais preciso o papel do coeficiente de variação da demanda na quantificação do EC. A utilização do modelo proposto aumenta a eficiência da gestão de cadeias de abastecimento ao contribuir para atenuar a propagação do EC, elevar o nível de serviço e reduzir os níveis local e global dos estoques. Neste documento, os principais modelos de quantificação do EC são apresentados e analisados, com destaque para os trabalhos de Lee et al. (1997b), Chen et al. (2000), Fransoo e Wouters (2000) e Warburton (2004); nessa análise foram identificadas várias deficiências, capazes de produzir fortes distorções no processo de quantificação do EC. O modelo proposto supre integralmente estas deficiências e apresenta elementos que indicam que a intensidade e o comportamento estocástico e serial do EC só podem ser adequadamente modelados se a variabilidade do lead time for considerada e se os excessos de estoque forem utilizados no cálculo do tamanho dos pedidos. O novo modelo, além de contribuir para o entendimento da dinâmica do EC e para a ampliação do respectivo campo de discussão, representa adequadamente a complexidade das relações entre as variáveis associadas ao EC, o que lhe confere alta capacidade preditiva. Complementarmente, demonstra-se que o modelo de Chen et al. (2000) constitui um caso particular do modelo proposto. / The increase in demand variability as information flows from customers to manufacturers in a supply chain is known as the Bullwhip Effect (BE). Modeling this phenomenon is fundamental in measuring its intensity, aiming at reducing its negative impacts on both service and inventory levels in the supply chain. In this dissertation we propose a new, more precise mathematical model for quantifying the BE in systems with stochastic demand and lead time. The new model takes into account the lead time variability and is adjusted to a more realistic treatment of negative order quantities that may arise in some inventory cycles, two elements not present in the main available models in the literature. In addition, the model enables a more precise assessment of the role that the demand coefficient of variation plays in the quantification of the BE. The use of the proposed model enables an improved management of the supply chain by attenuating the propagation of the BE, increasing the service level and reducing inventory levels both locally and globally. In this dissertation, the main models for quantifying the BE are presented and analyzed, with emphasis in the works of Lee et al. (1997b), Chen et al. (2000), Fransoo and Wouters (2000) and Warburton (2004); in that analysis were identified several deficiencies, able to generate severe distortions in the quantification of the BE. The proposed model fully overcomes these deficiencies and presents elements that indicate that the intensity and stochastical and serial behavior of the BE can only be appropriately modeled if the lead time variability is considered and if inventory excesses are used in the order size calculation. The new model, in addition to contribute to the understanding of the BE dynamics enriching its analysis, represents appropriately the complexity of relationships among variables associated with the BE, contributing to its high predictive capacity. Finally, it is demonstrated that the model in Chen et al. (2000) represents a special case of the proposed model.

Micropartículas formadas por blendas de P(HB-HV) com PCL apresentam aumento da porosidade com o aumento do percentual de PCL. Considerando-se a influência de poros na velocidade de liberação de fármacos, bem como a ausência de estudos que correlacionem quantitativamente perfis de liberação e características morfológicas de micropartículas de P(HB-HV), o objetivo desse trabalho consistiu na preparação e caracterização de micropartículas de P(HB-HV) e P(HB-HV)/PCL em diferentes proporções, buscando-se essa correlação para perfis de liberação de dois fármacos-modelo lipofílicos e ionizáveis (diclofenaco e indometacina). A técnica de emulsificação/evaporação do solvente foi empregada na preparação das micropartículas, com eficiência de encapsulação de cerca de 85 %. As micropartículas apresentaram formato esférico e interior oco. O diâmetro médio dos sistemas (122 μm a 273 μm) foi dependente da concentração de PCL, apresentando polidispersão inferior a 1,8. A metodologia de preparação das micropartículas influenciou no processo de cristalização do P(HB-HV). Adicionalmente, a indometacina atuou como um antiplastificante desse polímero. A liberação dos fármacos foi sustentada, cuja velocidade aumentou com o aumento da concentração de PCL. Tais perfis foram descritos por uma equação biexponencial. A partir do ajuste dos dados de liberação à equação de Baker-Lonsdale, determinou-se o produto DCs,m entre o coeficiente de difusão aparente dos fármacos e sua solubilidade na matriz. O logaritmo natural de DCs,m foi diretamente proporcional ao percentual de PCL. Além disso, o fator de porosidade-tortuosidade relativo mostrouse inversamente proporcional à razão entre a área superficial e o quadrado do raio das micropartículas. A partir dos resultados desse estudo, sugeriu-se que o diclofenaco encontra-se associado às micropartículas de P(HB-HV) e P(HB-HV)/PCL na forma de aglomerados nanométricos, enquanto que a indometacina é solubilizada pela matriz polimérica. Além disso, demonstrou-se que o controle da liberação pode ser efetuado pela modulação da morfologia das micropartículas. / Microparticles composed of P(HB-HV)/PCL demonstrate an increase in porosity with a concomitant increase in PCL concentration. Several reports indicate that pores are able to increase the rate of drug delivery. Up to now, there is a lack of information regarding the correlation between the drug release profiles and the P(HB-HV) microparticles morphology. In this context, the objectives of the current work were the preparation and the characterization of microparticles composed of P(HB-HV) and P(HB-HV)/PCL in different proportions in order to obtain a correlation between the microparticles morphology and the release profiles, using two lipophilic and ionizable drug-models, diclofenac and indomethacin. Microparticles, prepared by emulsion/solvent evaporation technique, presented encapsulation efficiencies about 85 %. The SEM analyses showed hollow and spherical microparticles. Their average diameters (122 μm to 273 μm) were dependent on the PCL concentration, and the polydispersity values were lower than 1.8. DSC analyses showed that the preparation process influenced on the P(HB-HV) crystallization. Additionally, Tg values indicated that indomethacin was an antiplasticizer agent of P(HB-HV). The drug release from the microparticles showed sustained profiles. The release rate was faster with the increase in the PCL concentration. The profiles were described by a biexponential equation. After the adjustment of the release data to the Baker- Lonsdale equation, it was possible to determine the value of the product between the drug apparent diffusion coefficient and the drug solubility in the matrix (DCs,m) for each formulation. The logarithms of such values were directly proportional to the PCL percentual. Besides, the relative porosity-tortuosity factor of the microparticles was inversely proportional to the ratio of their specific surface areas and the square of their radius. Based on the obtained results, it was proposed that the diclofenac is associated to the microparticles as nanometric agglomerates, while indomethacin was molecularly dispersed in the polymeric matrix. In addition, results demonstrated that the release can be modulated by controlling the microparticle morphology.

A ciclagem do nitrogênio (N) apresenta dinâmica complexa, pelas múltiplas transformações e por sua mobilidade no sistema solo-planta-atmosfera. Assim, o estudo das taxas de conversão do ciclo interno de N é fundamental, visto que essas taxas têm efeito direto na produtividade e na qualidade ambiental de um agroecossistema. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da temperatura e umidade na taxa de mineralização bruta de N (TMB) em solos cultivados com canade- açúcar no estado de São Paulo, e por meio de modelo matemático, estimar a TMB considerando as variações de temperatura e umidade do solo in situ. Foram utilizados um LATOSSOLO VERMELHO distrófico (LVd) e um LATOSSOLO VERMELHO eutrófico (LVe), coletados nos municípios de Piracicaba e Santa Cruz das Palmeiras, respectivamente. As amostragens foram realizadas nas camadas de 0-10, 10-20 e 20-30 cm do solo, em julho de 2010. A quantificação da TMB em laboratório foi realizada por meio de incubações nas temperaturas de 15, 20, 25 e 30 °C, além de quatro umidades (30, 40, 60 e 80 % da capacidade máxima de retenção de água - CMRA). Foi utilizada a técnica da diluição do isótopo 15N, com aplicação de solução de (15NH4)2SO4 nas amostras de solo e determinação do teor de N-NH4 + e da abundância isotópica 48 e 96 h após a marcação. A simulação da mineralização bruta em condições de campo foi efetuada por meio das isotermas da TMB juntamente com dados de umidade e temperatura do solo dos dois ensaios. O período modelado ocorreu entre as fases de adubação e colheita da soqueira. O conteúdo de N-NH4 + do solo apresentou valores reduzidos nas diferentes temperaturas, independentemente da camada, umidade e tipo de solo. As TMB foram relativamente baixas (menores que 2,5 mg kg-1 dia-1 de N) para todos os tratamentos. Em geral, a taxa de consumo bruto (TCB) foi maior que a TMB, indicando alta imobilização/nitrificação. Foi verificado estímulo na TMB com o aumento da umidade e temperatura, para ambos os solos. A TMB e TCB foram maiores na temperatura de 25 °C e a 60 % da CMRA. A modelagem matemática indicou maior TMB entre os meses de novembro a março, marcada pelas chuvas intensas e temperaturas elevadas. O acúmulo de N-NH4 + amonificado durante os meses simulados alcançou 133 e 91 kg ha-1 para os solos LVe e LVd respectivamente.. A metodologia de diluição do isótopo 15N é uma potencial ferramenta para quantificar a mineralização de N / The N cycling has a complex dynamics, due to the multiple transformations and its mobility in the soil-plant-atmosphere. Thus, the study of the conversion rates of the N internal cycle is crucial because these rates have direct effect on yield and environmental quality of an agroecosystem. The aim of this study was to evaluate the effect of temperature and humidity on gross N mineralization (GNM) in sugarcane cropped soils in São Paulo state, and through mathematical model estimates the GNM considering the variations of soil temperature and humidity in situ. Was used a Typic Hapludox (TH) and a Typic Eutrustox (TE), sampled in the cities of Piracicaba and Santa Cruz das Palmeiras respectively. Samples were taken at 0-10, 10-20 and 20-30 cm soil, in July 2010. Quantification of GNM in the laboratory was performed by incubation at 15, 20, 25 and 30 °C, and four humidities (30, 40, 60 and 80 % of the water holding capacity - WHC). Was used the 15N isotope dilution technique, with application of (15NH4)2SO4 solution in the soil samples and subsequent determination of N-NH4 + and isotopic abundance after 48 and 96 h of labeling. The simulation of gross mineralization under field conditions was performed through the GNM isotherms and the data from soil moisture and temperature of the two sites. The modeled period was between the N fertilization and sugarcane harvesting phases. The N-NH4 + soil content showed reduced values at different temperatures, regardless of layer, moisture and soil type. The GNM were relatively low (less than 2.5 mg kg-1 day-1 of N) for all treatments. In general, the gross consumption (GC) was higher than the GNM, indicating high immobilization/nitrification. Stimulation was observed in GNM with increasing humidity and temperature, in both soils. The GNM and GC were higher at 25 °C and 60 % of WHC. Mathematical modeling indicated higher GNM between the months November to March, marked by heavy rains and high temperatures. The accumulation of mineralized N-NH4 + in the model achieved 133 and 91 kg ha-1 for soils and LVe LVd respectively. The 15N isotope dilution method is a potential tool to quantify the N mineralization.

A necessidade de aumento de produção, da redução de custos e do aumento da qualidade de bens de consumo, tem motivado a constante evolução dos sistemas de produção, migrando os tradicionais sistemas de produção para os modernos e complexos sistemas de manufatura, onde a performance depende da eficiência dos equipamentos e do controle do processo. Por outro lado, a eficiência dos equipamentos depende de sua confiabilidade e manutenabilidade. Neste trabalho a análise de performance é avaliada com o uso de Rede de Petri p-t-Temporizada e através de simulações, incluindo a avaliação da confiabilidade do processo pela análise da otimização da saída do sistema, isto é, quantidade de itens produzidos. Nesta abordagem, uma lógica linear foi desenvolvida e validada utilizando-se uma comparação de resultados das classes de estados do algoritmo proposto com a ferramenta de simulação Tina para um modelo de um esquema produtor consumidor. Apresenta-se um estudo de caso na indústria automotiva, consistindo na análise dos problemas reais enfrentados em uma fábrica de carrocerias, com o uso da Rede de Petri p-t-Temporizada. / The necessity of growing in production, with reduction of costs and improvement in the quality of consumption good, has motivated the constant evolution of production systems, transforming traditional production systems into the modern and complex manufacturing systems, where the performance depends on the efficiency of the equipment and process control. On the other hand, the equipment efficiency depends of their reliability and maintainability. In this work it is proposed a performance evaluation and analysis with the use of p-t- Timed Petri Nets using simulations, including process reliability analysis of the system through the throughput optimization, i.e., produced amount of goods. In this approach, a linear logic statement was developed and validated using a comparison of results of classes of states between the Tina simulation environment and the algorithm considered for a model of a producing consuming system. A case study in the automotive industry is presented, consisting of the analysis of the real problems found in a body shop plant, with the use of Timed Petri Net.

Nos últimos anos, o ensino de fisiologia tem sido fortemente beneficiado pelo desenvolvimento de modelos matemáticos e simuladores de paciente capazes de reproduzir com segurança partes específicas ou sistemas fisiológicos completos. Estudos mostram que aulas teóricas aliadas a simulações conseguem potencializar o nível de compreensão dos conceitos envolvidos. O principal objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento de um simulador do sistema cardiovascular, capaz de representar de forma didática a dinâmica do ciclo cardíaco. A disponibilidade de simuladores deste tipo é reduzida, e limitada a modelos simplificados ou interfaces pouco amigáveis. De modo a conseguir maior flexibilidade nas situações simuladas e um adequado grau de proximidade com o sistema real, decidiu-se pela utilização de um modelo matemático da fisiologia cardiovascular para o cálculo das variáveis e parâmetros atuantes no plano de fundo do simulador. O desenvolvimento deste modelo constitui o segundo objetivo deste trabalho. Devido ao grau de complexidade desejado, optou-se pela utilização de um modelo existente na literatura, acrescido dos parâmetros que fossem considerados ausentes. O resultado foi um modelo com oito compartimentos vasculares e quatro compartimentos representando as câmaras do coração, todas com atividade pulsátil, controlados pelo mecanismo reflexo baroceptor, controle de curto prazo que atua na regulação da pressão arterial. O simulador (desenvolvido em Visual C# com interface em Macromedia Flash) permite a alteração individual dos parâmetros vasculares e a simulação de hemorragias, bem como a visualização de gráficos de pressão, fluxo e volume em qualquer compartimento, e a construção de alças pressão-volume para os átrios e ventrículos. Além disso, o aplicativo resultante possibilita a inclusão futura de novos recursos e ferramentas, como tutoriais e simulação de patologias. / During the last years, physiology learning has been strongly favored by the development of mathematical models and patient simulators capable of safely reproduce specific parts or complete physiological systems. Studies show that traditional classes together with simulations are able to in-crease the comprehension of concepts involved. The main objective of this work is to develop a simu-lator of the cardiovascular system capable of representing the cardiac cycle dynamics in a didactic fashion. There are just a few available simulators of this kind, and the existing ones are based on simplified models or unfriendly interfaces. In order to achieve high flexibility in simulated scenarios and an adequate level of realism, we decided to use a mathematical model of the cardiovascular physiology to calculate variables and parameters acting in the background of the application. The development of this model constitutes the second objective of the present work. Due to the desired level of complexity, we decided to use an existing model found in the literature, improved with addi-tional parameters we found necessary. The result is a model with eight vascular compartments and all four cardiac chambers, with pulsatile behavior, controlled by the baroreflex mechanism, a short term control that regulates arterial pressure. The simulator (developed in Visual C# with an interface built in Macromedia Flash) allows the user to change individual parameters and simulate blood losses, as well as visualize press, flow and volume graphs from any compartment and also pressure-volume loops from the cardiac chambers. Moreover, the resulting application is open to future inclusion of new resources and tools, such as tutorials and pathology simulation.

A ventilação mecânica pulmonar é a substituição da respiração espontânea de um paciente quando este não realiza ou realiza parcialmente esta tarefa. Esta ventilação é de extrema importância para o tratamento de pacientes em estado crítico em unidades de terapia intensiva e para a manutenção da oxigenação sanguínea durante cirurgias. A ventilação mecânica pulmonar consiste em empurrar os gases para dentro do pulmão de forma controlada, mantendo uma pressão inspiratória ou um volume inspiratório determinado. Além disso, controla o nível de pressão durante a expiração do paciente para manter os alvéolos abertos e dificultar lesões internas. Este trabalho se propõe a caracterizar uma especificação de engenharia para os sistemas de controle de ventilação, se baseando em características fisiológicas do sistema respiratório do paciente saudável e também com patologias conhecidas. São apresentados modelos matemáticos para os sistemas mecânicos responsáveis pela atuação na inspiração e na expiração do paciente, bem como um modelo matemático para o sistema respiratório. Foram desenvolvidos sistemas de controle, baseados no controlador PID, para os principais tipos de modalidades ventilatórias. Os sistemas controlados foram simulados e os resultados são apresentados neste trabalho. Os controles propostos foram implementados em equipamentos de anestesia e UTI projetados na K. Takaoka Ind. Com. Prod. Hosp. LTDA. entre 2008 e 2010 no Brasil, e estão sendo usados hoje nas salas de cirurgia e centros de terapia intensiva pelo Brasil e em alguns países da América do Sul e do Oriente médio. / The mechanical ventilation is the replacement of spontaneous breathing of a patient when it does not perform or partially perform this task. This ventilation is extremely important for the treatment of critically ill patients in intensive care units and for the maintenance of blood oxygenation during surgery. The mechanical ventilation consists in pushing the gas into the lungs in a controlled manner, maintaining a determined inspiratory pressure or inspiratory volume. In addition, it has to control the pressure level during the patients exhalation to keep the alveoli opened and prevent internal injuries. This work aims to characterize an engineering specification for the control systems of ventilation, relying on physiological characteristics of the patient\'s respiratory system on healthy subjects and also subjects with known diseases. Here are presented mathematical models for the mechanical systems responsible for acting on the inspiration and expiration of the patient, as well as a mathematical model for the respiratory system. There were developed control systems, based on the PID controller for the main types of ventilation modes. Controlled systems were simulated and the results are presented in this dissertation. The proposed controls were implemented in anesthesia and intensive care equipments designed in K. Takaoka Ind. Com Prod. Hosp. LTD. between 2008 and 2010 in Brazil, and are being used today in the operating rooms and intensive care centers in Brazil and some countries in South America and the Middle East.

A presente pesquisa aborda um problema de roteirização e programação de veículos incorporando uma nova restrição operacional: a requisição simultânea de múltiplos veículos para atendimento da demanda. Trata-se de uma característica encontrada em operações de apoio à exploração de petróleo \"offshore\", em que mais de uma embarcação é requerida para executar tarefas de reboque e lançamento de linhas de ancoragem. Esta imposição, somada às restrições de janela de tempo, precedência entre tarefas, autonomia das embarcações e atendimento integral da demanda, configuram este problema. A programação é orientada pela minimização dos custos variáveis da operação e dos custos associados ao nível de serviço no atendimento. Este problema é uma variação do problema clássico de roteirização e programação de veículos com janela de tempo, de classe NP-Difícil. Nesta pesquisa, propõe-se modelar e resolver o problema em escala real por meio do algoritmo \"branch and cut\" acoplado às heurísticas de busca em vizinhança \"local branching\" e \"variable neighborhood search\". Para gerar as soluções iniciais será empregado o método \"feasibility pump\" e uma heurística construtiva. / This research focuses a fleet scheduling problem with new operational constraints: each task requiring multiple types of vehicles simultaneously. This kind of operation occurs in offshore exploitation and production sites, when more than one vessel is needed to accomplish the tugging and mooring of oil platforms. Other constraints are maintained such as time windows, precedence between tasks, route duration and the demand attendance. The solution schedules are cost oriented, which encompasses the routing variable costs and the customer service costs. This is a variation of the classical fleet routing and scheduling, which is an NP-Hard problem. This research aims to solve the real scale problem through a combined use of branch and cut strategy with local search algorithms such as local branching and variable neighborhood search. An efficient heuristic rule will be used in order to generate initial solutions using the feasibility pump method.

O presente trabalho abordou um problema de programação de embarcações que realizam o lançamento de dutos ou linhas de produção e a interligação destes à infra-estrutura submarina, em uma operação de exploração de petróleo offshore. As tarefas são realizadas por embarcações PLVs (pipe layer vessels), e possuem como atributos: duração, em dias; lista de embarcações compatíveis; instante de liberação; penalidade relacionada ao atraso na execução da tarefa. Este problema é uma variação da classe de problemas de programação de máquinas paralelas não-relacionadas, em que o objetivo é minimizar o atraso ponderado total. Este trabalho empregou como métodos de solução a meta-heurística GRASP com path relinking. Esta técnica foi implementada utilizando os recursos de processamento multi-threading, de forma a explorar múltiplas trajetórias simultaneamente. Testes foram feitos para comprovar o desempenho das heurísticas propostas, comparando-as com limitantes fornecidos pelo método geração de colunas. / This work addressed a fleet scheduling problem present in the offshore oil industry. Among the special purpose services one will find the pipe layer activities and its connection to the subsea infrastructure, accomplished by the Pipe Layer Vessels (PLV). The jobs are characterized by a release date, which reflects the expected arrival date of the necessary material at the port. There are compatibility constraints between job and vessel, so that some vessels may not be able to perform a certain job; the duration of the jobs can be differentiated by vessel and if a job is finished after its due date, a penalty is incurred. This is a variation of the unrelated parallel machine problem with total weighted tardiness objective function. This research employed a metaheuristic GRASP with Path Relinking, which have proved to be competitive and an effective solution strategy. This method was implemented in a multi-threading scheme allowing multiple paths to be explored simultaneously. Computational experiments were conducted, comparing solutions with bounds provided by linear column generation.