Made available in DSpace on 2016-12-23T14:07:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Raphael Mariano Macieira - Parte 1.pdf: 2082403 bytes, checksum: 0145a5a29417fe7c6d36a2a1417ff32b (MD5) Previous issue date: 2013-11-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The production process in an integrated steel mill produces gases, which can typically be used as fuel by the plant itself. However, managing the distribution of combustible gases is a complex activity, mainly because of the imbalances between production and consumption profiles of gases, the capacity and operational constraints of gas accumulators, and the constraints to energy use in power plants. The objective of this work is to use mixed integer linear programming (MILP) as a formulation for the problem distributing gases in the integrated steel mill, and to solve the formulated MILP making use of an algorithm that was developed using the Branch and Bound technique together with the Simplex method. Finally, the case studies confirm that the model is able to find an optimal solution for the proposed problem / Nos processos para produção de aço em uma usina siderúrgica integrada são produzidos gases que normalmente podem ser aproveitados como combustíveis pela própria planta. Entretanto, gerenciar a distribuição destes gases combustíveis é uma atividade complexa, principalmente por causa dos desequilíbrios entre os perfis de produção e consumo dos gases, das limitações de capacidade dos acumuladores de gases e suas restrições operacionais, além das restrições para aproveitamento energético nas centrais termoelétricas. O objetivo deste trabalho é usar a programação linear inteira mista (MILP) como uma formulação do problema da distribuição de gases na usina siderúrgica integrada; e, para solucionar a MILP usar um algoritmo que foi desenvolvido usando a técnica Branch and Bound em conjunto com o método Simplex. Por fim, estudos de casos confirmam que o modelo é capaz de encontrar uma solução ótima para o problema formulado

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-03-28T13:39:34Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_OtimizacaoNanoantenasPlasmonicas.pdf: 51670869 bytes, checksum: 06b54694714e965676d0a9acf9c3c06b (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-03-28T14:23:12Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_OtimizacaoNanoantenasPlasmonicas.pdf: 51670869 bytes, checksum: 06b54694714e965676d0a9acf9c3c06b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-28T14:23:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_OtimizacaoNanoantenasPlasmonicas.pdf: 51670869 bytes, checksum: 06b54694714e965676d0a9acf9c3c06b (MD5) Previous issue date: 2014-01-18 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho é apresentado um estudo teórico de nanoantenas sobre células solares orgânicas de filmes finos, ocasionando no aumento da eficiência de absorção da luz. A célula solar orgânica unitária é constituída por um bloco refletor de prata, uma camada ativa formada pelo semicondutor P3HT:PCBM e uma nanoantena também de prata. A análise numérica do dispositivo é feita pelo Método dos Elementos Finitos, sendo que os materiais são analisados a partir da permissividade relativa. Primeiramente, realizamos a validação da nanoestrutura no método numérico. Para então aplicarmos o processo de otimização geométrica para os outros modelos de nanoantenas. Esse processo de otimização foi baseado nos parâmetros geométricos das nanoestruturas conservando sua área superficial. Sendo que foram considerados quatro novos modelos de nanoantenas com diferentes parâmetros geométricos, ou seja, nanoantena cônica, tronco de cone, e tronco de cone exponencial 1 e 2. E foi observado, a partir da eficiência de absorção integrada para diferentes ângulos de incidência e polarizações da luz, da densidade de corrente e do decaimento plasmônico que as nanoantenas tronco de cone e tronco de cone exponencial 2 proporcionaram melhor desempenho em comparação com os outros modelos. / This work shows a theoretical nanoantennas study about organic solar cells of thin films, occasioning the increase in the efficiency of light absorption. The unitary organic solar cell formed by a reflector silver block, an active layer formed by the semiconductor P3HT:PCBM and a nanoantenna, also made of silver. The numerical analysis of the device is made through the Finite Element Method; the materials are analysed from the relative permittivity. Firstly, we executed the validation of the nanostructure through the numerical method. Then, we apply the geometric optimization process in the other nanoantenna models. This optimization process was based on nanoantennas geometrical parameters preserving its superficial area. Since were considered four new models of nanoantennas with different geometrical parameters, which means, conical nanoantennas, root cone, and exponential root cone 1 and 2. It was observed, from the efficiency of integrated absorption for different incidence angles and light polarization, current density and plasmonic decay that the nanoantennas, the root cone and the exponential cone 2, gave better performance compared to the other models.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-04-24T14:28:25Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_NovaSolucaoOtimizacao.pdf: 10585711 bytes, checksum: 308bde75f6d5505c2d6512b1449776ba (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-04-24T17:00:26Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_NovaSolucaoOtimizacao.pdf: 10585711 bytes, checksum: 308bde75f6d5505c2d6512b1449776ba (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T17:00:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_NovaSolucaoOtimizacao.pdf: 10585711 bytes, checksum: 308bde75f6d5505c2d6512b1449776ba (MD5) Previous issue date: 2016 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / Devido ao crescimento industrial da Região Norte, principalmente do Polo Industrial de Manaus (PIM) e consequentemente o aumento da necessidade de geração de energia, que nesta região é fornecida em mais de 90% de seu total por Usinas Termoelétricas (UTE), tornou-se necessário a implementação de ferramentas computacionais que propiciem ao especialista, ou operador de sistemas elétricos, tomar decisões sobre o despacho de potência ótima de cada unidade geradora, contemplando não somente a redução de custos, mas também a diminuição dos índices de poluição na atmosfera. O Despacho Econômico (DE), ou despacho ótimo, é uma das tarefas mais antigas e importantes na gestão de usinas de energia elétrica, e atualmente, devido às crescentes preocupações com o meio ambiente, este problema vem sendo estendido para a otimização do Despacho Econômico e Ambiental (DEA). Esta tese tem como objetivo geral analisar uma nova proposta de solução para o antigo problema de otimização do DE e do DEA implementada por diversos métodos Determinísticos (Iteração Lambda, Programação Quadrática e Método de Newton) e métodos Heurísticos (Algoritmos Genéticos, Enxame de Partículas, Evolução Diferencial, Recozimento Simulado, Otimização por Lobo Cinzento e Colônia de Abelhas Artificiais) para o problema do DE e para o problema do DEA (Algoritmo Genético de Classificação Não-dominado, NSGA II e NSGA III), considerando o desligamento dos geradores com maior custo de operação, com a consequente redução no custo dos combustíveis. O método do custo incremental e as perdas de transmissão são utilizados para determinar os valores de potência ativa de cada unidade geradora, assegurando o balanço energético entre a potência total gerada, a demanda do sistema elétrico, as perdas, e minimizando, por outro lado, o custo total do combustível, reduzindo as emissões, e ainda melhorando a eficiência não somente dos geradores, mas também da UTE como um todo. A solução proposta nesta tese tem as seguintes contribuições: contempla o desligamento dos sistemas de geração que apresentam maior custo com combustível, reduz os custos totais permitindo uma manutenção preditiva nestas máquinas; determina soluções ótimas para a potência de saída em vários cenários característicos e não característicos das usinas, considerando variações na geração de potência ativa e na redução das emissões de gases poluentes como, NOx e o CO2. Para analisar a viabilidade da solução proposta por esta tese, utilizou-se um conjunto de dez unidades geradoras térmicas como parâmetros para o estudo de caso e três conjuntos de geradores, descritos na literatura, como sistema de teste para validação da robustez da proposta de solução apresentada. Foram aplicados diversos métodos determinísticos e de computação Bio-inspirada para a otimização mono-objetivo e multiobjetivo. Os resultados apresentados na tese, a partir da análise de vários exemplos práticos, mostram as vantagens da nova solução proposta. / Due to the significant industrial growth in the North of Brazil, especially at the Industrial Pole of Manaus (PIM), it has been an increased necessity for energy generation, which in this region is provided by thermoelectric plants (UTEs) in over 90% of its total. Thus, it became necessary the use of computational tools that help the specialists or operators of electrical systems, for making decisions about the optimal power dispatch of each generating unit that contemplate not only to reduce costs but also reduce the atmospheric pollution levels. Optimization of Economic Dispatch (ED) is one of the oldest and most important tasks in power plant management, and currently, due to growing concerns about the environment, this problem is extended to the optimization of the Economic and Environmental Dispatch (EAD). This thesis has as main objective to analyze a new proposal to solve the old optimization problem of ED and the EAD implemented by several Deterministic methods (Iteration Lambda, Quadratic Programming and Newton method) and Heuristic methods (Genetic Algorithms, Particle Swarm, Differential evolution, Simulated Annealing, Optimization by Grey Wolf and Artificial Bee Colonies) for the ED problem. Non-dominated Sorting Genetic Algorithms (NSGA II and NSGA III), were used for evaluating the problem of EAD, considering the shutdown of the generators with higher losses and thus reducing the fuel cost. The method of incremental cost and transmission losses are used to determine the best active power values for each generating unit. It was ensured the energy balance between the total generated power, the demand of the electrical system, losses and minimizing, on the other hand, the total cost of fuel, reducing emissions, and further improving efficiency not only for generators but also to UTE as a whole. Consequently, the proposed new solution has the following contributions: contemplates the turning off generation systems that have higher fuel cost, reducing the overall costs and enabling predictive maintenance on these machines. This approach also determines optimal solutions for the power output in various scenarios characteristic and not characteristic of UTEs or power plants, considering changes in active power generation and reducing greenhouse gas emissions as NOx and CO2. To explore the feasibility of the new solution proposed by this theory, it was used as a test system a set of ten (10) generating units for the case study and three sets of generators´ parameters described in the literature. They were used for demonstrating the robustness of the proposed solution considering the use of various deterministic and Bioinspired computing methods for mono-objective and multi-objective optimization. The results presented here, from an analysis of several practical examples show the advantages of the new proposed solution.

Este trabalho apresenta um método para o planejamento da implantação de uma estrutura de rede de monitoramento meteorológico que utiliza o resultado do modelo numérico de previsão do tempo MBAR como parâmetro para a avaliação da qualidade das soluções candidatas. O problema é abordado com o uso dos modelos de problemas de localização discretos: o Problema de Cobertura de Conjuntos (Set Covering Location Problem) e o Problema de Cobertura Máxima (Maximal Covering Location Problem). O problema de planejamento da estrutura é dividido em duas fases. Na primeira fase, busca-se determinar a quantidade mínima necessária e localização de estações meteorológicas necessárias para atender todos os locais de demanda. Na segunda etapa, busca-se determinar a ordem de instalação das estações meteorológicas, maximizando a área de cobertura a cada nova instalação. O método proposto é detalhado, apresentando as etapas envolvidas, as informações de entrada e saída de cada etapa e as alterações necessárias para avaliação de outros algoritmos. Um conjunto de três cenários foi planejado utilizando os limites políticos do Estado do Paraná e as informações de rodovias, áreas urbanas e altimetria. O primeiro cenário avaliou-se a capacidade das abordagens utilizadas em resolver o Problema de Cobertura de Conjuntos. No segundo cenário avaliou-se a capacidade das abordagens utilizadas em resolver o Problema de Cobertura Máxima e no terceiro cenário propõe-se o Problema de Cobertura Máxima considerando a existência de uma rede de monitoramento anterior no local do experimento. Na resolução do problema foram comparadas abordagens exata e heurística. Na abordagem exata utilizou-se o método Branch & Bound para resolução do problema via Programação Linear Inteira Mista. Na abordagem heurística utilizou-se a estratégia evolutiva Evolução Diferencial. O método proposto destaca-se pela flexibilidade na substituição dos métodos utilizados na abordagem, permitindo a avaliação de outras técnicas. / This paper presents a method for planning the deployment of a network’s infrastructure for meteorological monitoring that uses the results of the numerical weather prediction MBAR as parameter for evaluating the quality of candidate solutions. The problem is addressed with the use of models for discrete location problems: the Set Covering Location Problem and Maximal Covering Location Problem. The problem of planning the structure is divided into two phases. In the first phase, we seek to determine the minimum required a mountand location of weather stations required to meet all demand. In the second step, we seek to determine the order of installation of weather stations, maximizing the coverage area for each new installation. The proposed method is detailed, presenting the steps involved, the input and output information of each step and the changes necessary to evaluate other algorithms. A set of three scenarios was designed using the political boundaries of the State of Paraná, highways, urban areas and altimetry information. The first scenario evaluates the ability of the approaches used to solve the Set Covering Location Problem. In the second scenario, we evaluated the ability of the approaches used to solve the Maximal Covering Location Problem and the third scenario proposes the Maximum Coverage Location Problem considering the previous existence of a monitoring network. For the solution of these problems it was compared exact and heuristic approaches. The exact approach used the method Branch & Bound for solving the problem via Mixed Integer Linear Programming. The heuristic approach used the evolutionary strategy Differential Evolution. The proposed method is distinguished by flexibility for substitution of the methods used, allowing the evaluation of other techniques.

Neste trabalho propomos algoritmos para resolver uma formulação primal-dual geral de ponto fixo aplicada ao problema de Ridge Regression. Estudamos a formulação primal para problemas de quadrados mínimos regularizado, em especial na norma L2, nomeados Ridge Regression e descrevemos a dualidade convexa para essa classe de problemas. Nossa estratégia foi considerar as formulações primal e dual conjuntamente, e minimizar o gap de dualidade entre elas. Estabelecemos o algoritmo de ponto fixo primal-dual, nomeado SRP e uma reformulação para esse método, contribuição principal da tese, a qual mostrou-se mais eficaz e robusta, designada por método acc-SRP, ou versão acelerada do método SRP. O estudo teórico dos algoritmos foi feito por meio da análise de propriedades espectrais das matrizes de iteração associadas. Provamos a convergência linear dos algoritmos e apresentamos alguns exemplos numéricos comparando duas variantes para cada algoritmo proposto. Mostramos também que o nosso melhor método, acc-SRP, possui excelente desempenho numérico na resolução de problemas muito mal-condicionados quando comparado ao Método de Gradientes Conjugados, o que o torna computacionalmente mais atraente. / In this work we propose algorithms for solving a fixed-point general primal-dual formulation applied to the Ridge Regression problem. We study the primal formulation for regularized least squares problems, especially L2-norm, named Ridge Regression and then describe convex duality for that class of problems. Our strategy was to consider together primal and dual formulations and minimize the duality gap between them. We established the primal-dual fixed point algorithm, named SRP and a reformulation for this method, the main contribution of the thesis, which was more efficient and robust, called acc-SRP method or accelerated version of the SRP method. The theoretical study of the algorithms was done through the analysis of the spectral properties of the associated iteration matrices. We proved the linear convergence of algorithms and some numerical examples comparing two variants for each algorithm proposed were presented. We also showed that our best method, acc-SRP, has excellent numerical performance for solving very ill-conditioned problems, when compared to the conjugate gradient method, which makes it computationally more attractive.

A busca por ideias, modelos e paradigmas computacionais biologicamente inspirados e plausíveis sempre atraiu o interesse de cientistas da computação, especialmente na área de Computação Natural. Além disso, o conceito de otimização pode ser abstraído de vários processos naturais como, por exemplo, na evolução das espécies, no comportamento de grupos sociais, na dinâmica do sistema imunológico, nas estratégias de busca por alimento e nas relações ecológicas entre populações de animais. Com o melhor de nosso conhecimento, os ecossistemas naturais e seus conceitos ainda não foram explorados computacionalmente no contexto de otimização de funções e, portanto, eles são abordados nesta tese. Este trabalho destaca as principais propriedades de ecossistemas naturais que podem ser importantes para a construção de ferramentas computacionais para resolver problemas complexos de otimização. Também, a modelagem computacional para tais funcionalidades são introduzidas. A principal discussão apresentada nesta tese refere-se ao uso cooperativo de populações de soluções candidatas, co-evoluindo em um contexto ecossistêmico. Com esta analogia, cada população comportar-se de acordo com uma estratégia de busca específica que é empregada na evolução das soluções candidatas. Além da possibilidade de utilizar diferentes estratégias de busca cooperativamente, esta analogia abre a possibilidade de inserção de conceitos ecológicos no processo de otimização, permitindo o desenvolvimento de novos sistemas de otimização biologicamente inspirados e plausíveis. O potencial de alguns conceitos ecológicos é apresentado em um algoritmo canônico ecologicamente inspirado, chamado ECO (Ecological-inspired Optimiaztion algorithm). Alguns algoritmos baseados em população são utilizados para compor a abordagem proposta. Os problemas resolvidos nesta tese são várias funções contínuas de benckmark com um número alto de dimensões ($D = 200$) e o problema de predição de estrutura de proteínas para o modelo 2D AB. Além disso, o uso de dinâmica populacional para auto-regular o tamanho das populações; o uso de modelos heterogêneos com diferentes estratégias de busca; e o uso de agrupamento hierárquico para ajustar dinamicamente a formação de habitats e probabilisticamente definir as topologias de comunicação são alguns estudos de caso investigados. Os resultados obtidos se mostraram promissores considerando a aplicação do ecossistema computacional. Finalmente, conclusões e várias ideias para pesquisas futuras são apresentadas. / The search for plausible biologically inspired ideas, models and computational paradigms always drew the interest of computer scientists, particularly those from the Natural Computing area. Also, the concept of optimization can be abstracted from several natural processes, for instance, in the evolution of species, in the behavior of social groups, in the dynamics of the immune system, in the food search strategies and in the ecological relationships of different animal populations. To the best of our knowledge, ecosystems and their concepts have not been explored computationally in the context of function optimization and, therefore, they are addressed in this thesis. This work highlights the main properties of ecosystems that can be important for building computational tools to solve complex problems. Also, it is introduced the computational modelling for such biologically plausible functionalities (e.g., habitats, ecological relationships, ecological succession, and another). The main discussion presented in this work relates to the cooperative use of populations of candidate solutions, coevolving in an ecological context. With this ecology-based analogy, each population can behave according to a specific search strategy, employed in the evolution of candidate solutions. In addition to the possibility of using different optimization strategies cooperatively, this analogy opens the possibility of inserting ecological concepts in the optimization process, thus allowing the development of new bio-plausible hybrid systems. The potentiality of some ecological concepts is also presented in a canonical Ecology-inspired Algorithm for Optimization, named ECO. Some population-based algorithms are used to compose the ecology-based approach. The problems solved in this thesis are several continuous benchmark functions with a high number of dimensions ($D = 200$), and the protein structure prediction problem for the 2D AB model. Also, the use of population dynamics to self-regulate the size of populations during ecological successions; the use of heterogeneous models embedding different search strategies into the system; and the use of hierarchical clustering to dynamically adjust the habitats formation and probabilistically define the habitats communication are some case studies investigated. Results were promising concerning the application of the proposed computational ecosystem for optimization. Finally, concluding remarks and several ideas for future research are presented.

Orientador: Suetônio de Almeida Meira / Banca: Aylton Pagamisse / Banca: Antônio Carlos Nogueira / Resumo: Um dos grandes problemas enfrentados pelos professores em sala de aula, ao apresentarem um assunto novo, é terem que responder à velha pergunta por parte dos alunos: "Para que serve isso que vamos aprender?". Muitas vezes o professor não consegue fazer esta ligação e mostrar ao seu aluno o porquê daquilo. Sabe-se que de fato, nem tudo aquilo que o professor trabalha e que os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) sugerem, são aplicáveis 100% no cotidiano do aluno. Cabe ao professor tentar motivá-los, mostrando com entusiasmo a importância da Matemática, procurando sempre que possível uma situação-problema em que possa aplicar o conteúdo trabalhado. Para que haja esta motivação, a Modelagem Matemática pode ser um grande trunfo para o professor. Ela é uma alternativa de metodologia para o ensino de Matemática e tem como objetivo interpretar e compreender os mais diversos fenômenos do nosso cotidiano. Este trabalho foca um tema que é muito utilizado nas áreas de Economia, Administração de Empresas, Engenharia e Finanças, que são os problemas de otimização, onde são informadas várias variáveis para uma determinada situação e o desafio é procurar chegar numa solução ótima. É um assunto em que o aluno do Ensino Médio pode ser motivado a refletir e pensar sobre uma situação real, que teoricamente só poderia ser vista no Ensino Superior. As "ferramentas" matemáticas que deverão ser usadas para a resolução dos problemas são todas trabalhadas por eles no Ensino Médio: Matrizes, Sistemas de Equações e Inequações Lineares, Funções, representação gráfica no plano cartesiano entre outras e também a possibilidade de utilizar recursos tecnológicos para o auxílio da resolução do problema. A proposta deste trabalho é escolher situações-problemas que envolvam problemas de otimização e procurar resolvê-los através do Método Gráfico e do Método Simplex. Foi escolhido um problema de... / Abstract: One of the major issues faced by teachers in the classroom, when introducing a new subject, is having to answer the same question from the students: "What's the reason for us to learn this?". Many times, teachers are not capable of making that kind of connection, and showing that to the students. It is already known that, in fact, not everything that is taught in school and not everything suggested on the Brazilian National Curriculum Parameters (PCN) are part of the students' everyday lives. Teachers have the task of motivating them, enthusiastically showing them the importance of mathematics; trying, as often as possible, to find a challenging situation, which teachers can use to support their work. In order for this to happen, Mathematical Modeling can be a great support system. It is a methodology alternative for the teaching of mathematics, and aims at interpreting and understanding the most different phenomena of our everyday lives. This study focuses on widely used topic in the fields of Economics, Business Administration, Engineering, and Finance, which are the optimization problems when several variables are shown for a given situation and the challenge is trying to reach the perfect solution. It is a subject in which high school students can be motivated to reflect and think about a given real situation, which, theoretically, could only be seen on higher education degrees. The mathematical "tools" that should be used for solving the problems are all studied by the students during high school: Matrices, Linear Systems of Equations and Inequalities, Functions, graphing in the Cartesian Plane, among others, and also there's the possibility of using technological resources during the process of solving the problem. The goal of this study is choosing challenging situations which involves the optimization of the problems, and trying to solve them according to the Graphic Method and the Simplex Method. A company profit maximization ... / Mestre

Este trabalho apresenta proposta de modelo matemático para o problema de expansão do sistema de transmissão baseado no fluxo de carga CC considerando a utilização de links CC e FACTS resolvido através de metodologia de solução que considera a primeira e a segunda lei de Kirchhoff em processo enumerativo de branch-and-bound adaptado. A abordagem possui dois pontos em destaque: i) apresenta uma proposta de modelo matemático com possibilidade da utilização direta em problemas de expansão de linhas de transmissão que possuem tanto linhas de transmissão CA, transformadores, links CC e dispositivos FACTS e ii) é um método exato de solução do problema que garante a otimalidade da resposta e traz uma contribuição ao tradicional método branch-and-bound por incluir relaxações adicionais. O método aplicado aos sistemas de 6 barras de Garver e sistema Sul sudeste Brasileiro de 46 barras apresenta respostas adequadas e o modelo matemático testado em um sistema Garver modificado apresenta novas configurações possíveis com redução do custo total do investimento. / This work proposes a mathematical model to the transmission expansion system problem based on the DC power flow model considering the use of DC links and FACTS that is solved using a solution method considering the first and second Kirchhoff’s Law in an enumerative adapted branch-and-bound process. It is possible to highlight two key aspects of the proposed approach: i) presents a mathematical model that can be directly used on expansion transmission systems problems that have AC transmission lines, transformers, DC links and FACTS and ii) is an exact solution method that guarantees the optimum problems’s solutions and contributes to the traditional branch-and-bound method bringing additional relaxations. The solution method applied to Garver’s six-bus network and southeast Brazilian 46 bus network provides correct answers and the mathematical model tested on a modified Garver’s six-bus network presents new possible configurations that enables overall cost reduction to the problem.

A melhoria de qualidade e redução de custos para produtos e processos industriais pode ser realizada utilizando-se métodos de otimização experimental. Esta dissertação apresenta um método estruturado para a otimização do processo de classificação de couro wet blue usando em forma integrada as ferramentas de Análise de Sistemas de Medição e Projeto de Experimentos aplicado a variáveis discretas. O couro sofre vários processos químicos e mecânicos até chegar no estágio final de couro acabado sendo os principais estágios; os de wet blue, semi-acabado e acabado. O primeiro deles consiste na preparação da derme para o curtimento com o objetivo de tornar o couro imputrescível. O segundo processo, que transforma o couro em um produto semi-acabado, confere as características de maciez, resistência, cor e espessura e por último no processo de acabamento se obtêm as características finais de textura, brilho, toque superficial e valores técnicos exigidos pelos clientes como resistências a fricção, flexão, solidez a luz e adesão. O principal objetivo do trabalho é otimizar o processo de classificação no estágio wet blue a fim de reduzir o índice de refugos por classificação errada no produto acabado, sem aumentar o desperdício por refugar matéria-prima na origem. O método é ilustrado com um caso em uma Indústria Curtidora da região do Vale do Sinos em Rio Grande do Sul. Historicamente, existiam refugos no produto acabado que constituíam o principal problema de qualidade da indústria e um dos fatores de maior peso no custo da não qualidade. O estudo do Sistema de Medição permitiu modelar um treinamento aplicado aos classificadores de couro e estabelecer um sistema de indicadores que permitiu acompanhar a evolução ao longo do estudo. A aplicação do Projeto de Experimentos serviu para definir a melhor prática de classificação que conduziu à diminuição de erros por classificação errada. Os dados coletados ao longo da implantação permitiram apresentar conclusões comparando a situação antes e depois. Assim, verificou-se, com a implantação das medidas sugeridas com este estudo, uma redução de 60 % no índice de refugos por classificação errada no produto acabado e semi-acabado que traduzido a valores financeiros representou 420.000 reais por ano. / Quality improvement and cost reduction for manufacturing process and products can be executed using experimental optimization methodology. This Dissertation shows a structured method to optimize the sorting process of wet blue leather using at the same time the Measure Analysis System and Design of Experiment tools, both of them applied to discrete variables. Chemical and mechanical process, are applied to the hides to get a finish leather product, being the main steps; wet blue, crust and finish. The first consists in the preparation of the skin for the tanning to avoid the rottenness of the leather. The second process, which transforms the wet blue in a crust, gives to the leather the softness, resistance, color and substance and finally, the finishing process gives the final characteristic of texture, shine, touch and technical values required by the customers, like rubbing, bending, color fastness and adhesion. The main objective of the work is to optimize the sorting process in wet blue in order to reduce the rejects due sorting errors on the finished leather without increase the waste of good material at the origin. The method is illustrated with a case in a Tannery Industry located in Vale do Sinos area in Rio Grande do Sul. Historically, there were rejects in finished leather which created the main problems of Quality and one of the causes of greater importance of non-quality cost. The Measure Analysis System allowed to model a training applied to the leather sorters and establish a group of index to follow up the evolution of the study. The application of the Design of Experiments served to define the best practice of sorting which led to the reduction of sorting errors. Conclusions were shown during the implementation obtained by the collected data, comparing the previous situation with the present. In this way it was possible to verify, with the implementation of the suggested rules, a reduction of 60 % of the rejects index caused by sorting errors which means 180.000 u$s per year.

Orientador: Helenice de Oliveira Florentino Silva / Banca: Flávio Ferrari Aragon / Banca: Andrés Vercik / Resumo: O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar do mundo. Essa cultura é primariamente produzida para obtenção de álcool e açúcar. O país fechou a temporada de 2005/2006 registrando recorde histórico, com uma produção de aproximadamente 436,8 milhões de toneladas, o que representa um aumento de 5,1% em relação à safra anterior, a extensão de terra cultivada com cana-de-açúcar no Brasil aumentou de 5,625 milhões de hectares, na safra 2004/2005, para 5,877 milhões de hectares, na safra 2005/2006. A confirmação dos preços do petróleo em patamares recordistas nos tempos atuais está contribuindo fortemente para aumentar a rentabilidade do setor sucroalcooleiro. Além disso, as vendas de carros bicombustíves têm superado as expectativas promovendo uma demanda crescente de álcool para os próximos anos. Neste contexto, a cana tornou-se uma das culturas mais importantes do país e muita atenção tem sido dada ao seu cultivo. Nessa cultura, é fundamental avaliar a renovabilidade e a sustentabilidade, visando aprimorar a matéria prima destinada ao setor, que inclui todo um sistema de produção, desde o preparo do solo, extração da matéria-prima até a sua utilização final. Devido às dimensões e complexidade, a cadeia produtiva de cana-de-açúcar se depara com diversos problemas no decorrer da sua cultura. Assim, todas as ferramentas para auxílio na resolução destes problemas têm sido aceitas e uma muito importante é a modelagem matemática. Este trabalho apresenta alguns problemas existentes na produção de cana-de-açúcar com destaque para os indicadores de eficiência de energia, desde o cultivo da cana-de-açúcar até à sua utilização final. Apresenta também um 2 levantamento de modelos matemáticos que podem auxiliar na resolução de tais problemas e obter estimativas para auxílio em tomadas de decisões dentro... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Brazil is the greater sugar-cane producer of the world. This culture is primarily produced to obtain alcohol and sugar. The country closed the 2005/2006 season registering historical record, with a production of almost 436,8 million tons, that represent a increase of 5,1% in relation to previous harvest. The extension of cultivated land with sugarcane in the Brazil increased of 5,625 million/ha at the 2004/2005 harvest to 5,877 million/ha at the 2005/2006 harvest. The confirmation of the oil prices currently is contributing intensely to increase the sugar and alcohol industry sector rentability. Moreover, the sales of flex-fuel cars have overcome the expectations promoting a growing demand of alcohol to the next years. In this context, the sugar-cane became one of the more important cultures of the country and very attention have been given to its culture. In this culture is important to evaluate the renew 4 sustainability, aiming to improve the raw destined to the sector including all the production system since the soil prepare, raw extraction until its final utilization. Due to the dimension and complexity, the sugar-cane productive chain comes across with several problems. Thus, all the tools for aid in the resolution of these problems have been accepted and one very important is the mathematical modeling. This work shows some problems existing in the sugar-cane production detaching the energy efficiency indicators since the sugar-cane culture until it is final utilization. Shows too a raising of mathematical models that can assist in the problems resolution and to obtain estimates to aid in taking of decisions inside of the sugar and alcohol industry. It is proposed the use of the mathematical models to planning of the sugar-cane production. / Mestre