[pt] O problema de roteamento de veículos escolares, do inglês School Bus Routing Problem (SBRP), trata de planejar as rotas de uma frota de veículos para locomover os alunos dos pontos de embarque até suas respectivas escolas. O SBRP é um caso especial do problema de roteamento de veículos, do inglês Vehicle Routing Problem (VRP) e é conhecido por ser um problema NP-difícil. A maior parte da literatura referente ao SBRP se concentra, principalmente, em modelos matemáticos para resolver o problema de roteamento aplicando restrições da vida real. Já em relação à geocodificação dos endereços das escolas e alunos, bem como a busca de distâncias e tempos de deslocamentos reais, estas também são pontos de vital importância, visto que as distâncias reais se diferem da euclidiana e geodésica principalmente em áreas rurais, região de estudo deste trabalho. Neste contexto, uma metodologia é proposta para o problema, junto com um protótipo para automatizar os procedimentos necessários para à obtenção de informações, cuja a aplicação, a partir de um cenário real no contexto brasileiro, é apresentada e dividida em oito fases: definir abrangência, geocodificar o endereço de escolas, alunos e pontos de embarque, definir as características, calcular a distância e o tempo de percurso, montar o banco de dados georreferenciado e de veículos, aplicar uma ferramenta para a obtenção das rotas, geoespacilizar as rotas e elaborar diagnóstico. A proposta é testada aplicando uma ferramenta para a obtenção das rotas que utiliza a meta-heurística Adaptative Large Neighborhood Search (ALNS) para resolver instâncias do VRP. Desta forma, uma das contribuições do estudo consiste no georreferenciamento das unidades escolares estaduais, estando as informações presentes na plataforma do Google Maps para visualização do público. No estudo são localizados e roteados 150 alunos de 7 unidades escolares da cidade de Nova Friburgo. O resultado apresenta valores consistentes e satisfatórios, demonstrando economia média de 41,62 por cento nos custos praticados nas rotas. / [en] The School Bus Routing Problem (SBRP) deals with planning the routes of a fleet of vehicles to move the students from boarding points to their respective schools. The SBRP is a special case of Vehicle Routing Problem (VRP) and is known to be an NP-hard problem. Most of the SBRP literature focuses, mainly, on mathematical models to solve the routing problem by applying real-life restrictions. Regarding the geocoding of the addresses of schools and students, as well as the search for distances and times of real displacements, are also points of vital importance, since the actual distances differ from the euclidean and geodesic ones mainly in rural areas, study region this work. In this context, a methodology is proposed for the problem, along with a prototype to automate the procedures required to obtain information, whose application, based on a real scenario in the Brazilian context is presented, divided into eight phases: to define scope, to geocode the address of schools, student and boarding points, to define the characteristics, to calculate the distance and travel time, to set the georeferenced database and vehicles, to apply a tool to obtain the routes, to geospatialize the routes and elaborate diagnosis. The proposal is tested by applying a tool to obtain routes using the Adaptive Large Neighborhood Search (ALNS) meta-heuristic to solve VRP instances. Thus, one of the contributions of the study consists in the georeferencing of the state school units, with the information present in the Google Maps platform for public viewing. In the study, 150 students from 7 school units in the city of Nova Friburgo were located. The result presents consistent and satisfactory values, demonstrating savings of 41.62 percent in the costs practiced on th routes.

Fornecedores necessitam atender a demanda de seus clientes da forma mais adequada possível e mantendo a qualidade de seu serviço, porém em muitos casos essa demanda é desconhecida. Esse problema pode ser modelado como um problema de roteirização e estoque com demanda estocástica o qual inclui o controle de estoque, transporte do produto e decisões de agendamento da entrega. Existem vários trabalhos na literatura para resolver esse problema, porém nenhum deles lida com janela de tempo de atendimento, capacidade máxima de estoque tanto no cliente quanto no depósito e o nível de confiança de atendimento individualizado para cada cliente. O objetivo principal deste trabalho é propor um novo algoritmo baseado em otimização matemática para lidar com esse problema mais realista. Além disso, este trabalho tem como objetivo secundário melhorar o algoritmo de estado da arte baseado em otimização matemática, visando encontrar soluções com um menor tempo computacional e custo. Foram realizados experimentos com instâncias sintéticas com 15 até 50 clientes, as quais são geradas aleatoriamente, e com uma instância real, baseada na experiência profissional no mercado empresarial e em cenários reais de distribuição na cidade de São Paulo / Providers need to supply the demand of their clients as optimally as possible and maintaining the quality of their service, however in many cases this demand is unknown. This problem can be modeled as a inventory routing problem with stochastic demand, which includes inventory control, product transportation and delivery scheduling decisions. There are several papers in the literature to solve this problem, but none of them deals with service time window, maximum stock capacity for both the customer and the depot and individualized confidence level for each costumer. The main objective of this work is to propose a new algorithm based on mathematical optimization to deal with this more realistic problem. In addition, this work has as secondary objective to improve the state of the art algorithm based on mathematical optimization, aiming to find solutions with a lower computational time and cost. Experiments were performed with synthetic instances with 15 to 50 clients, which are randomly generated, and with a real instance, based on professional experience in the business market and in real distribution scenarios in the city of São Paulo

Fornecedores necessitam atender a demanda de seus clientes da forma mais adequada possível e mantendo a qualidade de seu serviço, porém em muitos casos essa demanda é desconhecida. Esse problema pode ser modelado como um problema de roteirização e estoque com demanda estocástica o qual inclui o controle de estoque, transporte do produto e decisões de agendamento da entrega. Existem vários trabalhos na literatura para resolver esse problema, porém nenhum deles lida com janela de tempo de atendimento, capacidade máxima de estoque tanto no cliente quanto no depósito e o nível de confiança de atendimento individualizado para cada cliente. O objetivo principal deste trabalho é propor um novo algoritmo baseado em otimização matemática para lidar com esse problema mais realista. Além disso, este trabalho tem como objetivo secundário melhorar o algoritmo de estado da arte baseado em otimização matemática, visando encontrar soluções com um menor tempo computacional e custo. Foram realizados experimentos com instâncias sintéticas com 15 até 50 clientes, as quais são geradas aleatoriamente, e com uma instância real, baseada na experiência profissional no mercado empresarial e em cenários reais de distribuição na cidade de São Paulo / Providers need to supply the demand of their clients as optimally as possible and maintaining the quality of their service, however in many cases this demand is unknown. This problem can be modeled as a inventory routing problem with stochastic demand, which includes inventory control, product transportation and delivery scheduling decisions. There are several papers in the literature to solve this problem, but none of them deals with service time window, maximum stock capacity for both the customer and the depot and individualized confidence level for each costumer. The main objective of this work is to propose a new algorithm based on mathematical optimization to deal with this more realistic problem. In addition, this work has as secondary objective to improve the state of the art algorithm based on mathematical optimization, aiming to find solutions with a lower computational time and cost. Experiments were performed with synthetic instances with 15 to 50 clients, which are randomly generated, and with a real instance, based on professional experience in the business market and in real distribution scenarios in the city of São Paulo

Submitted by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2015-10-02T19:38:15Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PLANEJAMENTO DA LOGÍSTICA DE SUPRIMENTO DE PLATAFORMAS OFFSHORE POR MEIO DE UM MODELO MATEMÁTICO 2L-CVRP COM FROTA HETEROGÊNEA E EQUILÍBRIO NÁUTICO.pdf: 4092400 bytes, checksum: 2f3e443433630154f11373b75d34eaa9 (MD5) / Approved for entry into archive by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-01-07T14:51:32Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PLANEJAMENTO DA LOGÍSTICA DE SUPRIMENTO DE PLATAFORMAS OFFSHORE POR MEIO DE UM MODELO MATEMÁTICO 2L-CVRP COM FROTA HETEROGÊNEA E EQUILÍBRIO NÁUTICO.pdf: 4092400 bytes, checksum: 2f3e443433630154f11373b75d34eaa9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-07T14:51:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PLANEJAMENTO DA LOGÍSTICA DE SUPRIMENTO DE PLATAFORMAS OFFSHORE POR MEIO DE UM MODELO MATEMÁTICO 2L-CVRP COM FROTA HETEROGÊNEA E EQUILÍBRIO NÁUTICO.pdf: 4092400 bytes, checksum: 2f3e443433630154f11373b75d34eaa9 (MD5) Previous issue date: 2015 / CAPES / O petróleo é um importante recurso no mundo atual e sua exploração no Brasil se baseia, sobretudo, na exploração em águas profundas, para a qual são implantadas plataformas offshore. Como estas plataformas estão distantes da costa brasileira e isoladas, é fundamental planejar a logística de suprimento, que inclui, entre outros elementos, as embarcações de apoio offshore, as quais são responsáveis por abastecer as plataformas e constituem um recurso caro. Nos sistemas logísticos, é essencial planejar e gerenciar as atividades de transportes de cargas, pois os custos relativos ao transporte representam uma grande parcela dos custos logísticos totais. Portanto, no contexto analisado, é importante minimizar os custos de transporte por meio de um eficiente planejamento dos navios de suprimento. Nesse sentido, há dois aspectos centrais na gestão de distribuição logística: problemas de roteamento de veículos, usados para determinar a rota ótima, e problemas de carregamento, usados para definir a melhor maneira de carregar mercadorias dentro dos veículos utilizados no transporte. Visando a criação de rotas e a arrumação bidimensional de cargas, foi proposto na literatura o Problema de Roteamento de Veículos Capacitados com Restrições de Carregamento Bidimensional (Capacitated Vehicle Routing Problem with Two-dimensional Loading Constraints – 2L-CVRP). Esta dissertação tem por objetivo propor um modelo matemático de Programação Linear Inteira Mista baseado no 2L-CVRP aplicado ao planejamento da logística de suprimento de plataformas offshore para criar rotas considerando o equilíbrio náutico e a melhor arrumação das cargas no convés, denominado Weight Balance Two-Dimensional Loading Heterogeneous Fleet Vehicle Routing Problem (WB2L-HFVRP). Este modelo se diferencia por considerar frota heterogênea e utilizar uma função objetivo que visa minimizar o número de navios, a distância navegada e a diferença entre os pesos distribuídos entre os bordos do navio. Testes em instâncias baseadas em dados reais da Petrobras foram feitos no CPLEX 12.6 e mostraram uma redução de até 25% em relação à distância real navegada. / Oil is an important resource in today's world and its exploitation in Brazil is based mainly on deepwater exploration, for which offshore platforms are deployed. As these platforms are isolated and distant from the Brazilian coast, it is essential to plan the supply logistics, which includes, among other elements, the offshore support vessels, which are responsible for supplying the platforms and are an expensive resource. On logistics systems, is essential to plan and manage the activities of freight transport, because the transport costs represent a large portion of total logistics costs. Therefore, in the analyzed context, it is important to minimize transportation costs through efficient planning of the supply vessel. In this sense, there are two central aspects in the management of logistics distribution: Vehicle Routing Problems, used to determine the optimal route, and Loading Problems, used to define the best way of carrying goods in vehicles used for transport. Aiming to create routes and the two-dimensional storage of cargo, has been proposed in the literature the Capacitated Vehicle Routing Problem with Two-dimensional Loading Constraints (2L-CVRP). This essay aims to propose a mathematical model of Mixed Integer Linear Programming based on 2L-CVRP applied to planning the supply logistics of offshore platforms to create routes considering the nautical balance and better storage of cargo on deck, named Weight Balance Two-Dimensional Loading Heterogeneous Fleet Vehicle Routing Problem (WB2L-HFVRP). This model differs from other models because it considers heterogeneous fleet and uses a objective function that aims to minimize the number of ships, sailed distance, and the difference between the weights distributed between the sides of the ship, the nautical balance. Tests on instances based on real data from Petrobras were made in CPLEX 12.6 and showed a reduction of up to 25% compared to the actual sailed distance.

Orientador: Fernando José Von Zuben / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-17T20:59:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Azuma_ReginaMitsue_M.pdf: 2321816 bytes, checksum: 44c4417bf2a4fad2a8241c7189e4d04a (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A classe de problemas de estoque e roteamento está presente em várias áreas, incluindo indústria automobilística e gerência de numerário no reabastecimento de caixas eletrônicos. Supondo que o fornecedor é responsável pela estocagem e distribuição dos produtos, sujeito a um conjunto de restrições, o desafio que se apresenta é a determinação de uma política ótima, mais especificamente quais clientes atender, qual quantidade a ser fornecida a cada cliente e qual rota empregar visando a minimização dos custos. Este trabalho apresenta uma proposta de solução para uma das mais comuns formulações do problema: um produto é distribuído a partir de um fornecedor para vários clientes em um horizonte de tempo definido. O transporte é realizado por um veículo de capacidade limitada. Para produzir a otimização simultânea de ambos os objetivos, minimização dos custos de transporte e estoque, a proposta segue uma abordagem multiobjetivo e se baseia no uso do algoritmo SPEA2 (do inglês, Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2), incluindo inovações na representação de soluções-candidatas, nos operadores genéticos e de busca local. A fronteira de Pareto estimada é então composta de múltiplas soluções não-dominadas, representando compromissos distintos entre custos de transporte e estoque. Como casos de estudo, são tomadas instâncias de médio porte extraídas da literatura e são geradas instâncias de grande porte. Para as instâncias de médio porte, as fronteiras de Pareto estimadas em cada caso são comparadas com as respectivas soluções ótimas da versão mono-objetivo de cada problema, pois já existe um algoritmo exato de solução para a formulação mono-objetivo de instâncias de médio porte / Abstract: The class of inventory routing problems (IRP) is present in several areas, including automotive industry and cash management for ATM networks. Given that the supplier is responsible for managing the product inventory and replenishment, subject to a set of restrictions, the challenge here is to determine an optimal policy, more specifically which retailers to serve, the quantity to deliver to each retailer and which routes to employ in order to minimize the cost. This work presents a proposal to solve one version of the IRP usually found in the scientific literature: a product is distributed from a supplier to several retailers in a defined time horizon. Shipment is performed by a vehicle with limited capacity. To perform the simultaneous optimization of both objectives, minimization of transportation and inventory costs, the proposal follows a multi-objective approach based on SPEA2 (Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2), including innovative aspects mainly associated with the representation of candidate solutions, genetic operators and local search. The Pareto front is then composed of multiple non-dominated solutions with distinct trade-offs between transportation and inventory costs. As case studies, medium size instances extracted from the literature are considered and large size instances are generated. For the medium size instances, the estimated Pareto fronts are compared, in each case, with the corresponding optimal solutions associated with the single-objective version of each problem, given that there is already an exact algorithm to solve such medium size single-objective instances / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Francisco de Assis Magalhães Gomes Neto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-12T23:12:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_HeloisaPassarelli_M.pdf: 1211437 bytes, checksum: 312aded4a440d526d723ab88a2a23588 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Nos últimos anos, diversas heurísticas e meta-heurísticas foram propostas para o Problema de Roteamento de Veículos com Janela de Tempo (PRVJT), cujo objetivo é determinar a rota a ser seguida por uma frota de veículos para servir um número de clientes em um dado intervalo de tempo, sem violar a capacidade dos veículos. Cada cliente é visitado por exatamente um veículo e somente uma vez. Esta disertação apresenta um estudo das técnicas utilizadas para o PRVJT, dando ênfase para os Algoritmos Genéticos. Diversos tipos de cruzamento e esquemas de mutação, além de outras técnicas avançadas, tal como o Hill-Climbing, são analisados. Para o algoritmo que implementamos, são apresentados vários resultados numéricos baseados em um conjunto de 56 problemas, cada qual com 100 clientes, proposto por Solomon. O desempenho do algoritmo que implementamos também é comparado aos melhores resultados publicados na literatura / Abstract: In recent years, several heuristic and metaheuristic methods were proposed for the Vehicle Routing Problem with Time Windows (VRPTW). The objective of the problem is to serve a set of customers within a given time interval, without violating the capacity of the vehicles. Each customer must be visited once and by only one vehicle. This dissertation presents a survey on the techniques used to solve the VRPTW, with emphasis on the genetic algorithms. Several crossover and mutation schemes, as well as other advanced techniques, such as the Hill-Climbing are analyzed. Numerical results based on Solomon's 56 VRPTW 100-customer instances are presented for the algorithm implemented here. The performance of our algorithm is also compared with the best results published in the specialized literature / Mestrado / Pesquisa Operacional / Mestre em Matemática Aplicada

Orientador: Cid Carvalho de Souza / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T11:41:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hoshino_EdnaAyako_D.pdf: 1434503 bytes, checksum: c1b32d8a6dc810d6d7ff6100d1a77c79 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Nesta tese,dois problemas de otimização combinatória em grafos são modelados por programação linear inteira e resolvidos através de técnicas de geração de colunas. Os dois casos correspondem a generalizações de problemas clássicos em grafos e que ocorrem em muitas situações práticas. O primeiro, chamado problema dos anéis-estrelas capacitados, é uma generalização do problema de roteamento de veículos e modela situações reais encontradas nas áreas de logística de distribuição e de transporte. O segundo, conhecido por problema da coloração particionada, generaliza o problema da coloração de vértices em grafos e ocorre em aplicações no projeto de redes ópticas. As formulações de programação linear inteira desenvolvidas neste trabalho para modelar ambos os problemas estão relacionadas 'a técnica da decomposição de Dantzig-Wolfe e usam uma quantidade exponencialmente grande de variáveis de decisão . Nestas formulações, cada uma das variáveis representa uma estrutura específica do problema sendo estudado. No problema dos anéis-estrelas capacitados, cada variável está associada a um anel-estrela e, no problema da coloração particionada, a um conjunto independente. As relaxações lineares destes tipos de modelos, em geral, apresentam limitantes duais mais apertados que outros modelos compactos, isto é, definidos para um número polinomial de variáveis. Nesta tese, nós avaliamos estas novas formulações, comparando-as com outros modelos conhecidos para os problemas estudados. Além disso, nos dois casos, projetamos e implementamos algoritmos exatos do tipo branch-and-price e/ou branch-and-cut-and-price capazes de computar os modelos propostos. Experimentos computacionais foram realizados com estes algoritmos que confirmaram a adequação das técnicas aqui empregadas. Tanto para o problema dos anéis-estrelas capacitados quanto para o problema da coloração particionada, os resultados alcançados por nós foram comparados com aqueles reportados na literatura e mostraram que os algoritmos baseados em geração de colunas tiveram desempenho melhor que os algoritmos propostos anteriormente / Abstract: In this thesis, two combinatorial optimization problems are modeled by integer linear programming and solved using the column generation technique. Both cases correspond to generalizations of classical problems in graphs that occur in many practical situations. The first, called capacitated ring-star problem is a generalization of the vehicle routing problem and models real situations found in logistics and transportation. The second, known as the partition coloring problem, generalizes the vertex coloring problem in graphs and arises in design of fiber optics networks. The integer linear programming formulations developed in this work to model both problems are related to the Dantzing-Wolfe decomposition and use exponential number of decision variables. In these formulations, each decision variable represents a specific structure of the problem under study. For the capacitated ring-star problem, each variable is assigned to a ring-star and, for the partition coloring problem, to an independent set. The linear relaxation of this kind of model in general leads to tighter dual bounds than the ones obtained from compact models, i.e., defined over a polynomial number of variables. In this thesis, we evaluated both new formulations, comparing them to other known models for the respective problems. Moreover, in both cases, we designed and implemented exact branch-and-price and/or branch-and-cut-and-price algorithms that are able to solve the proposed models. Computational experiments were performed with these algorithms and showed that the used techniques were adequate. Both for the capacitated ring-star problem and for the partition coloring problem, we compared our results with those reported in the literature and showed that the algorithms based on column generation outperformed the previous ones / Doutorado / Otimização Combinatoria / Doutor em Ciência da Computação

Orientadores: Antonio Carlos Moretti, Margarida Pinheiro Mello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-11T15:01:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_WashingtonAlvesde_M.pdf: 1986709 bytes, checksum: fa0dfb8c33d0fe5dd13eeced37d3b4ee (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Nesta dissertação estudamos um aspecto do problema de planejamento do pratulhamento urbano preventivo: a construção de rotas a serem percorridas pelos veículos da força policial no patrulhamento preventivo. De modo geral, a elaboração de rotas visa garantir uma boa visibilidade para o patrulhamento, de modo a proporcionar sensação de segurança para a população, permitir o atendimento rápido em caso de ocorrências, fazer vigilância de determinados estabelecimentos (hospitais, escolas, etc.). O planejamento deve levar em conta os recursos disponíveis, normalmente o número de veículos, visar agilidade e uma distribuição equânime de trabalho. O produto final é um módulo computacional capaz de automaticamente gerar rotas atendendo um dado conjunto de especificações, que possa ser utilizado pelos departamentos responsáveis pela segurança pública. Para tanto, fizemos uma adaptação do modelo para o Problema de Rotas de Cobertura multi-veículo (m-PRC). Este modelo consiste em um programa linear inteiro cujo tamanho e complexidade torna inviável a aplicação de métodos exatos para sua solução. Soluções subótimas são obtidas aplicando-se as heurísticas propostas por M. Hachicha et. al. (2000), e outras contribuídas por nós. Neste modelo alguns pontos geográficos devem ser obrigatoriamente visitados, enquanto outros devem ficar suficientemente próximos das rotas traçadas. Procuramos gerar rotas de tamanho menor possível, para que cada circuito seja percorrido um maior número de vezes durante o turno de serviço. As heurísticas foram implementadas em MATLAB e sua validação, assim como a do modelo, foi feita através da resolução de problemas gerados aleatoriamente. Além disso, obtivemos dados relativos à cidade de Vinhedo, S.P., e formulamos rotas para patrulhamento preventivo pela Guarda Civil Municipal. Os resultados são promissores, e a análise das soluções obtidas será utilizada para aprimorar o modelo / Abstract: In this text we study one aspect of the urban community policing: routine patrol route planning. We seek routes that guarantee visibility, as this has a sizable impact on the community's perceived safety and allows for quick emergency responses, and that provide surveillance of public buildings (e.g., hospitals, schools). The planning is restricted to the availability of vehides and strives to achieve balanced and short routes. We construct a computerized module, capable of automatic generation of routes for a given vehide fieet and lists of sites that must be visited. Such a module could be of interest to Police, Public Safety Departments, Municipal Service Agencies. The module implements an adaptation of the model for the multi-vehicle covering tour problem. It constitutes an integer program whose size and complexity makes the use of an exact method impractical. Suboptimal solutions are obtained with several heuristics, some by M. Hachicha et. al. (2000), and others of our own devising. In this model a set of locations must be visited, whereas another subset must be close enough to the planned routes. The heuristics aim to construct short routes so that one could make several rounds during a work shift. The implementation was done in MATLAB and its validation, as well as the model's, was based on the solution of randomly generated problems. Furthermore, data from the city of Vinhedo, SP, was obtained and tentative routes planned for the patroling of a choice of locations by the Municipal Guard. Their appraisal by the personnel in charge of the route planning will, without a doubt, help us improve the model and heuristics / Mestrado / Pesquisa Operacional / Mestre em Matemática Aplicada

Orientador: Flávio Keidi Miyazawa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-25T12:28:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_MauroCardoso_M.pdf: 3797752 bytes, checksum: c82bee131ad99d747e42150908135190 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Investigamos uma variante do problema de localização e roteamento com relação de muitos-para-muitos concentradores que consiste em particionar o conjunto de vértices de um grafo em ciclos contendo exatamente um concentrador cada e determinar um ciclo adicional interligando todos os concentradores. Qualquer vértice do grafo pode ser um concentrador; faz parte do problema determinar quais vértices devem ser concentradores. Esse problema tem aplicações práticas relevantes em áreas como transporte urbano e redes de computadores. Desenvolvemos uma heurística baseada em busca local com operações de inserção, remoção e troca de vértices. Soluções iniciais são geradas de maneira aleatória, e suas vizinhanças são exploradas a fim de obter melhores soluções. Além disso, elaboramos um algoritmo exato com estrutura de branch-and-cut para a formulação em Programação Linear Inteira proposta. Restrições de capacidade e eliminação de caminhos são adicionadas como planos de corte, com algoritmos de separação baseados em árvores de corte mínimo e nas componentes conexas de um grafo suporte. Diversos experimentos computacionais mostram a capacidade de resolução do algoritmo exato para instâncias pequenas e da heurística para instâncias pequenas e médias. São comparados também os desempenhos para outras variantes do problema / Abstract: We investigate a variant of the many-to-many hub location-routing problem which consists in partitioning the set of vertices of a graph into cycles containing exactly one hub each and determining an extra cycle interconnecting all hubs. Any vertex of the graph can be a hub; it is part of the problem to determine which vertices should be hubs. This problem has relevant practical applications in areas such as urban transportation and computer networks. A local search based heuristic that considers add/remove and swap operations is developed. Initial solutions can be generated at random, and their neighborhoods are explored in order to get better solutions. Also a branch-and-cut approach that solves an integer formulation is investigated. Capacity and path elimination constraints are added in a cutting plane way, so the separation algorithms are based on the computation of min-cut trees and in the connected components of a support graph. Many computational experiments over several instances adapted from literature show the problem-solving capability of the exact algorithm for small instances and of the heuristic for small to medium-sized instances. We also compare the performance of other variants of the problem / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação

Orientador: Fernando José Von Zuben / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-25T22:55:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Raimundo_MarcosMedeiros_M.pdf: 764820 bytes, checksum: 80ad4c20c482ad09b06c3e07d1b2c240 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O gerenciamento de cadeias de suprimento no mundo corporativo é de grande relevância prática e uma de suas versões é conhecida como problema de roteamento e estoque. Este trabalho propõe uma formulação linear-inteira genérica e flexível para este problema de otimização, assim como uma metodologia de solução. Nesta nova formulação proposta, algumas peculiaridades da rede de suprimentos podem ser especificadas como parâmetros de entrada, permitindo assim que o usuário seja capaz de realizar modificações na estrutura, na hierarquia e no elenco de restrições da cadeia de suprimentos, sem precisar refazer a formulação matemática associada. Com isso, é possível resolver uma grande diversidade de configurações do problema, sem a necessidade de adaptações junto à metodologia de solução. A natureza genérica e flexível da formulação linear-inteira se deve às seguintes propriedades, todas elas passíveis de serem definidas como parâmetros de entrada: (1) Todo nó da rede pode produzir ou consumir produtos; (2) Todo nó da rede pode enviar e receber produtos; (3) Decorrente das propriedades (1) e (2), a hierarquia de entrega fica generalizada, com o produto podendo passar por vários nós antes de ser consumido; (4) Restrições presentes na formulação garantem consistência, por exemplo, entre quantidade de produto entregue pelos fornecedores e recebida pelos consumidores; (5) Restrições presentes na formulação estão associadas a especificações que podem ser ativadas, como intervalo de tempo entre entregas. Os resultados experimentais contemplam soluções para múltiplas configurações do problema, todas representáveis pela formulação proposta e, portanto, todas resolvidas pela mesma metodologia de solução. Essas múltiplas configurações trabalhadas nos experimentos evidenciam os benefícios do emprego de uma formulação estendida para o problema de roteamento e estoque. Além disso, visando comparação com propostas alternativas disponíveis na literatura, tomou-se uma configuração específica e bem-estabelecida do problema, para a qual existe uma formulação própria e uma metodologia de solução dedicada. Neste experimento comparativo, chegou-se às mesmas soluções e, em algumas parametrizações, até a soluções de melhor qualidade / Abstract: Managing supply chains in the corporate world is of great practical relevance and one of its versions is named inventory routing problem. This work proposes a more generic and flexible linear-integer formulation for this optimization problem, together with a solution methodology. In the novel formulation proposed here, some peculiarities of the supply network can be specified as input parameters, thus allowing the user to make modifications to the structure, the hierarchy and the set of constraints in the supply chain, without having to rebuild the associated mathematical formulation. Therefore, it is possible to solve a wide variety of configurations of the problem without the need for adjustments in the solution methodology. The generic and flexible nature of the linear-integer formulation is due to the following properties, all of them being definable as input parameters: (1) Every node of the network can produce or consume products; (2) Every node of the network can send and receive products; (3) Due to properties (1) and (2), the hierarchy of delivery is generalized, with the product being able to pass through several nodes before being consumed; (4) Some restrictions of the formulation ensure consistency, for example, between the amount of product delivered by the suppliers and received by the consumers; (5) Some restrictions of the formulation are associated with specifications that can be activated, as the time interval between deliveries. The experimental results include solutions for multiple configurations of the problem, all representable by the proposed formulation and, as a consequence, all able to be solved by the same solution methodology. Those multiple configurations considered in the experiments highlight the benefits of employing an extended formulation for the inventory routing problem. Aiming at comparing to alternative proposals available in the literature, it was considered a specific and well-established configuration of the problem, for which there are a proper formulation and a dedicated solution methodology. In this comparative experiment, we came to the same solutions and, in some parameterizations, even better solutions / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica