O Problema de Balanceamento e Sequenciamento de Linhas de Montagem com Tempos de Setup dependentes da Sequência (SUALBSP, em inglês Setup Assembly Line Balancing and Scheduling) envolve a atribuição de tarefas às estações de trabalho e o sequenciamento destas tarefas dentro da estação à qual foi atribuída. Trabalhos anteriores propuseram soluções heurísticas com excelentes resultados, porém o uso de métodos exatos, por meio de algum resolvedor de Programação Inteira Mista, tem apresentado desempenhos decepcionantes, pois contém um subproblema NP-hard em todas as estações. Enquanto o modelo de Scholl, Boysen e Fliedner (2013) minimiza prioritariamente o número de estações, o modelo proposto neste trabalho parte da premissa que este é um dado definido. A partir de uma estimativa inicial de número de estações, processa-se o modelo com o objetivo de distribuir as tarefas e minimizar o tempo total de estação, que é o segundo objetivo do modelo original. Se este processamento for infactível, incrementa-se o número de estações em uma unidade e reprocessa-se o modelo até se encontrar um resultado factível. Experimentos computacionais em 101 instâncias de dados confirmam o bom desempenho da abordagem proposta, sem qualquer prejuízo à qualidade da solução. Portanto, os resultados apresentados demonstram que há espaço para estudos futuros a partir do uso de matheurísticas. / The Setup Assembly Line Balancing and Scheduling Problem (SUALBSP) involves the assigning of tasks to workstations and the sequencing of these tasks within the station to which they are assigned. Previous work has proposed heuristic solutions with excellent results, but the use of exact methods, by some Mixed-Integer Programming solver, has shown disappointing performance, because it contains an NP-hard sub problems in every station. While the model proposed by Scholl, Boysen and Fliedner (2013) primarily minimizes the numbers of stations, our model assumes it as a parameter. From an initial estimate of the number of stations, we process the model for allocating tasks and minimize station times, which is the second objective of the original model. If this processing is infeasible, we increase the number of stations by one unit and we reprocess the model to find a feasible result. Computational experiments in 101 instances of data set confirm the good performance of the proposed approach, without harming the quality of the solution. Therefore, the results show that there are opportunities for future studies based on the use of matheuristics.

O objetivo desta tese foi verificar a viabilidade de utilização de jatos de água verticais circulares, únicos e contínuos, provenientes da ponteira de uma estaca torpedo, para auxiliar sua instalação por peso próprio no leito marinho, através da fluidização do solo. Foram realizados ensaios de laboratório, em modelo reduzido, utilizando hastes para simular estacas torpedo (sem aletas) seguindo a lei de semelhança pelo número de Froude. Os ensaios de instalação por peso próprio, com e sem fluidização, ocorreram sem altura de queda, com a estaca modelo em contato com a superfície do leito. Trabalhou-se com três diâmetros de estacas, seis massas, quatros vazões e areia fina saturada compactada em duas densidades relativas iniciais (média e densa). Os ensaios de arrancamento, em leito arenoso fluidizado e não fluidizado, foram realizados imediatamente, 4, 24 e 48 horas após a instalação dos modelos. A metodologia de instalação proposta mostrou-se viável, quando o jateamento é aplicado desde a superfície em solo arenoso. As profundidades instaladas atingidas por fluidização (L/de > 50) foram consideravelmente superiores às profundidades cravadas por apenas peso próprio (L/de < 5). A geometria da zona perturbada durante a instalação por fluidização dos modelos, permaneceu constante e paralela ao fuste, com geometria de aproximadamente 2de em relação ao modelo, independentemente da vazão aplicada e da densidade relativa inicial do solo. A partir das leis de análise dimensional, uma expressão para a profundidade instalada das estacas modelo foi proposta, mostrando que a mesma é função do peso e da geometria do modelo, das propriedades físicas do solo e do fluido, e de sua vazão. Quanto maior a massa do modelo e a vazão aplicada e menor a densidade relativa, maior a profundidade atingida e maior a velocidade inicial de instalação. Constatou-se que a capacidade de carga axial dos modelos depende da densidade relativa, do diâmetro do modelo e do método de instalação (com e sem fluidização). Independentemente da densidade relativa inicial, o solo fluidizado convergiu para a mesma densidade relativa final, próxima as suas condições no estado crítico. As estacas em solo fluidizado apresentaram ganho resistência com o tempo (efeito de setup), com capacidade de carga inferior às estacas cravadas em solo não fluidizado. / The aim of this thesis was to investigate the feasibility of using circular vertical water jets, single and continuous, from the tip of a torpedo pile, to assist its installation by own weight on the seabed, through soil fluidization. Laboratory model tests were carried out, using tubes to simulate torpedo piles (without wings) following the law of similarity defined by the Froude number. The installation tests by the pile own weight, with and without fluidization, occurred without drop height, with the piles in contact with the surface of the bed. Three diameters of model piles and six masses, four flow rates and saturated sand at two initial relative densities (medium and dense) have been used in this set of experiments. Pullout tests in fluidized and nonfluidized soils were performed immediately, 4, 24 and 48 hours after the installation of the models. The proposed installation methodology proved to be feasible when the fluidization is applied from the surface in sandy soils. The installation depths achieved by fluidization (L/de > 50) were significantly higher than the depths reached by pile own weight (L/de < 5). The geometry of the perturbed zone during model installation by fluidization remained constant and parallel to the shaft in a geometry of about 2de of the pile model, regardless of the applied flow rate and the initial relative density of the soil. Following the laws of dimensional analysis, an expression for the embedment of fluidized piles is derived, showing that the penetration depth is a function of pile weight and geometry, fluidized water jet flow rate and velocity, as well as the soil and fluid properties. Increasing the model mass and fluidized flow rate and decreasing the relative density leads to an increase in the depth reached and the initial speed of installation. The axial load capacity of the models depends on the soil relative density, piles diameter and installation method (with and without fluidization). Regardless the initial relative density, the fluidized soil converged to the same final relative density, near its conditions of critical state. Piles installed in fluidized soil presented gain of axial capacity over time (setup effect) with lower resistance than piles driven in nonfluidized soil.

A sobrevivência das organizações em cenários altamente competitivos tem exigido a melhoria da eficiência, flexibilidade e qualidade dos sistemas de produção (DE RON, 1998). Neste âmbito, a programação de tarefas assume grande responsabilidade ao suportar o planejamento e controle da manufatura, garantindo que estes processos estejam alinhados com os objetivos estratégicos das organizações. Esta dissertação aborda a programação de tarefas em sistemas de pintura com tempos de setup dependentes da sequência do processamento. No primeiro artigo é proposta uma sistemática para liberação do tamanho de lote que minimiza a soma dos custos de setup e pintura. Na sequência, os lotes liberados são sequenciados utilizando as regras Apparent Tardiness Cost (ATC) e Apparent Tardiness Cost with Setups (ATCS). Quando aplicado em processo de pintura, o ganho de eficiência da instalação medido através do Overall Equipment Effectiveness (OEE) foi de 32,84%. O segundo artigo propõe uma modificação na regra ATCS através da inclusão de um parâmetro relativo à qualidade de execução do procedimento de pintura. Tal parâmetro é justificado pelo impacto decorrente de falhas no processo de pintura, gerando atrasos de entrega. Esta nova heurística, quando aplicada no mesmo processo de pintura, elevou o OEE em 2,74%, a precisão de entrega em 2,11% e o percentual de embalagens completas ao final do processo de pintura em 8%. / The competitive industrial scenarios required companies to improve efficiency, flexibility and quality of production systems (RON, 1998). In this context, job scheduling is deemed important to support planning and control of manufacturing systems. This dissertation addresses the scheduling problem in painting systems where setups depend on the job sequence. The first paper proposes an approach to release batches aimed at minimizing the sum of setup and painting costs. The released lots are scheduled using the Apparent Tardiness Cost (ATC) and Apparent Tardiness Cost with Setups (ATCS) rules. When applied to a painting process, the proposed approach increased efficiency measured by the Overall Equipment Effectiveness 32.84%. The second article proposes a modification to the ATCS rule by including a quality related parameter. This parameter is tailored to reduce delivery delays due to quality problems. This new heuristic, when applied to the same painting process, increased the OEE 2.74%, the delivery accuracy 2.11% and the percentage of completed packages at the end of the painting process 8%.

A concorrência nos mercados mundiais impõe a necessidade de aumento da competitividade das empresas que desejam assumir posições de liderança nos segmentos em que atuam. Neste ínterim, a programação de tarefas contribui para que as empresas promovam a eficiente utilização dos recursos produtivos visando a realização de seus objetivos estratégicos. Esta dissertação enfoca a programação de tarefas em máquinas paralelas não-relacionadas e com tempos de setup dependentes da sequência de processamento. Primeiramente é abordado o objetivo de minimização do atraso total e do tempo total para a conclusão de um conjunto de tarefas, através de uma heurística de três etapas que (i) ordena as tarefas pelo WSPT (Weighted Shortest Processing Time), (ii) aloca as tarefas às máquinas e (iii) aprimora a solução proposta pela etapa (ii) através de Tabu Search. Quando aplicada em um ambiente de manufatura real composto por duas máquinas paralelas não-relacionadas no processo de metalização de filmes plásticos em alto vácuo, a heurística resulta em um desvio de 1,1% para o tempo total de processamento das tarefas e 4,6% para o atraso total, em comparação ao resultado ótimo obtido por enumeração. Na sequência, o objetivo passa a ser a minimização simultânea do atraso e do adiantamento das tarefas através de uma heurística de três etapas que (i) caracteriza o conjunto de tarefas por um conjunto de métricas, (ii) aloca as tarefas às máquinas através de uma versão modificada do ATCS (Apparent Tardiness Cost with Setup) de Lee e Pinedo (1997), e (iii) aprimora a solução final com Tabu Search. A aplicação em dados reais resulta em 14% de desvio em relação à solução ótima obtida por enumeração. Quando aplicada em cenários com data de entrega, tempos de processamento e setup simulados, a heurística resulta em desvio médio de 18% da solução ótima gerada por enumeração para pelo menos 70% das simulações. / The competition in worldwide markets lead the companies to increase the competitiveness in order to take leading positions in their industries. In this sense, scheduling plays an important role leading the companies to reach their strategic goals through efficient utilization of manufacturing resources. This dissertation focuses on the scheduling unrelated parallel machines with sequence dependent setup times. First goal is to minimize the completion time and total weighted tardiness, through a three phase heuristic which (i) sort the jobs with WSPT, (ii) allocate the jobs to the machines and (iii) improve final solution with Tabu Search. Once applied to a real manufacturing environment composed by two unrelated parallel machines, in high vacuum plastic films metallisation process, the heuristic results in 1.1% of deviation from total weighted completion time and 4.6% of deviation from weighted tardiness, in relation to the optimal solution obtained from total enumeration. Next goal is the simultaneous minimization of weighted earliness and tardiness, through a three phase heuristic which (i) characterize the jobs, (ii) allocate the jobs to the machines with a modified version of Lee and Pinedo’s (1997) ATCS and (iii) improve final solution with Tabu Search. The application in real data results in 14% of deviation from the optimal solution obtained by enumeration. When applied to simulated scenarios of due date, processing and setup time, the heuristic results in average deviation of 18% from optimal solution obtained by enumeration to at least 70% of the simulations.

[pt] Este estudo objetiva reunir, em uma abordagem qualitativa, o que se conhece sobre as modificações, com o tempo, na capacidade de carga de estacas, fenômenos que, neste tr abalho,chamaremos recuperação e relaxação. A importância destas alterações é significativa: após a execução, as estacas podem manter a capacidade de carga inicial, -recuperar-, aumentando -a de uma porcentagem não previsível, mas que pode chegar a quadruplicá-la, ou -relaxar-, perdendo grande parte de sua resistência (até acima de 50 por cento). O peso econômico do desenvolvimento de tais fenômenos justifica por si a necessidade de melhor compreensão desses processos e, nessa dissertação, passo inicial de um projeto de pesquisa mais amplo na área, foram coletados e grupados resultados e observações sobre o tema. Foram escolhidos e transcritos casos representativos da literatura que contemplam a variedade de comportamentos do solo em função da cravação de estacas. Privilegiou-se as avaliações experimentais nas quais se constatou aumento ou redução da capacidade de carga em estacas cravadas com o decorrer do tempo, ou seja,recuperação e relaxação, respectivamente. Não houve preocupação de restringi -las às mais recentes, uma vez que, mesmo não dispondo do nível do desenvolvimento tecnológico atual, as intuições iniciais não estão muito distantes das propostas e modelos que lhes dão continuidade hoje. Conclui -se ser imprescindível à engenharia de fundações um conhecimento mais profundo que permita melhores e mais seguras previsões do desempenho, ao longo do tempo, de estacas cravadas, especialmente pelos riscos e prejuízos que sua ausência representa. Espera -se que a pequena parcela aqui apresentada, contribuindo para a ampliação da visão global do problema,estimule a adoção de práticas executivas cientificamente éticas. Para tal recomenda -se que, pelo menos, sejam trazidas a público as informações sobre a ocorrência desses fenômenos. / [en] This work is intended to assemble, in the light of a qualitative approach, what is already known about the changes over time in the bearing capacity of piles, setup and relaxation. The importance of such alterations is significant. After the installation process, the piles may keep their initial loading capacity, set it up by increasing it from a non-predictable percentage (which may eventually quadruple) or relax, losing most of its resistance (up to over percent). The cost of such phenomena justifies per se the need of an improved comprehension of such processes, and in the present work, a first step of a broader research project, the results and observations on the subject were collected and assembled. Representative cases found in the literature which contemplate variety in soil behaviour due to the driving of piles were selected and transcribed. Experimental evaluations where a growth or reduction in the bearing capacity of driven piles over time, eg. set-up and relaxation, were given priority. It was not the concern of this work to restrict the set-up and relaxation processes to more recent research because the initial intuitions, though not in charge of the present technological development, were not so distant from the proposals and models which followed. We thus deem as essential to foundation engineering a further insight into the subject, which will permit better and safer anticipations of the behaviour of driven piles over time, in view of the risks and economic losses which may arise from its absence. It is hoped that the present dicussion, by contributing to further a qualitative global view of the matter, may give rise to the adoption of scientifically ethical practices. To such, it is recommended that the information on such phenomena be made public. / [es] Este estudio tiene como objetivo reunir, com um enfoque cualitativo, lo que se conoce sobre las modificaciones en la capacidad de carga de estacas; fenómenos que, en este trabajo, llamaremos recuperación y relajación. La importancia de estas alteraciones es significativa: después de la ejecución, las estacas pueden mantener la capacidad de carga inicial, recuperar, aumentándola en un porcentaje no previsible, que puede llegar a quadruplicarla, o relajar , perdiendo grande parte de su resistencia (hasta más del por ciento). El peso económico del desarrollo de tales fenómenos justifica por sí mismo la necesidad de una mejor comprensión de estos procesos y esta disertación, paso inicial de un proyecto de investigación más amplio, se recolectaron y agruparon resultados y observaciones sobre el tema. Se escogieron y transcribieron los casos representativos de la literatura que contienen la variedad de comportamientos del suelo en función del clavado de estacas. Se privilegiaron las evaluaciones experimentales en las que se constató aumento o redución de la capacidad de carga en estacas clavadas, o sea, recuperación y relajación, respectivamente. No hubo preocupación de restringirlas a las más recientes ya que, incluso cuando no se dispone del nível del desarrollo tecnológico actual, las instituciones iniciales no están muy distantes de las propuestas y los modelos que le dan continuidad hoy. Se concluye que es imprescindible para la ingeniería de fundaciones un conocimiento más profundo que permita mejores y más seguras previsiones del desempeño, a ll largo del tiempo, de estacas clavadas, especialmente por los riesgos y perjuicios que su ausencia representa. Se espera que la pequeña parcela aqui presentada, contribuya a la ampliación de la visión global del problema, estimulando la adopción de prácticas ejecutivas cientificamente éticas. Para tal se recomienda que, por el momento, se hagan públicas las informaciones sobre la existencia de esos fenómenos.

A concorrência nos mercados mundiais impõe a necessidade de aumento da competitividade das empresas que desejam assumir posições de liderança nos segmentos em que atuam. Neste ínterim, a programação de tarefas contribui para que as empresas promovam a eficiente utilização dos recursos produtivos visando a realização de seus objetivos estratégicos. Esta dissertação enfoca a programação de tarefas em máquinas paralelas não-relacionadas e com tempos de setup dependentes da sequência de processamento. Primeiramente é abordado o objetivo de minimização do atraso total e do tempo total para a conclusão de um conjunto de tarefas, através de uma heurística de três etapas que (i) ordena as tarefas pelo WSPT (Weighted Shortest Processing Time), (ii) aloca as tarefas às máquinas e (iii) aprimora a solução proposta pela etapa (ii) através de Tabu Search. Quando aplicada em um ambiente de manufatura real composto por duas máquinas paralelas não-relacionadas no processo de metalização de filmes plásticos em alto vácuo, a heurística resulta em um desvio de 1,1% para o tempo total de processamento das tarefas e 4,6% para o atraso total, em comparação ao resultado ótimo obtido por enumeração. Na sequência, o objetivo passa a ser a minimização simultânea do atraso e do adiantamento das tarefas através de uma heurística de três etapas que (i) caracteriza o conjunto de tarefas por um conjunto de métricas, (ii) aloca as tarefas às máquinas através de uma versão modificada do ATCS (Apparent Tardiness Cost with Setup) de Lee e Pinedo (1997), e (iii) aprimora a solução final com Tabu Search. A aplicação em dados reais resulta em 14% de desvio em relação à solução ótima obtida por enumeração. Quando aplicada em cenários com data de entrega, tempos de processamento e setup simulados, a heurística resulta em desvio médio de 18% da solução ótima gerada por enumeração para pelo menos 70% das simulações. / The competition in worldwide markets lead the companies to increase the competitiveness in order to take leading positions in their industries. In this sense, scheduling plays an important role leading the companies to reach their strategic goals through efficient utilization of manufacturing resources. This dissertation focuses on the scheduling unrelated parallel machines with sequence dependent setup times. First goal is to minimize the completion time and total weighted tardiness, through a three phase heuristic which (i) sort the jobs with WSPT, (ii) allocate the jobs to the machines and (iii) improve final solution with Tabu Search. Once applied to a real manufacturing environment composed by two unrelated parallel machines, in high vacuum plastic films metallisation process, the heuristic results in 1.1% of deviation from total weighted completion time and 4.6% of deviation from weighted tardiness, in relation to the optimal solution obtained from total enumeration. Next goal is the simultaneous minimization of weighted earliness and tardiness, through a three phase heuristic which (i) characterize the jobs, (ii) allocate the jobs to the machines with a modified version of Lee and Pinedo’s (1997) ATCS and (iii) improve final solution with Tabu Search. The application in real data results in 14% of deviation from the optimal solution obtained by enumeration. When applied to simulated scenarios of due date, processing and setup time, the heuristic results in average deviation of 18% from optimal solution obtained by enumeration to at least 70% of the simulations.

A sobrevivência das organizações em cenários altamente competitivos tem exigido a melhoria da eficiência, flexibilidade e qualidade dos sistemas de produção (DE RON, 1998). Neste âmbito, a programação de tarefas assume grande responsabilidade ao suportar o planejamento e controle da manufatura, garantindo que estes processos estejam alinhados com os objetivos estratégicos das organizações. Esta dissertação aborda a programação de tarefas em sistemas de pintura com tempos de setup dependentes da sequência do processamento. No primeiro artigo é proposta uma sistemática para liberação do tamanho de lote que minimiza a soma dos custos de setup e pintura. Na sequência, os lotes liberados são sequenciados utilizando as regras Apparent Tardiness Cost (ATC) e Apparent Tardiness Cost with Setups (ATCS). Quando aplicado em processo de pintura, o ganho de eficiência da instalação medido através do Overall Equipment Effectiveness (OEE) foi de 32,84%. O segundo artigo propõe uma modificação na regra ATCS através da inclusão de um parâmetro relativo à qualidade de execução do procedimento de pintura. Tal parâmetro é justificado pelo impacto decorrente de falhas no processo de pintura, gerando atrasos de entrega. Esta nova heurística, quando aplicada no mesmo processo de pintura, elevou o OEE em 2,74%, a precisão de entrega em 2,11% e o percentual de embalagens completas ao final do processo de pintura em 8%. / The competitive industrial scenarios required companies to improve efficiency, flexibility and quality of production systems (RON, 1998). In this context, job scheduling is deemed important to support planning and control of manufacturing systems. This dissertation addresses the scheduling problem in painting systems where setups depend on the job sequence. The first paper proposes an approach to release batches aimed at minimizing the sum of setup and painting costs. The released lots are scheduled using the Apparent Tardiness Cost (ATC) and Apparent Tardiness Cost with Setups (ATCS) rules. When applied to a painting process, the proposed approach increased efficiency measured by the Overall Equipment Effectiveness 32.84%. The second article proposes a modification to the ATCS rule by including a quality related parameter. This parameter is tailored to reduce delivery delays due to quality problems. This new heuristic, when applied to the same painting process, increased the OEE 2.74%, the delivery accuracy 2.11% and the percentage of completed packages at the end of the painting process 8%.

O Problema de Balanceamento e Sequenciamento de Linhas de Montagem com Tempos de Setup dependentes da Sequência (SUALBSP, em inglês Setup Assembly Line Balancing and Scheduling) envolve a atribuição de tarefas às estações de trabalho e o sequenciamento destas tarefas dentro da estação à qual foi atribuída. Trabalhos anteriores propuseram soluções heurísticas com excelentes resultados, porém o uso de métodos exatos, por meio de algum resolvedor de Programação Inteira Mista, tem apresentado desempenhos decepcionantes, pois contém um subproblema NP-hard em todas as estações. Enquanto o modelo de Scholl, Boysen e Fliedner (2013) minimiza prioritariamente o número de estações, o modelo proposto neste trabalho parte da premissa que este é um dado definido. A partir de uma estimativa inicial de número de estações, processa-se o modelo com o objetivo de distribuir as tarefas e minimizar o tempo total de estação, que é o segundo objetivo do modelo original. Se este processamento for infactível, incrementa-se o número de estações em uma unidade e reprocessa-se o modelo até se encontrar um resultado factível. Experimentos computacionais em 101 instâncias de dados confirmam o bom desempenho da abordagem proposta, sem qualquer prejuízo à qualidade da solução. Portanto, os resultados apresentados demonstram que há espaço para estudos futuros a partir do uso de matheurísticas. / The Setup Assembly Line Balancing and Scheduling Problem (SUALBSP) involves the assigning of tasks to workstations and the sequencing of these tasks within the station to which they are assigned. Previous work has proposed heuristic solutions with excellent results, but the use of exact methods, by some Mixed-Integer Programming solver, has shown disappointing performance, because it contains an NP-hard sub problems in every station. While the model proposed by Scholl, Boysen and Fliedner (2013) primarily minimizes the numbers of stations, our model assumes it as a parameter. From an initial estimate of the number of stations, we process the model for allocating tasks and minimize station times, which is the second objective of the original model. If this processing is infeasible, we increase the number of stations by one unit and we reprocess the model to find a feasible result. Computational experiments in 101 instances of data set confirm the good performance of the proposed approach, without harming the quality of the solution. Therefore, the results show that there are opportunities for future studies based on the use of matheuristics.

O Problema de Balanceamento e Sequenciamento de Linhas de Montagem com Tempos de Setup dependentes da Sequência (SUALBSP, em inglês Setup Assembly Line Balancing and Scheduling) envolve a atribuição de tarefas às estações de trabalho e o sequenciamento destas tarefas dentro da estação à qual foi atribuída. Trabalhos anteriores propuseram soluções heurísticas com excelentes resultados, porém o uso de métodos exatos, por meio de algum resolvedor de Programação Inteira Mista, tem apresentado desempenhos decepcionantes, pois contém um subproblema NP-hard em todas as estações. Enquanto o modelo de Scholl, Boysen e Fliedner (2013) minimiza prioritariamente o número de estações, o modelo proposto neste trabalho parte da premissa que este é um dado definido. A partir de uma estimativa inicial de número de estações, processa-se o modelo com o objetivo de distribuir as tarefas e minimizar o tempo total de estação, que é o segundo objetivo do modelo original. Se este processamento for infactível, incrementa-se o número de estações em uma unidade e reprocessa-se o modelo até se encontrar um resultado factível. Experimentos computacionais em 101 instâncias de dados confirmam o bom desempenho da abordagem proposta, sem qualquer prejuízo à qualidade da solução. Portanto, os resultados apresentados demonstram que há espaço para estudos futuros a partir do uso de matheurísticas. / The Setup Assembly Line Balancing and Scheduling Problem (SUALBSP) involves the assigning of tasks to workstations and the sequencing of these tasks within the station to which they are assigned. Previous work has proposed heuristic solutions with excellent results, but the use of exact methods, by some Mixed-Integer Programming solver, has shown disappointing performance, because it contains an NP-hard sub problems in every station. While the model proposed by Scholl, Boysen and Fliedner (2013) primarily minimizes the numbers of stations, our model assumes it as a parameter. From an initial estimate of the number of stations, we process the model for allocating tasks and minimize station times, which is the second objective of the original model. If this processing is infeasible, we increase the number of stations by one unit and we reprocess the model to find a feasible result. Computational experiments in 101 instances of data set confirm the good performance of the proposed approach, without harming the quality of the solution. Therefore, the results show that there are opportunities for future studies based on the use of matheuristics.

O objetivo desta tese foi verificar a viabilidade de utilização de jatos de água verticais circulares, únicos e contínuos, provenientes da ponteira de uma estaca torpedo, para auxiliar sua instalação por peso próprio no leito marinho, através da fluidização do solo. Foram realizados ensaios de laboratório, em modelo reduzido, utilizando hastes para simular estacas torpedo (sem aletas) seguindo a lei de semelhança pelo número de Froude. Os ensaios de instalação por peso próprio, com e sem fluidização, ocorreram sem altura de queda, com a estaca modelo em contato com a superfície do leito. Trabalhou-se com três diâmetros de estacas, seis massas, quatros vazões e areia fina saturada compactada em duas densidades relativas iniciais (média e densa). Os ensaios de arrancamento, em leito arenoso fluidizado e não fluidizado, foram realizados imediatamente, 4, 24 e 48 horas após a instalação dos modelos. A metodologia de instalação proposta mostrou-se viável, quando o jateamento é aplicado desde a superfície em solo arenoso. As profundidades instaladas atingidas por fluidização (L/de > 50) foram consideravelmente superiores às profundidades cravadas por apenas peso próprio (L/de < 5). A geometria da zona perturbada durante a instalação por fluidização dos modelos, permaneceu constante e paralela ao fuste, com geometria de aproximadamente 2de em relação ao modelo, independentemente da vazão aplicada e da densidade relativa inicial do solo. A partir das leis de análise dimensional, uma expressão para a profundidade instalada das estacas modelo foi proposta, mostrando que a mesma é função do peso e da geometria do modelo, das propriedades físicas do solo e do fluido, e de sua vazão. Quanto maior a massa do modelo e a vazão aplicada e menor a densidade relativa, maior a profundidade atingida e maior a velocidade inicial de instalação. Constatou-se que a capacidade de carga axial dos modelos depende da densidade relativa, do diâmetro do modelo e do método de instalação (com e sem fluidização). Independentemente da densidade relativa inicial, o solo fluidizado convergiu para a mesma densidade relativa final, próxima as suas condições no estado crítico. As estacas em solo fluidizado apresentaram ganho resistência com o tempo (efeito de setup), com capacidade de carga inferior às estacas cravadas em solo não fluidizado. / The aim of this thesis was to investigate the feasibility of using circular vertical water jets, single and continuous, from the tip of a torpedo pile, to assist its installation by own weight on the seabed, through soil fluidization. Laboratory model tests were carried out, using tubes to simulate torpedo piles (without wings) following the law of similarity defined by the Froude number. The installation tests by the pile own weight, with and without fluidization, occurred without drop height, with the piles in contact with the surface of the bed. Three diameters of model piles and six masses, four flow rates and saturated sand at two initial relative densities (medium and dense) have been used in this set of experiments. Pullout tests in fluidized and nonfluidized soils were performed immediately, 4, 24 and 48 hours after the installation of the models. The proposed installation methodology proved to be feasible when the fluidization is applied from the surface in sandy soils. The installation depths achieved by fluidization (L/de > 50) were significantly higher than the depths reached by pile own weight (L/de < 5). The geometry of the perturbed zone during model installation by fluidization remained constant and parallel to the shaft in a geometry of about 2de of the pile model, regardless of the applied flow rate and the initial relative density of the soil. Following the laws of dimensional analysis, an expression for the embedment of fluidized piles is derived, showing that the penetration depth is a function of pile weight and geometry, fluidized water jet flow rate and velocity, as well as the soil and fluid properties. Increasing the model mass and fluidized flow rate and decreasing the relative density leads to an increase in the depth reached and the initial speed of installation. The axial load capacity of the models depends on the soil relative density, piles diameter and installation method (with and without fluidization). Regardless the initial relative density, the fluidized soil converged to the same final relative density, near its conditions of critical state. Piles installed in fluidized soil presented gain of axial capacity over time (setup effect) with lower resistance than piles driven in nonfluidized soil.