Orientador: Ruben Augusto Romero Lazaro / Resumo: Este trabalho apresenta uma proposta baseada na meta-heurística Busca Tabu, chamada de Busca Tabu Reformulada para resolver o problema de operação ótima dos sistemas de distribuição, utilizando uma estratégia integrada de reconfiguração e alocação de bancos de capacitores fixos e chaveados para obter a topologia radial que apresente o menor custo de operação. Para encontrar a topologia radial inicial foi aplicado o algoritmo de Prim, em que foi obtida uma solução reconfigurada, e essa solução encontrada foi submetida à uma heurística para alocação de capacitores fixos e chaveados. A proposta de solução inicial é submetida ao algoritmo de Busca Tabu Reformulada que utiliza uma vizinhança que considera como solução vizinha uma topologia vizinha da topologia radial corrente e com a proposta de alocação de bancos de capacitores modificada. Como proposta da metodologia Busca Tabu Reformulada o procedimento é repetido até um critério de parada definido. Todos os programas foram escritos em linguagem FORTRAN 77. Os algoritmos propostos foram testados com os sistemas de 33, 70, 84 e 136 barras. / Abstract: This paper presents a proposal based on the Tabu Search metaheuristic called Tabu Search Reformulated to solve the problem of optimal operation of the distribution systems, using an integrated strategy of reconfiguration and allocation of fixed and switched capacitor banks to obtain the radial topology which presents the lowest operating cost. To find the initial radial topology the Prim algorithm was applied, in which a reconfigured solution was obtained, and this solution was submitted to a heuristic for the allocation of fixed and switched capacitors. The initial solution proposal is submitted to the Reformulated Tabu Search algorithm that uses a neighborhood that considers as neighbor solution a neighboring topology of the current radial topology and with the proposed allocation of modified capacitor banks. As a proposal of the Tabu Search Reformulated methodology, the procedure is repeated up to a defined stop criterion. All the programs were written in FORTRAN 77 language. The proposed algorithms were tested with the 33, 70, 84 and 136-node systems. / Mestre

Le problème de somme coloration minimum (MSCP) et le problème de coloration de bande passante (BCP) sont deux généralisations importantes du problème de coloration des sommets classique avec de nombreuses applications dans divers domaines, y compris la conception de circuits imprimés, la planication, l’allocation de ressource, l’affectation de fréquence dans les réseaux mobiles, etc. Les problèmes MSCP et BCP étant NP-difficiles, les heuristiques et métaheuristiques sont souvent utilisées en pratique pour obtenir des solutions de bonne qualité en un temps de calcul acceptable. Cette thèse est consacrée à des métaheuristiques hybrides pour la résolution efcace des problèmes MSCP et BCP. Pour le problème MSCP, nous présentons deux algorithmes mémétiques qui combinent l’évolution d’une population d’individus avec de la recherche locale. Pour le problème BCP, nous proposons un algorithme hybride à base d’apprentissage faisant coopérer une méthode de construction “informée” avec une procédure de recherche locale. Les algorithmes développés sont évalués sur des instances biens connues et se révèlent très compétitifs par rapport à l’état de l’art. Les principaux composants des algorithmes que nous proposons sont également analysés. / The minimum sum coloring problem (MSCP) and the bandwidth coloring problem (BCP) are two important generalizations of the classical vertex coloring problem with numerous applications in diverse domains, including VLSI design, scheduling, resource allocation and frequency assignment in mobile networks, etc. Since the MSCP and BCP are NP-hard problems, heuristics and metaheuristics are practical solution methods to obtain high quality solutions in an acceptable computing time. This thesis is dedicated to developing effective hybrid metaheuristic algorithms for the MSCP and BCP. For the MSCP, we present two memetic algorithms which combine population-based evolutionary search and local search. An effective algorithm for maximum independent set is devised for generating initial solutions. For the BCP, we propose a learning-based hybrid search algorithm which follows a cooperative framework between an informed construction procedure and a local search heuristic. The proposed algorithms are evaluated on well-known benchmark instances and show highly competitive performances compared to the current state-of-the-art algorithms from the literature. Furthermore, the key issues of these algorithms are investigated and analyzed.

Neste trabalho é proposta uma nova técnica de solução para resolver o problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão estático através da introdução da tomada de decisão fuzzy. Na técnica apresentada neste trabalho, a tomada de decisão fuzzy é aplicada para o desenvolvimento de um algoritmo heurístico construtivo. O sistema fuzzy é utilizado para contornar alguns problemas críticos das heurísticas que utilizam o índice de sensibilidade como guia para inserção de novas linhas. A heurística apresentada nesse trabalho é baseada na técnica dividir para conquistar. Verificou-se que a deficiência das heurísticas construtivas é decorrente da decisão de inserir novas linhas baseada em valores não seguros encontrados através da solução do modelo utilizado. Para contornar tal deficiência, sempre que surgirem valores não seguros divide-se o problema original em dois subproblemas, um que analisa a qualidade da resposta para o caso em que a linha é inserida e outro para verificar a qualidade da resposta para o caso em que a linha não é inserida. A tomada de decisão fuzzy é utilizada para decidir sobre quando dividir o problema em dois novos subproblemas. Utilizou-se o modelo cc com a estratégia de Villasana-Garver-Salon para realizar a modelagem da rede elétrica para os problemas da expansão de sistemas de transmissão aqui propostos. Ao serem realizados testes em sistemas de pequeno, médio e grande portes certificou-se que o método pode encontrar a solução ótima de sistemas de pequeno e médio portes. Porém, a solução ótima dos sistemas de grande porte testados não foi encontrada. Para melhorar a qualidade da solução encontrada utilizou, em uma segunda fase, a metaheurística busca tabu. A busca tabu utiliza o modelo cc. Os resultados se mostraram bastante promissores. Os testes foram realizados em alguns sistemas reais brasileiros e com o sistema real colombiano. / A new solution technique to solve the long-term static transmission expansion planning (TEP) problem based on fuzzy decision making is proposed. The technique applies the concepts of fuzzy decision making in a constructive heuristic algorithm. The fuzzy system is used to circumvent some critical problems of heuristics that use sentivity indices as a guide for insertion and construction of new lines. The heuristic algorithm proposed in this work is based on the divide and conquer technique. It has been verified that the deficiency of the constructive heuristics is due to the decision of inserting new lines based only on information given by the index, which usually is calculated from a relaxed mathematical representation of the problem and can become less accurate during the solution process. In order to be able to deal with such problem, whenever the quality of the index decreases, the original problem is divided into two sub-problems: one examines the quality of the solution when the transmission line indicated by the sensitivity index is inserted and the other subproblem checks the opposite. Fuzzy decision-making is used to decide the moment to divide the problem into two subproblems based on other information. The hybrid linear model is used to model the long-term transmission expansion planning problem and is used in the proposed algorithm. Tests was done with systems of small-term, medium-term and long-term. The optimal solution of small-term and medium-term was foundo using just the construtive heuristic algorithm with fuzzy decision-making. To deal with long-term systems was used the solutions of the construtive heuristic algorithm with fuzzy decision-making to init a tabu search. The tabu search uses the dc model. The results are very promising. The test was done with some real brazilian systems and with the real colombian system.

Orientador: Jose Roberto Sanches Mantovani / Resumo: Neste trabalho, propõe-se uma nova metodologia para abordar de forma integrada os problemas de restauração automática e sequenciamento de operação de abertura e fechamento de chaves em redes de distribuição de grande porte. Na literatura os problemas de restauração e sequência de chaveamentos são normalmente considerados de forma separada e sequencial, em que o resultado do algoritmo de restauração é o dado de entrada para o algoritmo que gera a sequência de chaveamento. A inconsistência com esta abordagem é que não necessariamente o resultado convencional do algoritmo de restauração (conjunto de chaves que devem ser manobradas), é o melhor dado de entrada para o algoritmo que elabora o sequenciamento ótimo de abertura/fechamento das chaves. Isso porque quando ambos os problemas são resolvidos separadamente, eles possuem funções objetivos diferentes. O problema de restauração tem por objetivo minimizar a quantidade de carga desconectada com o menor número de chaveamentos possíveis, enquanto que o problema de sequenciamento de chaves tem o objetivo de reduzir a energia não suprida no sistema durante um evento de falta permanente. Uma nova abordagem baseada na meta-heurística de Busca Tabu com Vizinhança Variável Reativa é proposta para explorar o espaço de busca do problema em análise, simultaneamente com uma nova heurística para gerar a sequência de chaveamento em sistemas de grande porte com milhares de nós de carga. A existência em operação na rede de controle de equipament... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, a new methodology is proposed to address, in an integrated approach, the automatic restoration problem and the switching sequence problem for large scale distribution networks. In the literature, the restoration and switching sequence problems are usually addressed separately and sequentially. Thus, the result of the distribution restoration algorithm is the initial data for the switching sequence algorithm. The inconsistency with this approach is that, not necessarily the conventional result of the restoration algorithm (a set of switches to be maneuvered) is the best initial data for the switching sequence algorithm. It is explained by the fact that both problems have different objective functions. The distribution restoration problem aims to minimize the amount of disconnected load with the fewest number of possible switching, whereas the switching sequence problem aims to minimize the energy not supplied in the network after a permanent fault. A new approach based on the Tabu Search with Reactive Variable Neighborhood meta-heuristic is proposed to explore the search space of the problem, along with a new heuristic to generate the switching sequence in large size distribution systems with thousands of load buses. The presence of voltage control devices, as switched capacitors and voltage regulators, are considered to improve the quality of solutions. The presence of distributed generation with black start capability is also considered. The cold load pick up c... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Made available in DSpace on 2015-03-05T13:56:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho tem como objetivo a geração de um modelo de escalonamento aplicado ao Jobshop Scheduling Problem num Sistema de Manufatura Flexível que considera o tempo total de produção (makespan), o tempo total de atraso, o tempo total parado e o tempo total ocioso.O modelo proposto é composto por: (a) uma função objetivo que reflete, através de suas variáveis de decisão e seus pesos respectivos, as estratégias de otimização, e de (b) uma arquitetura que está dividida em cinco fases. O modelo utilizou o algoritmo Busca Tabu que,através de duas estratégias de geração de vizinhanças, busca a otimização da função objetivo. A arquitetura do modelo baseia-se na extração da demanda de produção, na Tecnologia de Grupo, nas Regras de Despacho, no Algoritmo Busca Tabu e na gravação do plano de produção, para tratar os Problemas de Seleção de Partes (Famílias de Partes) e do Escalonamento. Foram realizados, através de um estudo de caso, diversos experimentos que possibilitaram a comparação de estratégias de otimiza / This paper has the aim of generating a scheduling model applied to Job-shop Scheduling Problem in Flexible Manufacturing System, which considers the makespan, total tardiness time, total stop time, total idle time. The model proposed is composed for: (a) an objective function that reflects, through its variables of decision and its weights, the optimization strategies, and (b) arquitecture that is divided in five phases. The model used the Tabu Search algorithm which, through two strategies neighborhoods generation, searching the objective function optimization. The model architecture is based on extraction of production demand, in the Group Technology, in the Dispatching Rules, in the Tabu Search algorithm and save production plan, to deal the Part Selections (Part Families) and Scheduling Problems.Through a study of case, it has been realized several experiments which makes it possible the comparison of optimization strategies and real scheduling, and which proves conflicts in decision variables. For mo

Made available in DSpace on 2015-03-05T13:58:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1 / Universidade do Vale do Rio dos Sinos / Neste trabalho é abordado o Problema de Escalonamento em um job shop, considerando restrições de datas de entrega, turnos de produção e tempo de setup entre operações. Considera-se um ambiente de Sistema de Manufatura flexível, que dado ao alto nível de automação, permite a previsibilidade dos processos de carregamento dos recursos à área de processamento. O problema foi modelado através de uma Função Objetivo fn composta de três variáveis de decisão. A importância da contribuição de cada variável para o valor de fn é gerida pela atribuição de valores aos pesos associados às variáveis. Na abordagem proposta, são utilizadas técnicas de Tecnologia de Grupo e Busca Tabu. O modelo implementado é uma modificação da técnica i TSAB, proposta por Nowicki e Smutnicki, a qual apresenta bons resultados no tratamento do Problema de Escalonamento em um job shop PEJS clássico. A consideração das restrições adicionais ao PEJS aumenta a complexidade do modelo implementado, porém, deixa o problema mais próximo da realidade. / In this work the Job Shop Scheduling Problem is studied, considering due dates, production turns and tooling constraints. This problem is applied in a Flexible Manufacturing System, which possesses high degree of automation, allowing previsibility in the processes of loading and unloading jobs on the machines. The problem is modeled through a objective function fn composed by three weighted decision variables. The importance of each variable in the fn final value is managed through assignment of values to the weights of these variables. In the proposed approach, it was used Group Technology and Tabu Search techniques. The implemented model is a modification of the i TSAB technique, proposed by Nowicki and Smutniki. The consideration of adicional constraints in the Job Shop Scheduling Problem increases the complexity of the implementation, otherwise, makes the problem closer to the industrial reality. The model was validated using benchmark instances, in which the data from the addional constraints were added.

Made available in DSpace on 2015-03-05T13:59:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 27 / Nenhuma / As escalas de tripulações em companhias aéreas é um fator importante na logística de operações dessas empresas e um problema interessante para a aplicação de Pesquisa operacional. Os custos com tripulantes no transporte aéreo são extremamente altos, superiores a 20% dos custos de operações das empresas. Diante desse contexto, este trabalho vem abordar o problema de rotações de tripulações em empresas aéreas. Uma rotação de tripulação – crew pairings – é uma seqüência de etapas ou segmentos de vôo que começam e terminam em uma base domiciliar de tripulantes. O objetivo deste planejamento é encontrar um subconjunto dessas rotações com custo mínimo e que cubra todas as etapas de vôo na programação da empresa atendendo as restrições inerentes ao problema. O trabalho desenvolveu uma solução para o problema com um modelo set covering/set partitioning, primeiramente, promovendo, uma solução inicial viável que foi aplicada, numa segunda etapa, a um processo de otimização utilizando a meta-heurística Busca Tabu e jan / The flight scheduling crews in airliners are an important factor in logistic of operations of a these companies and interesting problem for the application of Operational Research. The costs with crew members in the air transportation are extremely high, superior 20% of the costs of operations of the companies. So, this study presents an approach of the crew pairing problem in airlines. The objective of this planning is to find a subgroup of these pairings with minimum cost and that it covers all the flight legs in the programming of the airliners taking care of the inherent restrictions to the problem. The solution for the problem implemented a set covering/set partitioning model, first, promoting, a viable initial solution that was applied, in one second stage, to optimize process using the meta-heuristic Tabu Search and time windows. The results had disclosed values satisfactory, demonstrating solutions that, compared with the real solution, had promoted minimization indices superior 70%. The validation

Submitted by CARLA MARIA GOULART DE MORAES (carlagm) on 2015-04-01T18:43:13Z No. of bitstreams: 1 CristianoGalafassi.pdf: 2977122 bytes, checksum: 5d851dbaf2aea5f9599c6ce44fa55ba0 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-01T18:43:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CristianoGalafassi.pdf: 2977122 bytes, checksum: 5d851dbaf2aea5f9599c6ce44fa55ba0 (MD5) Previous issue date: 2011 / CNPQ – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este trabalho aborda o Problema de Roteamento de Veículos Capacitado com Janelas de Tempo, onde devem ser atendidas as restrições de capacidade do veículo e as janelas de tempo de atendimento do cliente. Para resolver tal problema serão utilizadas as metaheurísticas Busca Tabu e Algoritmos Genéticos, além do desenvolvimento de um Algoritmo Híbrido baseado nas duas metaheurísticas. Busca-se contribuir com o desenvolvimento de um Algoritmo Híbrido focado no Problema de Roteamento de Veículos que utilize o poder de intensificação da Busca Tabu e o poder de diversificação do Algoritmo Genético, objetivando a obtenção de soluções de boa qualidade sem comprometer o tempo computacional. Nos experimentos, no que tange a Busca Tabu, analisa-se o processo de busca da através da variação do tamanho da Lista Tabu e do número máximo de iterações sem melhora do valor da função objetivo, como critério de parada, aplicados a uma política de intensificação. Para o Algoritmo Genético, é analisada a influência e o comportamento da busca com base em três operadores de cruzamento aplicados a duas políticas de elitismo. Ainda assim, para o Algoritmo Híbrido, analisa-se o impacto do tamanho da Lista Tabu e das taxas de Mutação e Cruzamento. Por fim, os resultados obtidos são comparados com os melhores métodos heurísticos encontrados na literatura e com métodos exatos, onde o Algoritmo Híbrido mostra-se robusto, obtendo soluções ótimas para diversas instancias de problemas. / This paper approaches the Capacitated Vehicle Routing Problem with Time Windows, which must obey the restrictions on vehicle capacity and time windows for customer service. To solve this problem will be used two metaheuristics, Tabu Search and Genetic Algorithms, and are developed an hybrid algorithm based on this two metaheuristics. The aim is to contribute with the development of a Hybrid Algorithm focused on Vehicle Routing Problem that uses the Tabu Search intensification power and the Genetic Algorithms diversification power, in order to obtain good quality solutions without compromising the computational time. In the experiments, with respect to Tabu Search, we analyze the search process by varying the size of the Tabu List and the maximum number of iterations without improvement in objective function value, such as stopping criterion, applied to an intensification policy. For the genetic algorithm are analyzed the influence and the search behavior on the basis of three crossover operators, applied to two elitism policies. Still, for the hybrid algorithm, we analyze the impact of the Tabu List size and rates of mutation and crossover. Finally, the results are compared with the best heuristics in the literature and with exact methods, where the Hybrid Algorithm shows robust, getting several optimal solutions.

Neste trabalho é proposta uma nova técnica de solução para resolver o problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão estático através da introdução da tomada de decisão fuzzy. Na técnica apresentada neste trabalho, a tomada de decisão fuzzy é aplicada para o desenvolvimento de um algoritmo heurístico construtivo. O sistema fuzzy é utilizado para contornar alguns problemas críticos das heurísticas que utilizam o índice de sensibilidade como guia para inserção de novas linhas. A heurística apresentada nesse trabalho é baseada na técnica dividir para conquistar. Verificou-se que a deficiência das heurísticas construtivas é decorrente da decisão de inserir novas linhas baseada em valores não seguros encontrados através da solução do modelo utilizado. Para contornar tal deficiência, sempre que surgirem valores não seguros divide-se o problema original em dois subproblemas, um que analisa a qualidade da resposta para o caso em que a linha é inserida e outro para verificar a qualidade da resposta para o caso em que a linha não é inserida. A tomada de decisão fuzzy é utilizada para decidir sobre quando dividir o problema em dois novos subproblemas. Utilizou-se o modelo cc com a estratégia de Villasana-Garver-Salon para realizar a modelagem da rede elétrica para os problemas da expansão de sistemas de transmissão aqui propostos. Ao serem realizados testes em sistemas de pequeno, médio e grande portes certificou-se que o método pode encontrar a solução ótima de sistemas de pequeno e médio portes. Porém, a solução ótima dos sistemas de grande porte testados não foi encontrada. Para melhorar a qualidade da solução encontrada utilizou, em uma segunda fase, a metaheurística busca tabu. A busca tabu utiliza o modelo cc. Os resultados se mostraram bastante promissores. Os testes foram realizados em alguns sistemas reais brasileiros e com o sistema real colombiano. / A new solution technique to solve the long-term static transmission expansion planning (TEP) problem based on fuzzy decision making is proposed. The technique applies the concepts of fuzzy decision making in a constructive heuristic algorithm. The fuzzy system is used to circumvent some critical problems of heuristics that use sentivity indices as a guide for insertion and construction of new lines. The heuristic algorithm proposed in this work is based on the divide and conquer technique. It has been verified that the deficiency of the constructive heuristics is due to the decision of inserting new lines based only on information given by the index, which usually is calculated from a relaxed mathematical representation of the problem and can become less accurate during the solution process. In order to be able to deal with such problem, whenever the quality of the index decreases, the original problem is divided into two sub-problems: one examines the quality of the solution when the transmission line indicated by the sensitivity index is inserted and the other subproblem checks the opposite. Fuzzy decision-making is used to decide the moment to divide the problem into two subproblems based on other information. The hybrid linear model is used to model the long-term transmission expansion planning problem and is used in the proposed algorithm. Tests was done with systems of small-term, medium-term and long-term. The optimal solution of small-term and medium-term was foundo using just the construtive heuristic algorithm with fuzzy decision-making. To deal with long-term systems was used the solutions of the construtive heuristic algorithm with fuzzy decision-making to init a tabu search. The tabu search uses the dc model. The results are very promising. The test was done with some real brazilian systems and with the real colombian system.

Le covoiturage se présente comme une solution de transport alternative qui vient soigner l’image environnementale, économique et sociétale de la voiture personnelle. Le problème du covoiturage dynamique consiste à élaborer en temps réel des tournées de véhicules optimisés, afin de répondre au mieux aux demandes instantanées de transport.C’est dans ce cadre que s’inscrivent nos travaux où l’optimisation et le temps réel sont les maître-mots. Étant donné la complexité exponentielle du problème, nous optons pour des méthodes approximatives pour le résoudre. Nous présentons notre première contribution en proposant une métaheuristique basée sur la recherche tabou. L'algorithme utilise un système de mémoire explicite et plusieurs stratégies de recherches développées pour éviter le piégeage par des optimums locaux. Ensuite, nous introduisons notre deuxième contribution qui se présente sous la forme d’une approche évolutionnaire supportée par un codage dynamique et basée sur des opérateurs génétiques contrôlés. La complexité exponentielle du problème nous amène à dévoiler notre troisième méthodologie, en proposant une approche évolutionnaire originale dans laquelle les chromosomes sont définis comme des agents autonomes et intelligents. Grâce à un protocole de négociation puissant, les Agents Chromosomes gèrent les opérateurs génétiques et orientent la recherche afin de trouver des solutions optimales dans un temps de calcul réduit. Dans la perspective d’une meilleure combinaison entre le covoiturage et les autres modes de transport, nous concevons un système baptisé DyCOS, intégrant nos approches et applications dédiées à la résolution du problème du covoiturage dynamique. / Carpooling is presented as an alternative transport solution that comes treat environmental image, economic and societal personal car. The dynamic carpooling problem is to develop real-time optimized touring vehicles to better respond to the instantaneous transport demands.Our work belongs within this context, where optimization and real time are the key words. Given the exponential complexity of the dynamic ridematching problem, we opt for the approximate methods to solve it. We present our first contribution by proposing a metaheuristic based on the multi-criteria tabu search. The proposed algorithm employs an explicit memory system and several searching strategies developed to avoid the entrapment by local solutions. Afterward, we introduce our second contribution which is in the form of an evolutionary approach supported by a dynamic coding and based on controlled genetic operators. However, the exponential complexity of the problem leads us to consider that a simple metaheuristics is not sufficient to solve effectively the problem of dynamic ridematching. It is with this in mind that we are unveiling our third solving methodology by developing an original evolutionary approach in which chromosomes are defined as autonomous and intelligent agents. Thanks to an accurate protocol negotiation, the Chromosomes Agents can control the genetic operators and guide search for finding optimal solutions within a reasonable period of time. With the prospect of a better combination between carpooling and other modes of transport, we design a system called DyCOS, integrating our approaches and applications dedicated to solving the problem of dynamic ridesharing.