[pt] GRASP (Greedy Randomized Adaptive Search Procedure)é uma metaeurística de partidas múltiplas usada para obter soluções para problemas de otimização combinatória. Nesse trabalho. A metaheurística GRASP tem sido usada para obter soluções de qualidade para muitos problemas de otimização combinatória. Nesse trabalho é proposta uma metodologia para análise do comportamento da metaheurística GRASP. Também são propostas estratégias de hibridização com o religamento de caminhos. Essas estratégias foram desenvolvidas para o problema de atribuição de três índices (AP3) e para o problema de escalonamento de tarefas conhecido na literatura como job-shop schedulling problem (JSP) e são analisadas de acordo com a metodologia proposta. A metodologia para análise do comportamento do método GRASP pode ser usada para prever a partir da versão seqüencial do algoritmo, como a qualidade da solução do algoritmo implementado em paralelo irá variar. Os algoritmos GRASPs desenvolvidos para AP3 e para JSP foram paralelizados e os resultados são comparados aos resultados obtidos usando a metodologia proposta. / [en] GRASP (Greedy Randomized Adaptive Search Procedure) is a multi-start metaheuristic for combinatorial optimization problems. GRASP has been used to find quality solutions of several combinatorial optimization problems. In this work we describe a methodology for analysis of GRASP. Hybrid strategies of GRASP with path relinking are also proposed. These strategies are studied for the 3-index assignment problem (AP3) and for the job-shop schedulling problem (JSP) and are analyzed according to the methodology proposed. The methodology for analysis of GRASP is used to predict qualitatively how the quality of the solution varies in a parallel independent GRASP, using the data of the GRASP sequential version as input. The GRASPs for the AP3 and for the JSP are parallelized and the computational results are compared to the results obtained using the methodology proposed.

O ambiente de produção abordado neste trabalho é o Job Shop Flexível (JSF), uma generalização do Job Shop (JS). O problema de programação de tarefas, ou jobs, no ambiente JS é classificado por Garey; Johnson e Sethi (1976) como NP-Difícil e o JSF é, no mínimo, tão difícil quanto o JS. O JSF é composto por um conjunto de jobs, cada qual constituído por operações. Cada operação deve ser processada individualmente, sem interrupção, em uma única máquina de um subconjunto de máquinas habilitadas. O principal critério de desempenho considerado é a minimização dos atrasos dos jobs. São apresentados modelos de Programação Linear Inteira Mista (PLIM) para minimizar o atraso total e o instante de término da última operação, o makespan. São propostas novas regras de prioridade dos jobs, além de adaptações de regras da literatura. Tais regras são utilizadas por heurísticas construtivas e são aliadas a estratégias cujo objetivo é explorar características específicas do JSF. Visando aprimorar as soluções inicialmente obtidas, são propostas buscas locais e outros mecanismos de melhoria utilizados no desenvolvimento de três meta-heurísticas de diferentes categorias. Essas meta-heurísticas são: Iterated Local Search (ILS), classificada como meta-heurística de trajetória; Greedy Randomized Adaptive Search (GRASP), meta-heurística construtiva; e Artificial Bee Colony (ABC), meta-heurística populacional recentemente proposta. Esses métodos foram selecionados por alcançarem bons resultados para diversos problemas de otimização da literatura. São realizados experimentos computacionais com 600 instâncias do JSF, permitindo comparações entre os métodos de resolução. Os resultados mostram que explorar as características do problema permite que uma das regras de prioridade propostas supere a melhor regra da literatura em 81% das instâncias. As meta-heurísticas ILS, GRASP e ABC chegam a conseguir mais de 31% de melhoria sobre as soluções iniciais e a obter atrasos, em média, somente 2,24% superiores aos das soluções ótimas. Também são propostas modificações nas meta-heurísticas que permitem obter melhorias ainda mais expressivas sem aumento do tempo de execução. Adicionalmente é estudada uma versão do JSF com operações de Montagem e Desmontagem (JSFMD) e os experimentos realizados com um conjunto de 150 instâncias também indicam o bom desempenho dos métodos desenvolvidos. / The production environment addressed herein is the Flexible Job Shop (FJS), a generalization of the Job Shop (JS). In the JS environment, the jobs scheduling problem is classified by Garey; Johnson and Sethi (1976) as NP-Hard and the FJS is at least as difficult as the JS. FJS is composed of a set of jobs, each consisting of operations. Each operation must be processed individually, without interruption, in a single machine of a subset of enabled machines. The main performance criterion is minimizing the jobs tardiness. Mixed Integer Linear Programming (MILP) models are presented. These models minimize the total tardiness and the completion time of the last operation, makespan. New priority rules of jobs are proposed, as well as adaptations of rules from the literature. These rules are used by constructive heuristics and are combined with strategies aimed at exploiting specific characteristics of FSJ. In order to improve the solutions initially obtained, local searches and other improvement mechanisms are proposed and used in the development of metaheuristics of three different categories. These metaheuristics are: Iterated Local Search (ILS), classified as trajectory metaheuristic; Greedy Randomized Adaptive Search (GRASP), constructive metaheuristic, and Artificial Bee Colony (ABC), recently proposed population metaheuristic. These methods were selected owing to their good results for various optimization problems in the literature. Computational experiments using 600 FJS instances are carried out to allow comparisons between the resolution methods. The results show that exploiting the characteristics of the problem allows one of the proposed priority rules to exceed the best literature rule in about 81% of instances. Metaheuristics ILS, GRASP and ABC achieve more than 31% improvement over the initial solutions and obtain an average tardiness only 2.24% higher than the optimal solutions. Modifications in metaheuristics are proposed to obtain even more significant improvements without increased execution time. Additionally, a version called Disassembly and Assembly FSJ (DAFJS) is studied and the experiments performed with a set of 150 instances also indicate good performance of the methods developed.

O recente crescimento da utilização de tecnologias de automação e eletrônica embarcada em máquinas e implementos agrícolas tem estabelecido uma nova prática na área agrícola. Estas novas práticas relacionadas com a agricultura de precisão (AP) têm demandado a utilização de sensores e redes de comunicação embarcadas para aquisição de dados e controle dos dispositivos em campo. A incompatibilidade entre equipamentos e formatos de dados tornou-se um grande obstáculo. A tendência global é de uso de sistemas padronizados de acordo com a norma ISO 11783 (também conhecida como ISOBUS) nos dispositivos, ou Electronic Control Unit (ECU), utilizados na produção agrícola. No Brasil, essas ferramentas ainda não são largamente aplicadas. O objetivo deste trabalho é sistematizar as informações necessárias dos procedimentos para comunicação de uma ECU do implemento com a ECU de trator de gerenciamento. Focou-se no desenvolvimento dos arquivos padrões necessários e no programa da ECU do implemento, e testes de validação da comunicação dos dispositivos via rede ISO 11873. Estabeleceu-se a relação entre as informações sistematizadas e os dispositivos embarcados em máquinas agrícolas. Os dispositivos embarcados consistem em cinco ECUs interconectadas pela rede ISO 11783. Quatro ECUS estão localizados no tractor: ECU do GPS, Controlador de Tarefas (TC), Terminal Virtual (VT) e ECU do Trator (TECU). A ECU do GPS é responsável pela recepção do sinal do Differencial Global Position System (DGPS) e disponibilização na rede ISO 11783. O TC é responsável pelo gerenciamento da aplicação do mapa de prescrição e pelo controle do implemento. O VT é responsável por monitorar e disponibilizar uma interface gráfica com o operador da máquina. O TECU disponibiliza a velocidade do trator obtida por um sensor de radar. A quinta ECU está localizado no implemento, definido como Working Set Master (WSM), que é responsável por interpretar os comandos das ECUs do trator e integrar o dispositivo mecânico-hidráulico para realização de uma aplicação agrícola. Este trabalho mostrou os requisitos necessários para o desenvolvimento dos arquivos necessários (TaskData.XML e o Device Description Object Pool), as capacidades necessárias para o programa da ECU do Implemento, a validação da comunicação da ECU do Implemento com o TC (ECU do trator de gerenciamento) e comprovou que as informações sistematizadas facilitaram e proporcionaram a implementação de um sistema ISO 11783. Espera-se, que este trabalho possa abrir oportunidades para que a norma ISO 11783 possa ser melhor entendida e ampliar a possibilidade de disponibilizar um número maior de aplicações que envolvem o conceito de AP no Brasil. / The recent growth of automation technology and embedded electronic in agricultural machinery has established a new practice in agriculture. These new practices related to precision agriculture (PA) have demanded the use of sensors and communications embedded networks for data acquisition and control devices in the farm field. The incompatibility between hardware, software and data formats has become a major obstacle. The global trend is to use standardized systems in accordance with ISO 11783 (also known as ISOBUS) in the devices, or Electronic Control Units (ECU), used in agricultural production. In Brazil, these tools are not yet implemented. The purpose of this work is to systemize the information necessary of the procedures for communication among the implement ECU with management tractor ECU. This work focuses standardized files format, the program of the implement ECU and the validation tests of the devices communication via ISO 11873 network. It was established the relation among the systematized information and embedded devices on agricultural machinery. The embedded devices consist in five ECUs connected in the ISO 11783 network. Four ECUs are located in the tractor: GPS ECU, Task Controller (TC), Virtual Terminal (VT) and Tractor ECU (TECU). The GPS ECU is responsible to the Differential Global Positioning System (DGPS) positioning. The TC is responsible to manage the prescription map and to control the implement. The VT is responsible monitor the application. The TECU disposes tractor velocity of a radar sensor. The fifth device located in the implement is Working Set Master (WSM), which is responsible to interpret the commands from the tractors ECUs and integrate the mechanical-hidraulical device instruction for agricultural operation. It was presented how to develop the needed standardized files (TaskData.XML and Device Description Object Pool), the capabilities needed of the implement ECU program, the validation of communication between the implement ECU with the TC (management tractor ECU) and was prove that the information systematized has facilitated and provided the communication. It is expect that this work may open opportunities for the ISO 11783 standard can be better understood and enlarge the possibility of providing a great number of applications involving the concept of AP in Brazil.

O recente crescimento da utilização de tecnologias de automação e eletrônica embarcada em máquinas e implementos agrícolas tem estabelecido uma nova prática na área agrícola. Estas novas práticas relacionadas com a agricultura de precisão (AP) têm demandado a utilização de sensores e redes de comunicação embarcadas para aquisição de dados e controle dos dispositivos em campo. A incompatibilidade entre equipamentos e formatos de dados tornou-se um grande obstáculo. A tendência global é de uso de sistemas padronizados de acordo com a norma ISO 11783 (também conhecida como ISOBUS) nos dispositivos, ou Electronic Control Unit (ECU), utilizados na produção agrícola. No Brasil, essas ferramentas ainda não são largamente aplicadas. O objetivo deste trabalho é sistematizar as informações necessárias dos procedimentos para comunicação de uma ECU do implemento com a ECU de trator de gerenciamento. Focou-se no desenvolvimento dos arquivos padrões necessários e no programa da ECU do implemento, e testes de validação da comunicação dos dispositivos via rede ISO 11873. Estabeleceu-se a relação entre as informações sistematizadas e os dispositivos embarcados em máquinas agrícolas. Os dispositivos embarcados consistem em cinco ECUs interconectadas pela rede ISO 11783. Quatro ECUS estão localizados no tractor: ECU do GPS, Controlador de Tarefas (TC), Terminal Virtual (VT) e ECU do Trator (TECU). A ECU do GPS é responsável pela recepção do sinal do Differencial Global Position System (DGPS) e disponibilização na rede ISO 11783. O TC é responsável pelo gerenciamento da aplicação do mapa de prescrição e pelo controle do implemento. O VT é responsável por monitorar e disponibilizar uma interface gráfica com o operador da máquina. O TECU disponibiliza a velocidade do trator obtida por um sensor de radar. A quinta ECU está localizado no implemento, definido como Working Set Master (WSM), que é responsável por interpretar os comandos das ECUs do trator e integrar o dispositivo mecânico-hidráulico para realização de uma aplicação agrícola. Este trabalho mostrou os requisitos necessários para o desenvolvimento dos arquivos necessários (TaskData.XML e o Device Description Object Pool), as capacidades necessárias para o programa da ECU do Implemento, a validação da comunicação da ECU do Implemento com o TC (ECU do trator de gerenciamento) e comprovou que as informações sistematizadas facilitaram e proporcionaram a implementação de um sistema ISO 11783. Espera-se, que este trabalho possa abrir oportunidades para que a norma ISO 11783 possa ser melhor entendida e ampliar a possibilidade de disponibilizar um número maior de aplicações que envolvem o conceito de AP no Brasil. / The recent growth of automation technology and embedded electronic in agricultural machinery has established a new practice in agriculture. These new practices related to precision agriculture (PA) have demanded the use of sensors and communications embedded networks for data acquisition and control devices in the farm field. The incompatibility between hardware, software and data formats has become a major obstacle. The global trend is to use standardized systems in accordance with ISO 11783 (also known as ISOBUS) in the devices, or Electronic Control Units (ECU), used in agricultural production. In Brazil, these tools are not yet implemented. The purpose of this work is to systemize the information necessary of the procedures for communication among the implement ECU with management tractor ECU. This work focuses standardized files format, the program of the implement ECU and the validation tests of the devices communication via ISO 11873 network. It was established the relation among the systematized information and embedded devices on agricultural machinery. The embedded devices consist in five ECUs connected in the ISO 11783 network. Four ECUs are located in the tractor: GPS ECU, Task Controller (TC), Virtual Terminal (VT) and Tractor ECU (TECU). The GPS ECU is responsible to the Differential Global Positioning System (DGPS) positioning. The TC is responsible to manage the prescription map and to control the implement. The VT is responsible monitor the application. The TECU disposes tractor velocity of a radar sensor. The fifth device located in the implement is Working Set Master (WSM), which is responsible to interpret the commands from the tractors ECUs and integrate the mechanical-hidraulical device instruction for agricultural operation. It was presented how to develop the needed standardized files (TaskData.XML and Device Description Object Pool), the capabilities needed of the implement ECU program, the validation of communication between the implement ECU with the TC (management tractor ECU) and was prove that the information systematized has facilitated and provided the communication. It is expect that this work may open opportunities for the ISO 11783 standard can be better understood and enlarge the possibility of providing a great number of applications involving the concept of AP in Brazil.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-07-31T19:17:25Z No. of bitstreams: 1 JUCELIO SOARES DOS SANTOS - DISSERTAÇÃO PPGCC 2017..pdf: 18900717 bytes, checksum: 52e41e0b5debced99e35a3ffbc382776 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-31T19:17:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JUCELIO SOARES DOS SANTOS - DISSERTAÇÃO PPGCC 2017..pdf: 18900717 bytes, checksum: 52e41e0b5debced99e35a3ffbc382776 (MD5) Previous issue date: 2017-07-07 / Devido à deficiência na prática de rastreio da dislexia nas escolas e à carência de recursos informatizados válidos para tal uso, a presente pesquisa teve como objetivo melhorar a capacidade de triagem de crianças em tarefas preditoras da leitura. Para tanto, foi concebido, desenvolvido e analisado um teste com abordagem de jogo adaptado de um instrumento psicométrico construído e validado no Brasil. O jogo desenvolvido é administrado por um algoritmo de seleção adaptativa de itens e avalia as habilidades de aliteração, segmentação, memória visual e rima por meio da Teoria de Resposta ao Item. O trabalho apresenta um experimento a fim de verificar se a escala proposta, o banco de itens e o algoritmo utilizados consegue distinguir crianças com fraca/forte habilidade em tarefas preditoras da leitura. Como resultado, o jogo permitiu a economia de tempo, facilidade de reprodução, bem como obteve resultados mais precisos da habilidade das crianças, identificando as que possui limitações na leitura. / Due to the deficiency in the practice of screening for dyslexia in schools and the lack of computerized resources valid for the use of such, the present research aimed to improve the capacity for screening children in predictive reading tasks. For that, a test with game approach adapted from a psychometric instrument constructed and validated in Brazil was conceived, developed and analyzed. The developed game is administered by an adaptive selection algorithm and evaluates alliteration, segmentation, visual memory, and rhyming skills through Item Response Theory. This work presents an experiment in order to verify whether a proposed scale, the items bank and the algorithm can distinguish children with weak/strong ability. As a result, the game allowed time savings, reproduction facility, as well as more accurate results of children's abilities, identifying them as having limitations in reading.

O ambiente de produção abordado neste trabalho é o Job Shop Flexível (JSF), uma generalização do Job Shop (JS). O problema de programação de tarefas, ou jobs, no ambiente JS é classificado por Garey; Johnson e Sethi (1976) como NP-Difícil e o JSF é, no mínimo, tão difícil quanto o JS. O JSF é composto por um conjunto de jobs, cada qual constituído por operações. Cada operação deve ser processada individualmente, sem interrupção, em uma única máquina de um subconjunto de máquinas habilitadas. O principal critério de desempenho considerado é a minimização dos atrasos dos jobs. São apresentados modelos de Programação Linear Inteira Mista (PLIM) para minimizar o atraso total e o instante de término da última operação, o makespan. São propostas novas regras de prioridade dos jobs, além de adaptações de regras da literatura. Tais regras são utilizadas por heurísticas construtivas e são aliadas a estratégias cujo objetivo é explorar características específicas do JSF. Visando aprimorar as soluções inicialmente obtidas, são propostas buscas locais e outros mecanismos de melhoria utilizados no desenvolvimento de três meta-heurísticas de diferentes categorias. Essas meta-heurísticas são: Iterated Local Search (ILS), classificada como meta-heurística de trajetória; Greedy Randomized Adaptive Search (GRASP), meta-heurística construtiva; e Artificial Bee Colony (ABC), meta-heurística populacional recentemente proposta. Esses métodos foram selecionados por alcançarem bons resultados para diversos problemas de otimização da literatura. São realizados experimentos computacionais com 600 instâncias do JSF, permitindo comparações entre os métodos de resolução. Os resultados mostram que explorar as características do problema permite que uma das regras de prioridade propostas supere a melhor regra da literatura em 81% das instâncias. As meta-heurísticas ILS, GRASP e ABC chegam a conseguir mais de 31% de melhoria sobre as soluções iniciais e a obter atrasos, em média, somente 2,24% superiores aos das soluções ótimas. Também são propostas modificações nas meta-heurísticas que permitem obter melhorias ainda mais expressivas sem aumento do tempo de execução. Adicionalmente é estudada uma versão do JSF com operações de Montagem e Desmontagem (JSFMD) e os experimentos realizados com um conjunto de 150 instâncias também indicam o bom desempenho dos métodos desenvolvidos. / The production environment addressed herein is the Flexible Job Shop (FJS), a generalization of the Job Shop (JS). In the JS environment, the jobs scheduling problem is classified by Garey; Johnson and Sethi (1976) as NP-Hard and the FJS is at least as difficult as the JS. FJS is composed of a set of jobs, each consisting of operations. Each operation must be processed individually, without interruption, in a single machine of a subset of enabled machines. The main performance criterion is minimizing the jobs tardiness. Mixed Integer Linear Programming (MILP) models are presented. These models minimize the total tardiness and the completion time of the last operation, makespan. New priority rules of jobs are proposed, as well as adaptations of rules from the literature. These rules are used by constructive heuristics and are combined with strategies aimed at exploiting specific characteristics of FSJ. In order to improve the solutions initially obtained, local searches and other improvement mechanisms are proposed and used in the development of metaheuristics of three different categories. These metaheuristics are: Iterated Local Search (ILS), classified as trajectory metaheuristic; Greedy Randomized Adaptive Search (GRASP), constructive metaheuristic, and Artificial Bee Colony (ABC), recently proposed population metaheuristic. These methods were selected owing to their good results for various optimization problems in the literature. Computational experiments using 600 FJS instances are carried out to allow comparisons between the resolution methods. The results show that exploiting the characteristics of the problem allows one of the proposed priority rules to exceed the best literature rule in about 81% of instances. Metaheuristics ILS, GRASP and ABC achieve more than 31% improvement over the initial solutions and obtain an average tardiness only 2.24% higher than the optimal solutions. Modifications in metaheuristics are proposed to obtain even more significant improvements without increased execution time. Additionally, a version called Disassembly and Assembly FSJ (DAFJS) is studied and the experiments performed with a set of 150 instances also indicate good performance of the methods developed.