Uma série de problemas de filas em sistemas de transportes com picos de tráfego, ou um número finito de elementos no sistema, são usualmente representados pelo modelo de fonte infinita, dadas as dificuldades de utilização do modelo exato de fonte finita. Este trabalho apresenta uma solução alternativa baseada no cálculo de um limitante superior para as probabilidades de equilíbrio do modelo exato de fonte finita, e compara as medidas de desempenho dos sistemas calculadas pelos dois modelos. Mostra-se que para índices de congestionamento menores que um, as diferenças entre estas medidas são tanto menores quanto menor for este índice. A partir destes resultados, compara-se as medidas de desempenho do modelo aproximado proposto com as do modelo de população infinita, para diferentes tamanhos de população e números de servidores. Conclui-se que os modelos conduzem a resultados numéricos muito próximos para uma ampla variação do índice de congestionamento, e que estes resultados são tão melhores quanto maior for o número de servidores no sistema e o número de elementos na população. São também apresentados três estudos de casos comparando os resultados induzidos pelos modelos exato, proposto e usual de fonte infinita, que ilustram a aplicabilidade prática dos resultados deste trabalho em sistemas de transportes. / A set of stochastic queueing problems in transportation systems with traffic peaks, or a finite number of elements in the system, are usually represented by the infinite source model, due to the difficulties of applying the exact finite source model. This study presents an alternative solution based on the upper bound values of the equilibrium probabilities of the exact finite source model, and compares the performance measurements of the two models. It is shown that for congestion factors below one, the smaller the value of the congestion factor, the smaller is the difference between the models. Based on this results the measures of performance of the proposed aproximate model are compared with the results of the usual infinite source model for different population sizes and number of servers. It is concluded that the models lead to very close numerical results for a wide range of congestion factors of the system and that these results are the better the larger is the number of servers and the number of elements in the system. Three case studies ilustrating the pratical applicability of the results of this study to transportation systems are also presented.

Orientador: Nunzio Marco Torrisi / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciências da Computação, 2014

O modelo de fila M/M/n+G pode ser usado para descrever o comportamento de uma Central de Atendimento. Nesse modelo as chegadas são Poisson com taxa lambda, o atendimento é exponencialmente distribuído com taxa mi, há n atendentes e os tempos de paciência dos clientes têm distribuição geral. A espera do usuário em fila não pode ultrapassar um tempo (paciência) que tem distribuição G e, se isto ocorrer, ele abandona o sistema. Mandelbaum e Zeltyn [2004] mostraram que existe uma relação linear entre o tempo médio de permanência na fila e a probabilidade de abandono nesses modelos quando a paciência é exponencialmente distribuída. No presente trabalho, estudamos essa relação no caso de distribuiçãao de paciência do tipo mista (com partes discreta e contínua), em que buscamos representar a reação dos usuários às mensagens gravadas reproduzidas periodicamente para aqueles que estão esperando atendimento. Utilizamos duas distribuições de paciência: Exponencial Mista e Uniforme Mista e percebemos que não há uma relação linear entre o tempo médio de espera na fila e a probabilidade de abandono. Observamos que para uma mesma taxa de chegada, o tempo médio de espera na fila é menor para a distribuição de paciência mista quando comparada com a Exponencial ou Uniforme de mesmos parâmetros. Analisamos o que ocorre com essa relação quando alteramos a distribuição do atendimento e percebemos que ela é mais afetada pela média e pelo coeficiente de variação do que pela particular distribuição escolhida para o tempo de serviço. / The M/M/n+G queueing model can be used to describe the behavior of a Call Center. This model has Poisson arrivals with rate lambda, service times are exponentially distributed with rate mi, n agents and the client´s patience time has general distribution. The waiting in line could not exceed a time (patience) which has distribution G, and if it occurs, the client leaves the system. In this models, Mandelbaum and Zeltyn [2004] showed that there is a linear relationship between average waiting time in queue and the probability of abandonment if the distribution of patience is Exponencial. In this work, we study this relationship in the case of patience with mixed distribution (which has discret and continuous parts). Through mixed distributions we try to represent the user´s reaction to recorded messages reproduced periodically when they are waiting for service. We have used Mixed Exponencial and Mixed Uniform distributions and, in both of them, there is not a linear relationship between average waiting time in queue and the probability of abandonment. We observe that for the same arrival rate, the average waiting time in line for mixed distribution is smaller than Exponencial or Uniform distributions with the same parameters. Also, we study the effect on waiting time and abandonment of different distributions of service and we observe that it is more affected by the coeficient of variation and average that by the particular distribution chosen for service.

Este trabalho estuda medidas de desempenho aproximadas em centrais de atendimento, apresentadas pelo modelo M/G/s/r+G. As aproximações são calculadas a partir do modelo M/M/s/r+M(n). Os resultados foram extendidos para o caso de mais de um tipo de cliente, apresentado pelo modelo M/Mi/s/r+Mi(n). Para dois casos particulares com 2 tipos de clientes, as aproximações citadas foram avaliadas numericamente e comparadas com os resultados de referência obtidos através de simulação. Os resultados aproximados comprovam que a aproximação é bastante satisfatória. / We study approximations for performance measures of call centers, represented by M/G/s/r+G queueing model. We use the measures computed in the M/M/s/r+M(n) queueing model. The results were extended for more then one type of customer, represented by M/Mi/s/r+Mi(n) queueing model. For two particular cases with two types of customers, the mentioned approaches were numerically evaluated and compared with the results of reference obtained by simulation. The approximate results show that the approach is quite satisfactory.

Uma série de problemas de filas em sistemas de transportes com picos de tráfego, ou um número finito de elementos no sistema, são usualmente representados pelo modelo de fonte infinita, dadas as dificuldades de utilização do modelo exato de fonte finita. Este trabalho apresenta uma solução alternativa baseada no cálculo de um limitante superior para as probabilidades de equilíbrio do modelo exato de fonte finita, e compara as medidas de desempenho dos sistemas calculadas pelos dois modelos. Mostra-se que para índices de congestionamento menores que um, as diferenças entre estas medidas são tanto menores quanto menor for este índice. A partir destes resultados, compara-se as medidas de desempenho do modelo aproximado proposto com as do modelo de população infinita, para diferentes tamanhos de população e números de servidores. Conclui-se que os modelos conduzem a resultados numéricos muito próximos para uma ampla variação do índice de congestionamento, e que estes resultados são tão melhores quanto maior for o número de servidores no sistema e o número de elementos na população. São também apresentados três estudos de casos comparando os resultados induzidos pelos modelos exato, proposto e usual de fonte infinita, que ilustram a aplicabilidade prática dos resultados deste trabalho em sistemas de transportes. / A set of stochastic queueing problems in transportation systems with traffic peaks, or a finite number of elements in the system, are usually represented by the infinite source model, due to the difficulties of applying the exact finite source model. This study presents an alternative solution based on the upper bound values of the equilibrium probabilities of the exact finite source model, and compares the performance measurements of the two models. It is shown that for congestion factors below one, the smaller the value of the congestion factor, the smaller is the difference between the models. Based on this results the measures of performance of the proposed aproximate model are compared with the results of the usual infinite source model for different population sizes and number of servers. It is concluded that the models lead to very close numerical results for a wide range of congestion factors of the system and that these results are the better the larger is the number of servers and the number of elements in the system. Three case studies ilustrating the pratical applicability of the results of this study to transportation systems are also presented.

O transporte aéreo e a indústria de sistemas de defesa foram setores pioneiros na utilização de sistemas computacionais críticos, incrementando os níveis de automação nas atividades de controle do espaço aéreo. Com o crescimento desses setores, verificado pela expansão dos números de vôos, volumes de cargas e usuários, assim como pela ampliação e diversidade das operações militares, os sistemas de controle têm assumido maior complexidade técnica, introduzindo novos recursos de automação ou facilidades adicionais de apoio para funções exercidas manualmente. Essa situação tem ampliado a dependência dos serviços prestados, relativamente à disponibilidade dos sistemas computacionais. Diretrizes de projeto e procedimentos operacionais são estabelecidos para manter os níveis de segurança nos casos de falha, no entanto a disponibilidade torna-se parâmetro crítico, na medida em que algumas falhas podem afetar a eficiência nominal da prestação dos serviços. Nesse cenário, este trabalho propõe um modelo para avaliação da disponibilidade de sistemas de controle do espaço aéreo, a partir de recursos de análises da teoria de filas. Inicialmente é citado um modelo geral para análise de disponibilidade de data centers. Em seguida, é apresentada uma extensão do modelo geral para análise da disponibilidade em sistemas de controle do espaço aéreo. Para isso, considerou-se a intervenção humana existente nessa atividade, cujas decisões de controle são exercidas por operadores qualificados (controladores), tanto nas atividades inerentes ao serviço de controle, quanto nos casos de degradação, nos quais os operadores ou técnicos de manutenção assumem alguma tarefa de reparo, decorrente da eventual indisponibilidade de funções do sistema. / Due to the growth in airspace utilization, which can be verified both in terms of the expansions in aerial movements, airports and volumes of transported passengers and cargo, as well as in terms of the expansion of military operations demands and diversity, airspace control activities have been increasing their technical complexity, introducing new features into the existent automation systems or creating additional resources for the automation of some functions previously performed by human operators. This situation has increased the dependence on the availability of the computer systems involved in the services provided by control centers. Project directives and operational procedures are established in order to maintain the safety integrity levels of the systems, in case any failure occurs. However, the availability becomes a critical parameter, once failure events can force an undesirable state of degraded operation, jeopardizing the nominal capacity of the services being performed through any controlled airspace. In this scenario, this work presents an availability model for the computer systems used in airspace control centers, based on analysis from queuing theory. A general model is first presented, referencing a case study that describes the use of queuing models to access the availability of generic data centers. Further considerations are introduced to extend this general model in order to propose its application for the specific computer systems used in airspace control centers, where operational control relies on human activities. In this case, system operation involves intensive use of human-machine interfaces (HMI), for the regular control services provided, and additional technical or operational maintenance activities, occasionally imposed to repair a momentary loss of any function of the system.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-02-15T08:18:36Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 975311 bytes, checksum: 2370ab5f5a769402c498fc4adcc292cb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-15T08:18:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 975311 bytes, checksum: 2370ab5f5a769402c498fc4adcc292cb (MD5) Previous issue date: 2015-09-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O provimento de segurança pública é uma questão de grande relevância na administração pública e que interfere diretamente na qualidade de vida das pessoas. Dentre vários fatores que podem tornar uma sociedade mais ou menos segura, está a boa organização e o uso das forças policiais. Este trabalho apresenta uma abordagem computacional baseada em técnicas de Pesquisa Operacional para o problema de alocação de forças policiais em uma área urbana. Tal problema consiste em determinar onde unidades policiais, a pé ou em algum veículo, devem ser posicionadas de forma a prover uma cobertura eficiente de uma área, de acordo com critérios pré-determinados. São apresentados dois modelos matemáticos para descrever o problema. O primeiro é um modelo determinístico baseado no modelo de cobertura máxima gradual e no modelo de cobertura máxima com restrições de obrigatoriedade de proximidade. Ele aparece em duas versões, com poucas diferenças entre si, sendo a última mais rápido de ser resolvido por softwares de otimização inteira-mista, tal como o CPLEX. Além da solução exata, foram propostos algoritmos baseados em simulated annealing e busca tabu para resolução de grandes instâncias. O segundo modelo é estocástico, baseado na teoria das filas, no Modelo De Filas em Hipercubo (Hypercube Queuing Model ), no MERLP(Maximal Expected Response Location Problem) e no primeiro modelo. Para este modelo, foi proposta uma heurística baseada no VND (Variable Neighborhood Descent), com inicialização por busca tabu. / The public security provision is a matter of great importance in public administration that directly affects the quality of life. Among many factors that can turn a society a more or less safe, is the good organization and use of police forces. This work presents a computational approach based on Operations Research techniques to the problem of police forces allocation in an urban area. Such problem is to define where police units, on foot or in a vehicle, should be positioned to provide efficient coverage of an area, according to predetermined criteria. Two mathematical models are presented to describe the problem. The first is a deterministic model based on gradual maximum coverage model and maximum coverage model with proximity mandatory restrictions. It appears in two versions, with few differences between them, and the last is faster to be solved by a mixed-integer optimization software, such as CPLEX. Besides the exact solution we have proposed algorithms based on simulated annealing and tabu search for solving large instances. The second model is stochastic, based on queuing theory, the Hypercube Queuing Model, the MERLP (Maximal Expected Response Location Problem) and the first model. For this mo- del, a heuristic based on VND (Variable Neighborhood Descent) was proposed, using a tabu search to provide a initial solution.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:50:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3210.pdf: 2722851 bytes, checksum: 0a55617205630631613002c3c20fb9e5 (MD5) Previous issue date: 2010-08-23 / In some emergency medical systems the service demand is high due to the treatment of patients in the range severe to mild, which increases the utilization level of the servers. In these systems, may be queues formation and so the need to explicitly consider priority in care is extremely important. In this study we extend the hypercube model to deal with this situation never explored in the literature. Besides that, the geographical and temporal demand of SAMU can change throughout the day due to their random nature. The goals of this study are: (a) to extend the model in order to consider hypercube priority queue, which as far as we know has never been done in the literature and (b) to propose an approach for multiple configurations of ambulances´ localization, exploring important variations in demand and service throughout the day. In this work, in order to verify the feasibility and applicability of this approach, we conducted a case study at Ribeirão Preto´s SAMU (SAMU-RP) that, apart from urgent care and emergency operates removing patients (transporting patients between hospitals, from hospital to home and vice versa). Besides the original configuration of SAMU-RP, we analyzed five alternatives scenarios to examine three important issues: the impact of the removals, the impact of increased demand at the busiest periods and the possibility of multiple configurations for the localization of ambulances in the three analyzed periods in important performance measures of the system, like: workloads, travel times, response times for users, etc. The results show that the hypercube model with priority in the queue can be used to analyze systems like SAMU-RP and it allows sufficiently rapid and accurate evaluation of the performance, of the system in several scenarios. / Em alguns Sistemas de Atendimento Emergenciais a demanda pelo serviço é alta devido ao atendimento a pacientes em estado grave a leve, fazendo aumentar o nível de utilização dos servidores. Nesses sistemas, pode haver formação de filas de espera e a necessidade de considerar explicitamente políticas de prioridade no atendimento é extremamente importante e requer extensões no modelo hipercubo que nunca foram exploradas na literatura. Ainda, a demanda geográfica e temporal dos SAMU s pode mudar ao longo do dia devido a sua natureza aleatória. Os objetivos do presente estudo são: (a) estender o modelo hipercubo para considerar fila com prioridade, o que até onde se tem conhecimento nunca foi feito na literatura e (b) propor uma abordagem para múltiplas configurações de localização das ambulâncias, explorando variações importantes da demanda e do serviço ao longo do dia. Para verificar a viabilidade e a aplicabilidade desta abordagem, é realizado um estudo de caso no SAMU de Ribeirão Preto-SP (SAMU-RP) que, além dos atendimentos de urgência e emergência, opera atendendo remoção de pacientes (transporte de pacientes entre hospitais, de domicílio para hospital ou vice-versa). Além da configuração original do SAMU-RP, foram analisados cinco cenários alternativos que consideram questões importantes: o impacto dos atendimentos de remoção; o impacto do aumento da demanda no período mais congestionado e a possibilidade de múltiplas configurações de localização das ambulâncias nos três períodos analisados em importantes medidas de desempenho do sistema, tais como workloads das ambulâncias, tempos de viagem das ambulâncias, tempos de resposta aos usuários, entre outros. Os resultados mostram que o modelo hipercubo, estendido para tratar prioridade na fila, pode ser utilizado para analisar satisfatoriamente sistemas como o SAMU-RP, permitindo uma avaliação suficientemente rápida e precisa do desempenho do sistema em diversos cenários.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:52:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6571.pdf: 4032074 bytes, checksum: e0d2561f673f9fff989f2b9d7c179d5e (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / Financiadora de Estudos e Projetos / This paper aims to diagnose the passenger boarding and landing processes of the Uberlândia airport using the mapping process and computer simulation. The paper presents a review of literature about the airport sector, techniques of mapping process, data collection, queue management and computer simulation. The objective is to analyze each subsystem used by the passenger during their boarding and landing, from the vehicle access areas and check- in counters until the departure lounge and the receipt of baggage. In conclusion, alternatives are proposals to reduce the total time of the passengers in queues, contributing to a possible improvement project for the airport. / O presente trabalho tem como proposta diagnosticar os processos de embarque e desembarque de passageiros no aeroporto de Uberlândia por meio do uso do mapeamento de processo e da simulação computacional. O trabalho apresenta uma revisão da literatura acerca do setor aeroportuário, técnicas de mapeamento de processos, coleta de dados, gestão de filas e simulação computacional. O objetivo é analisar cada subsistema utilizado pelo passageiro durante seu embarque e desembarque, desde as áreas de acesso de veículos e de balcões de check-in até as áreas de embarque e de recebimento de bagagens. Como conclusão são propostas alternativas capazes de reduzir o tempo total dos passageiros em filas, contribuindo para um possível projeto de melhoria para o aeroporto.

Submitted by Caio Vítor Beojone null (beojone@hotmail.com) on 2017-10-25T17:47:50Z No. of bitstreams: 1 Caio Vitor Beojone - Dissertação.pdf: 10092472 bytes, checksum: 470115087a1c1f987a7a8e2cffec7cd4 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-10-31T16:52:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 beojone_cv_me_bauru.pdf: 10092472 bytes, checksum: 470115087a1c1f987a7a8e2cffec7cd4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-31T16:52:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 beojone_cv_me_bauru.pdf: 10092472 bytes, checksum: 470115087a1c1f987a7a8e2cffec7cd4 (MD5) Previous issue date: 2017-10-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Vários Sistemas de Atendimento Emergenciais (SAE’s) sofrem com as variações diárias da demanda e da disponibilidade das ambulâncias. Nesses sistemas pode haver flutuação do desempenho ao longo do dia devido, por exemplo, a mudança no número de servidores e nas taxas de chegada, levando à necessidade de considerar explicitamente tais variações em uma extensão ao modelo hipercubo ainda não explorada na literatura. Como ocorre em alguns SAE’s, as ambulâncias melhor equipadas são reservadas para o atendimento exclusivo de chamados com risco de vida. Dessa maneira, a política de despacho pode ser diferenciada com a finalidade de reservar totalmente o atendimento de alguns servidores para certas gravidades de ocorrências. Além disso, somam-se à natureza aleatória desses sistemas, como por exemplo, as incertezas da disponibilidade das ambulâncias, a chegada de um novo chamado e sua localização. Nesse contexto, os objetivos do presente estudo são: (i) estender o modelo hipercubo de filas para reserva total de capacidade, dependendo do tipo do chamado; (ii) estender o modelo hipercubo de filas para torná-lo mais eficiente computacionalmente, sem haver perda de precisão durante a modelagem e resolução; e (iii) propor uma abordagem baseada no modelo hipercubo não-estacionário para organização do trabalho das ambulâncias em qualquer momento do dia. Para verificar a viabilidade e a aplicabilidade dessas abordagens, é realizado um estudo de caso no SAMU da cidade de Bauru (SAMU-Bauru) que, além de reservar suas ambulâncias avançadas para ocorrências mais graves, é afetado pelas variações diárias na demanda e disponibilidade das ambulâncias. Além da configuração original do SAMU-Bauru, estudada em duas etapas, foram analisados um total de quatro cenários alternativos que consideram questões importantes: o impacto do aumento na demanda do período mais congestionado; a mitigação desse impacto incluindo uma nova ambulância; a alteração do horário das pausas diárias; e o impacto de aumentos na demanda em horários específicos do dia. Foram calculadas importantes medidas de desempenho para cada cenário como a carga de trabalho, tempos médios de espera e tempos médios de resposta. Os resultados mostram que as extensões realizadas no modelo hipercubo são capazes de analisar satisfatoriamente sistemas como o SAMU-Bauru, além de possibilitar a criação e mensuração de propostas de melhorias nos níveis táticos e operacionais. / Many Emergency Service Systems face daily variations on demand and ambulance availability. These systems may suffer, for example, performance fluctuations throughout the day, changes on the number of servers and on arrival rates, leading to the need to explicitly consider such variations in a hypercube model extension not yet explored in the literature. As occurs in some SAMU’s, which reserve their best equipped ambulances to exclusively serve life-threating requests. Therefore, the dispatch policy can be differentiated in order to completely reserve the service of some ambulances to more severe requests. These problems add up to the random nature of these systems with uncertainties upon ambulance availability or the arrival of a new request and its location. Thus, this study aims to: (i) extend the hypercube queueing model to be able to capture the complete capacity reservation of advanced ambulances, depending on the request classification; (ii) extend the hypercube model in order to make it more computationally efficient, without losing any information during modeling and resolution. (iii) propose an approach based on nonstationary hypercube queueing model to organize the operation of ambulances at any time of the day. To verify the feasibility of these approaches, a case study is carried out on the SAMU from Bauru city (SAMU-Bauru), which, in addition to the advanced ambulance reservation for life-threating requests, is affected by daily variations in demand and ambulance availability. In addition to the original configuration of SAMU-Bauru, studied on a two-step approach, we studied a total of four alternative scenarios that exploited important matters as: the impact of average demand increase on the congestion peak; mitigation of this impact by including a new ambulance; changing the schedule of daily breaks; and the impact of increases in the demand at specific hours of the day. We calculated important performance measures for each scenario, such as workload, mean waiting times and mean response times. Results show that the proposed extensions to the hypercube model are capable of satisfactorily analyze systems such as SAMU-Bauru, besides making it possible to create and to measure improvements proposals in tactical and operational levels.