O presente trabalho trata da solução para o problema da elaboração de programações de transporte do sistema de distribuição de materiais da Força Aérea Brasileira (FAB). Essas programações de transporte consistem em definir os roteiros de entrega e coleta de materiais a serem realizadas simultaneamente em cada local de entrega/coleta a partir de um centro de distribuição, considerando-se a frota de veículos homogênea. Isto é característico de um Problema de Roteirização de Veículos com Coletas e Entregas Simultâneas (PRVCES). A gestão do sistema de distribuição física da FAB considera a complexidade desse sistema e os dados relativos às demandas de transporte de carga em cada um desses locais para elaborar as programações de transporte. Essas programações são elaboradas tendo em vista os limites de capacidade dos veículos, as características físicas das cargas e as prioridades de embarque. O gestor desse sistema possui boa visibilidade das demandas de transporte, porém, devido à grande quantidade de informações disponíveis e à elevada complexidade desse sistema, é impossível elaborarem-se manualmente programações de transporte que resultem em viagens de distribuição eficientes. O PRVCES foi resolvido por meio da meta-heurística Busca Dispersa (do inglês Scatter Search) integrada com a meta-heurística Descida em Vizinhança Variável (do inglês Variable Neighborhood Descent) utilizada como método de melhoria das soluções. Os resultados superaram ou se igualaram a alguns dos obtidos por outros autores para os mesmos problemas de teste com as mesmas restrições, o que demonstra que a Busca Dispersa implementada é competitiva para solucionar o PRVCES. Quanto à aplicação na FAB, os resultados mostraram que a utilização do método de solução desenvolvido resultará em programações de transporte elaboradas em curto tempo de processamento e que estas incidirão positivamente sobre a eficiência do sistema de distribuição de materiais da FAB. / This work deals with the solution to the problem of drawing up transport schedules in the material distribution system of the Brazilian Air Force (BAF). These transport schedules consist in defining the routes for material pickup and delivery to be accomplished simultaneously in each delivery/pickup location from a distribution center, considering a homogeneous fleet of vehicles. This is characteristic of a Vehicle Routing Problem with Simultaneous Delivery and Pick-up (VRPSDP). The management of the physical distribution of BAF considers the complexity of this system and the data regarding the cargo transport demands in each one of those locations to draw up transport schedules. These schedules are drawn up regarding the capacity limits of the vehicles, the physical characteristics of the cargoes and the shipping priorities. A good visibility of transport demands in each location is available to the manager of this system, but due to the great quantity of data to deal with and the high complexity of the physical distribution system of BAF, it is impossible to draw up transport schedules that result in efficient distribution trips. The VRPSDP was solved by means of the Scatter Search meta-heuristic integrated with the Variable Neighborhood Descent meta-heuristic as the solution improvement method. The results exceeded or equaled some of those obtained by other authors using the same test problems with the same restrictions, what indicates that the implemented Scatter Search is competitive to solve the VRPSDP. As for the application in the BAF, the results showed that using the solution method developed will result in schedules drawn up in short processing time and focused on the efficiency of the material distribution system of the BAF.

O presente trabalho trata da solução para o problema da elaboração de programações de transporte do sistema de distribuição de materiais da Força Aérea Brasileira (FAB). Essas programações de transporte consistem em definir os roteiros de entrega e coleta de materiais a serem realizadas simultaneamente em cada local de entrega/coleta a partir de um centro de distribuição, considerando-se a frota de veículos homogênea. Isto é característico de um Problema de Roteirização de Veículos com Coletas e Entregas Simultâneas (PRVCES). A gestão do sistema de distribuição física da FAB considera a complexidade desse sistema e os dados relativos às demandas de transporte de carga em cada um desses locais para elaborar as programações de transporte. Essas programações são elaboradas tendo em vista os limites de capacidade dos veículos, as características físicas das cargas e as prioridades de embarque. O gestor desse sistema possui boa visibilidade das demandas de transporte, porém, devido à grande quantidade de informações disponíveis e à elevada complexidade desse sistema, é impossível elaborarem-se manualmente programações de transporte que resultem em viagens de distribuição eficientes. O PRVCES foi resolvido por meio da meta-heurística Busca Dispersa (do inglês Scatter Search) integrada com a meta-heurística Descida em Vizinhança Variável (do inglês Variable Neighborhood Descent) utilizada como método de melhoria das soluções. Os resultados superaram ou se igualaram a alguns dos obtidos por outros autores para os mesmos problemas de teste com as mesmas restrições, o que demonstra que a Busca Dispersa implementada é competitiva para solucionar o PRVCES. Quanto à aplicação na FAB, os resultados mostraram que a utilização do método de solução desenvolvido resultará em programações de transporte elaboradas em curto tempo de processamento e que estas incidirão positivamente sobre a eficiência do sistema de distribuição de materiais da FAB. / This work deals with the solution to the problem of drawing up transport schedules in the material distribution system of the Brazilian Air Force (BAF). These transport schedules consist in defining the routes for material pickup and delivery to be accomplished simultaneously in each delivery/pickup location from a distribution center, considering a homogeneous fleet of vehicles. This is characteristic of a Vehicle Routing Problem with Simultaneous Delivery and Pick-up (VRPSDP). The management of the physical distribution of BAF considers the complexity of this system and the data regarding the cargo transport demands in each one of those locations to draw up transport schedules. These schedules are drawn up regarding the capacity limits of the vehicles, the physical characteristics of the cargoes and the shipping priorities. A good visibility of transport demands in each location is available to the manager of this system, but due to the great quantity of data to deal with and the high complexity of the physical distribution system of BAF, it is impossible to draw up transport schedules that result in efficient distribution trips. The VRPSDP was solved by means of the Scatter Search meta-heuristic integrated with the Variable Neighborhood Descent meta-heuristic as the solution improvement method. The results exceeded or equaled some of those obtained by other authors using the same test problems with the same restrictions, what indicates that the implemented Scatter Search is competitive to solve the VRPSDP. As for the application in the BAF, the results showed that using the solution method developed will result in schedules drawn up in short processing time and focused on the efficiency of the material distribution system of the BAF.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-04-18Bitstream added on 2014-06-13T18:08:30Z : No. of bitstreams: 1 taglialenha_sls_dr_ilha.pdf: 776756 bytes, checksum: ee3e13f4456bb0d2f6f5faaf48d8309f (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O Problema de Planejamento da Expansão de Sistemas de Transmissão de Energia Elétrica consiste em se escolher, entre um conjunto pré-definido de circuitos candidatos, aqueles que devem ser incorporados ao sistema de forma a minimizar os custos de investimento e operação ao e atender a demanda de energia futura ao longo de um horizonte de planejamento com confiabilidade, assumindo como conhecido o plano de geração. É considerado um problema muito complexo e difícil por se tratar de um problema não linear inteiro misto, não convexo, multimodal e altamente combinatório. Este problema tem sido solucionado usando técnicas clássicas como Decomposição ao de Benders e Branch and Bound, assim como também algoritmos heurísticos e metaheurísticas obtendo diversos resultados, mais com uma série de problemas como, por exemplo, alto esforço computacional e problemas de convergência. Neste trabalho apresentam-se duas novas técnicas de solução para o problema, a saber, as metaheurísticas Busca em Vizinhança Variável e a Busca Dispersa. A Busca em Vizinhança Variável é uma técnica baseada em trocas de estruturas de vizinhança dentro de um algoritmo de busca local, e a metaheurística Busca Dispersa, um método evolutivo que combina sistematicamente conjuntos de soluções para se obter solucões melhores. Essas técnicas de solução oferecem novas alternativas de solução que oferecem solução aos problemas encontrados com outros métodos, como é um baixo esforço computacional é uma melhor convergência, sendo este o principal aporte do trabalho. Os algoritmos são apresentados sistematicamente, explicando os seus algoritmos e a forma como são adaptados para resolver o problema do planejamento da expansão de sistemas de transmissão considerando-se a modelagem matemática conhecida com o modelo de transporte e o modelo DC. São realizados testes com os sistemas... / Electric Energy Transmission Network Expansion Problem consist in choose among a set of pre-defined circuits candidates, who must be incorporated into the system so as to minimize the investment costs and operation and meet the future energy demand over a planning horizon with reliability, assuming the generation plan is known. It is a very complex and difficult problem because it is non linear, non convex, multimodal and highly combinatorial. This problem has been solved using traditional techniques such as Benders decomposition and Branch and Bound, as well as heuristic algorithms and metaheuristics getting different results, but with a series of problems such as high computational effort and convergence problems. This paper tests out two new techniques for solving the problem as are the metaheuristics Variable Neighborhood Search and Scatter Search. The Variable Neighborhood Search is a technique based on trading structures within a neighborhood of a local search algorithm, and the Scatter Search metaheuristic is a method which combines systematically sets of solutions in an evolutionary way to achieve better solutions. These solution techniques offer new alternatives to solve the problems encountered with other methods, such as a low computational effort and better convergence, which is the main contribution of this work. The techniques are presented systematically, explaining their algorithms and the way they are adapted to solve the network expansion planning problem based on the mathematical model known as the transportation model and the DC model. They are tested with the systems Southern Brazilian with 46 buses and the IEEE 24 buses system, results are compared with those obtained with other metaheuristics, obtaining excellent results with a best performance both in processing speed as in computational effort.

Made available in DSpace on 2015-03-05T14:01:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 12 / Bolsa para curso e programa de Pós Graduação / Este trabalho aborda o uso de uma metaheurística populacional para a solução do problema de otimização conhecido, na Pesquisa Operacional, como Programação de Horário de Cursos Baseada em Currículos. O problema de Programação de Horário de Cursos Baseada em Currículos consiste na construção das grades de horário de cursos em instituição de ensino que indicam em quais períodos semanais cada disciplina destes cursos deverá ocorrer, alocando professores e salas e respeitando um conjunto de requisitos organizacionais, pedagógicos e pessoais. Este trabalho apresenta uma formulação matemática para o problema e especifica um algoritmo de solução baseado na técnica metaheurística Busca Dispersa, combinada com o método de Reconexão por Caminhos. Além disso, é apresentado o registro de testes realizados com instâncias de problemas utilizadas na International Timetabling Competition e também em um problema real de uma instituição local de esino superior. / This paper discusses the use of a populational metaheuristic to solve the optimization problem known in Operational Research, as Curriculum Based Timetabling. The Curriculum Based Timetabling problem is the construction of schedule of courses in educational institutions that indicate which weekly times each subject of these courses should occur, allocating rooms and teachers and a respecting a set of organizational, pedagogical and personal requirements. This paper presents a mathematical formulation for the problem and specify a solution algorithm based on the Scatter Search metaheuristic technique, combined with the method Path Relinking. Furthermore, it is present the record of tests with instances of problems used in the International Timetabling Competition and also a real problem of a local institution.

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Resumo: O principal objetivo deste trabalho é a implementação de uma metodologia que, utilizando a meta-heurística de busca dispersa (BD) resolva o problema de fluxo de potência ótimo (FPO) considerando o desligamento de linhas de transmissão (OTS) para a redução dos custos de ope-ração. Com o objetivo de avaliar o potencial da meta-heurística, o algoritmo de BD foi imple-mentado para otimizar funções multimodais restritas, metodologia denominada BD-FMR, e para resolver o problema de FPO, metodologia denominada BD-FPO. Foram realizados testes com onze problemas de funções multimodais restritas disponíveis na literatura especializada, utili-zando a metodologia BD-FMR, sendo que os resultados obtidos são comparáveis com os me-lhores resultados disponíveis na literatura. O problema de FPO foi resolvido pela metodologia BD-FPO utilizando três sistemas teste de 6, 14 e 57 barras, sendo que os resultados não foram satisfatórios quando comparados com as soluções do modelo exato do problema obtidas pelo solver KNITRO. Entretanto, o algoritmo BD-FPO serviu de base para a implementação da me-todologia principal deste trabalho. Por fim, a metodologia BD-OTS foi implementada em lin-guagem de programação C/C++, com a utilização de recursos de programação paralela através da biblioteca OpenMP. Neste trabalho a formulação utilizada para representar a operação da rede considera o modelo AC (corrente alternada), que consiste em um problema de programa-ção não linear inteira mista (PNLIM) devido a pre... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The main objective of this work is the implementation of a methodology that, using the scatter search meta-heuristic (SS) solves the problem of optimal power flow (OPF) considering trans-mission switching (TS) to reduce the operation costs. In order to evaluate the potential of the meta-heuristic, the SS algorithm was implemented to optimize constrained multimodal func-tions, a methodology called BD-FMR, and to solve the OPF problem, a methodology called BD-FPO. Eleven constrained multimodal problems available in the specialized literature were solved using the BD-FMR method, and the results obtained are comparable with the best results available in the literature. The OPF problem was solved by the BD-FPO methodology using three test systems with 6, 14, and 57 buses, and the results were not satisfactory when compared to the solutions of the exact formulation of the problem obtained by the KNITRO solver. How-ever, the BD-FPO algorithm served as the basis for the implementation of the main method of this work. Finally, the BD-OTS method was implemented in the C/C ++ programming lan-guage, using parallel programming resources through the OpenMP library. In this work, the formulation used to represent the operation of the grid considers the alternating current (AC) model, which consists of a mixed-integer nonlinear programming (MINLP) problem due to the presence of discrete variables related to the operation state a line, transformer tap position and the operating state of the s... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor