O presente trabalho aborda a temática da modelagem de redes de transporte para terminais multialocados e capacitados de carga parcelada através de métodos quantitativos aplicados em Pesquisa Operacional, onde o objetivo principal é minimizar o custo total, além de determinar a configuração ótima da rede, levandos e em consideração os custos de transporte ponto a ponto, a capacidade de processamento de carga dos hubs e os custos de alocação dos mesmos. Uma rede Hub and Spoke é configurada de forma que as estações geradoras de cargas (spoke) se comunicam única e exclusivamente com os terminais consolidadores (hubs) que, por sua vez, direcionam as cargas para as estações destino. Esta operação de consolidação gera economia de escala e é o princípio utilizado em muitos modelos de localização de redes de transporte de carga. Os modelos matemáticos utilizados para a resolução pertencem à família dos problemas de localização com custos fixos e particularmente será utilizado o método CMAHLP (Capacitated Multiple Allocation Hub Location Problem), onde para a sua resolução será utilizado o software AIMMS (Advanced Integrated Multidimensional Modeling Software) como ferramenta de apoio. / This paper addresses the issue of modeling transportation networks for multi allocated and capacitated terminals for parcel cargos through quantitative methods applied in Operational Research, where the main objective is to minimize the total cost and to determine the optimal configuration of the network, taking into account the transportation costs, the loading capacity of the hubs and the cost of allocation thereof. A Hub and Spoke network is configured in a way that the generating stations (spokes) communicate solely with consolidators terminals (hubs) which dispatch the cargo to the destination stations. This consolidation operation generates economies of scale and it is the principle used in many models of location problems. The mathematical models used for the settlement belongs to the family of location problems with fixed costs and particularly the CMAHLP (Capacitated Multiple Allocation Hub Location Problem) method is used with the AIMMS (Advanced Integrated Multidimensional Modeling Software) software, which will be used will be used as a support tool.

O presente trabalho aborda a temática da modelagem de redes de transporte para terminais multialocados e capacitados de carga parcelada através de métodos quantitativos aplicados em Pesquisa Operacional, onde o objetivo principal é minimizar o custo total, além de determinar a configuração ótima da rede, levandos e em consideração os custos de transporte ponto a ponto, a capacidade de processamento de carga dos hubs e os custos de alocação dos mesmos. Uma rede Hub and Spoke é configurada de forma que as estações geradoras de cargas (spoke) se comunicam única e exclusivamente com os terminais consolidadores (hubs) que, por sua vez, direcionam as cargas para as estações destino. Esta operação de consolidação gera economia de escala e é o princípio utilizado em muitos modelos de localização de redes de transporte de carga. Os modelos matemáticos utilizados para a resolução pertencem à família dos problemas de localização com custos fixos e particularmente será utilizado o método CMAHLP (Capacitated Multiple Allocation Hub Location Problem), onde para a sua resolução será utilizado o software AIMMS (Advanced Integrated Multidimensional Modeling Software) como ferramenta de apoio. / This paper addresses the issue of modeling transportation networks for multi allocated and capacitated terminals for parcel cargos through quantitative methods applied in Operational Research, where the main objective is to minimize the total cost and to determine the optimal configuration of the network, taking into account the transportation costs, the loading capacity of the hubs and the cost of allocation thereof. A Hub and Spoke network is configured in a way that the generating stations (spokes) communicate solely with consolidators terminals (hubs) which dispatch the cargo to the destination stations. This consolidation operation generates economies of scale and it is the principle used in many models of location problems. The mathematical models used for the settlement belongs to the family of location problems with fixed costs and particularly the CMAHLP (Capacitated Multiple Allocation Hub Location Problem) method is used with the AIMMS (Advanced Integrated Multidimensional Modeling Software) software, which will be used will be used as a support tool.

O problema de roteamento de veículos é um dos problemas de otimização combinatória mais estudados nas últimas décadas. Neste trabalho, é estudada uma variante do problema de roteamento de veículos capacitado em que são considerados custos adicionais em viagens que cruzam fronteiras entre estados. Duas abordagens foram apresentadas para considerar tal característica: adicionar custos fixos às viagens de clientes de estados diferentes e adicionar custos que consideram a carga do veículo ao cruzar a fronteira e, para ambas, foram apresentados modelos matemáticos. Um solver comercial foi utilizado para resolver instâncias conhecidas da literatura e devido à resolução ter atingido o tempo máximo computacional para grande parte dos testes, uma Variable Neighborhood Descent com múltiplos inícios foi desenvolvida para a resolução do problema. Os múltiplos inícios são gerados perturbando a solução inicial gerada para a heurística. Como esperado, tanto para a resolução via modelagem quanto a resolução via heurística, considerar custos de fronteira proporcionais a carga apresentaram soluções de melhor qualidade. Essa nova proposta para abordar custos reais de fronteira abre novas possibilidades para considerar custos de fronteira fixos e proporcionais a carga concomitantemente para melhor representar aplicações reais. / The vehicle routing problem is one of the most studied combinatorial optimization problems in the last decades. In this paper, a variant of vehicle routing problem was studied in which the border costs was added to trips that cross borders. In order to consider such characteristic, two approaches were made: add fixed costs for the trips which clients are from different states and add costs that consider the amount of cargo in the vehicle when it crosses the border. In order to consider such characteristics, models were presented. Instances of literature were solved with a commercial solver and due to high computational time obtained from the exact method, a heuristic with Variable Neighborhood Descent as the local search in a multiple start environment was implemented. The multiple starts were generated making a perturbation in the initial solution obtained for the heuristic. As expected, approaching the problem considering the border cost proportional to the cargo in the vehicle presented better results. This study gives the first results for solving the vehicle routing problem considering real border costs and gives the possibility for solving the problem considering real fixed and proportional costs simultaneously in order to better represent real applications.

O problema de roteamento de veículos é um dos problemas de otimização combinatória mais estudados nas últimas décadas. Neste trabalho, é estudada uma variante do problema de roteamento de veículos capacitado em que são considerados custos adicionais em viagens que cruzam fronteiras entre estados. Duas abordagens foram apresentadas para considerar tal característica: adicionar custos fixos às viagens de clientes de estados diferentes e adicionar custos que consideram a carga do veículo ao cruzar a fronteira e, para ambas, foram apresentados modelos matemáticos. Um solver comercial foi utilizado para resolver instâncias conhecidas da literatura e devido à resolução ter atingido o tempo máximo computacional para grande parte dos testes, uma Variable Neighborhood Descent com múltiplos inícios foi desenvolvida para a resolução do problema. Os múltiplos inícios são gerados perturbando a solução inicial gerada para a heurística. Como esperado, tanto para a resolução via modelagem quanto a resolução via heurística, considerar custos de fronteira proporcionais a carga apresentaram soluções de melhor qualidade. Essa nova proposta para abordar custos reais de fronteira abre novas possibilidades para considerar custos de fronteira fixos e proporcionais a carga concomitantemente para melhor representar aplicações reais. / The vehicle routing problem is one of the most studied combinatorial optimization problems in the last decades. In this paper, a variant of vehicle routing problem was studied in which the border costs was added to trips that cross borders. In order to consider such characteristic, two approaches were made: add fixed costs for the trips which clients are from different states and add costs that consider the amount of cargo in the vehicle when it crosses the border. In order to consider such characteristics, models were presented. Instances of literature were solved with a commercial solver and due to high computational time obtained from the exact method, a heuristic with Variable Neighborhood Descent as the local search in a multiple start environment was implemented. The multiple starts were generated making a perturbation in the initial solution obtained for the heuristic. As expected, approaching the problem considering the border cost proportional to the cargo in the vehicle presented better results. This study gives the first results for solving the vehicle routing problem considering real border costs and gives the possibility for solving the problem considering real fixed and proportional costs simultaneously in order to better represent real applications.

[pt] As operações de importação de uma empresa com abrangência nacional apresentam custos de transporte muito significativos na composição do custo total de sua cadeia de suprimento. Esta dissertação de mestrado contribui para a criação de uma ferramenta de análise que irá favorecer o planejamento das operações de importação da empresa. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é otimizar os fluxos de transportes internacionais realizados pela empresa no período de 2003 e 2004 englobando os custos, os modais e os prazos de transporte associados aos contratos logísticos existentes. A modelagem da rede e dos fluxos de transporte se baseou num problema de transporte não capacitado no qual foram testadas oito soluções para cada um dos 5857 embarques realizados. Alguns resultados se mostraram diferentes da solução original adotada pela empresa uma vez que os nós de passagem situados no estado de São Paulo se apresentam com maior oferta e menor custo associado aos serviços de transporte marítimo e aéreo quando comparados aos demais nós de passagem. / [en] The import operations of a company with national coverage present very significant transportation costs in its total cost composition supply chain. The present Master Dissertation contributes for the creation of an analysis tool that will favour the planning of the company import operations. Therefore, the present study aims at optimizing the company s international transportation flow in the period of 2003 and 2004 taking in consideration the costs, transportation modals and transportation deadlines associated with the existent logistical contracts. The network modeling and the transportation flows were based on a non-capacitated transportation problem, in which eight solutions were tested for each of the 5857 boarding performed. Some results obtained are different from the original solution adopted by the company, once the gateway nodes at the state of São Paulo have lower costs and greater service offer associated to the maritime and aerial transport system, when compared to the other gateway nodes.

Submitted by Silvana Teresinha Dornelles Studzinski (sstudzinski) on 2017-03-16T12:00:50Z No. of bitstreams: 1 Márcio Joel Barth_.pdf: 2194609 bytes, checksum: 0c1a7161c69d20257d7c5bbfd9340a30 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-16T12:00:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Márcio Joel Barth_.pdf: 2194609 bytes, checksum: 0c1a7161c69d20257d7c5bbfd9340a30 (MD5) Previous issue date: 2016-11-25 / PROCERGS - Companhia de Processamento de Dados do Estado do Rio Grande do Sul / Estudos sobre infraestrutura de redes têm sido realizados e aplicados em várias indústrias de serviços, tais como telecomunicações, distribuição de energia, água e mais recentemente para atendimento das necessidades de infraestrutura de cidades inteligentes que requerem soluções de infraestrutura híbridas. Entretanto, o planejamento de infraestrutura de redes em vários níveis e também com máxima cobertura, é um problema em aberto, pois, geralmente, a literatura apresenta soluções nas quais somente um nível é processado e os problemas são solucionados de forma individual. O planejamento da distribuição e conexão de equipamentos em vários níveis de uma infraestrutura de rede é uma tarefa árdua, pois é necessário avaliar a quantidade e a melhor distribuição geográfica de equipamentos em cada nível da rede, ou seja, no nível 1 são avaliadas as necessidades que atendem diretamente aos clientes, já o nível 2 atenderá as necessidades do nível 1, e que também sejam observados os níveis adjacentes. O resultado que um projetista obtém ao realizar manualmente o planejamento torna-se superficial, devido a inviabilidade de analisar todos os cenários que podem ser obtidos com as informações de quantidades e de distribuição dos equipamentos na região do projeto. Ainda mais complexo é alterar um nível já projetado, visto que é necessário rever a quantidade, localização e caminho entre os equipamentos, refazendo os cálculos do nível alterado, e, consequentemente, o nível anterior e todos os níveis subsequentes. Esta pesquisa apresenta um algoritmo baseado na metaheuristica de colônia de formigas, capaz de procurar por uma solução para o planejamento de infraestrutura de redes híbridas multiníveis capacitadas, resolvendo o problema de recobrimento e planejamento de redes de forma conjunta e obtendo resultados melhores na ordem de 20% no custo da solução quando comparado com outra solução que utiliza algoritmo genético. / Studies on network infrastructure have been used and applied in various service industries, such as telecommunications, power distribution, water, and more recently to meet the smart city infrastructure needs, that require hybrid infrastructure solutions. However, planning multilevel network infrastructures and also with maximum coverage is an open problem, since the literature generally presents solutions in which only one level is processed and problems solved individually. The distribution plan and equipment connection at various levels of a network infrastructure is a ardous task, it is necessary to evaluate the quantity and better geographical distribution of equipment at each level of the network, ie at level 1 are evaluated needs to meet directly to customers, since the level 2 from level 1 will meet the needs, and the adjacent levels are also observed. The result that a designer gets to manually carry out the planning becomes shallow due to impossibility of analyzing all scenarious that can be obtained with the amounts and distribution of information equipment in the project region. Even more complex is change a level already designed, since it is necessary to review the amount, location and path between devices, redoing the calculations of the modified level, and hence the previous level and all subsequent levels. This research presents an algorithm based on ant colony metaheuristics, capable of searching for a solution to the infrastructure planning of hybrid multilevel networks, solving the network planning and coverage problem together and obtaining better results in the order of 20% on the cost of the solution when compared to another solution using genetic algorithm.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:56:22Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2919_1.pdf: 1890307 bytes, checksum: a778a46df2372bc90f89174a0b49fdda (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Patrulhar é o ato de andar ou viajar por uma área, em intervalos regulares, para protegê-la ou supervisioná-la. Informalmente, uma boa estratégia de patrulhamento é aquela que minimiza o tempo gasto entre duas visitas à mesma localização. Além de sua aplicação prática, o Problema da Patrulha Multiagentes (PMA) é um problema didático, pois compreende desde problemas computacionais simples, como a determinação do menor caminho entre dois pontos em um território até problemas mais complexos inerentes ao estudo de Sistemas Multiagentes (SMA). Para o estudo de SMAs, o PMA mostra-se rico, pois envolve várias características relevantes de um SMA como coordenação, comunicação, organização, negociação, conceitos de sociedades de agentes, entre outros. Em 2002, um trabalho pioneiro, realizado pelo grupo de Inteligência Artificial do Centro de Informática da Universidade Federal de Pernambuco, propôs as primeiras arquiteturas para o PMA e as avaliou empiricamente. Trabalhos posteriores propuseram soluções mais sofisticadas, como a utilização de negociação e aprendizagem, elaborando e avaliando uma maior quantidade de arquiteturas. Apesar dos trabalhos empíricos realizados, uma abordagem teórica do PMA se fazia necessária para a evolução na pesquisa do problema. Em cooperação com a Universidade Paris 6 na França, um primeiro estudo teórico do PMA foi proposto por Yann Chavaleyre e este motivou os resultados apresentados no nosso trabalho. Nosso objetivo na presente dissertação é desenvolver estratégias de patrulhamento e formalizar o PMA como problema de otimização. Mencionamos os trabalhos relacionados ao PMA existentes na literatura, adicionando inclusive os estudos mais recentes envolvendo estratégias de partições em grafos. Formalizamos o PMA como um problema de otimização NP (NP-Optimization Problem - NPO) bem como também exibimos uma prova de sua intratabilidade. Elaboramos e implementamos estratégias de patrulhamento a partir de algoritmos de aproximação e outras heurísticas para geração de partições conexas em grafo. Para o particionamento dos territórios, utilizamos soluções para o Problema do k-Centros Capacitado e o Problema das Partições Conexas Balanceadas. Implementamos também o algoritmo de aproximação desenvolvido por Chavaleyre com base na geração de partições a partir da árvore geradora de peso mínimo dos grafos a serem patrulhados. Realizamos vários experimentos no Simpatrol, simulador para sistemas multiagentes em tempo real, desenvolvido neste projeto de mestrado em um trabalho conjunto com o aluno Daniel Moreira. Também efetuamos análises comparativas dos resultados obtidos

Submitted by Nadir Basilio (nadirsb@uninove.br) on 2015-07-17T16:00:19Z No. of bitstreams: 1 Stanley Jefferson de Araujo Lima.pdf: 1500605 bytes, checksum: 2aec7d5c11c9781ce7f70eb2019c01f4 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-17T16:00:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Stanley Jefferson de Araujo Lima.pdf: 1500605 bytes, checksum: 2aec7d5c11c9781ce7f70eb2019c01f4 (MD5) Previous issue date: 2015-01-27 / In recent years, the Vehicle Routing Problem (VRP) has attracted an increasing attention from researchers due to the great difficulty of its solution and its presence in various practical situations. As consequence, there has been great effort to develop more robust, agile and flexible algorithms that can be modeled according to the scenario that describes the problem. The Capacitated Vehicle Routing Problem (CVRP) is a version of VRP and consists in determining a set of routes to be followed by a fleet of homogeneous vehicles, which must serve a set of customers. The objective is to minimize the total cost of the routes subject to the following restrictions: i) routes must start and end in the same distribution center; ii) each customer must be visited once and its demand must be met in full by only one vehicle and iii) the sum of customers' demands included in a route cannot exceed the vehicle capacity. The CVRP belongs to the class of NP-hard problems, that is, problems whose the solution usually requires non-polynomial complexity time algorithms and because of this are usually resolved with the use of heuristic and metaheuristics algorithms. In this work, it was investigated the optimization of CVRP using Genetic Algorithm (GA) with alternative chromosome representations and heuristics. To this end, three strategies, each one employing a different model of chromosome representation for encoding solution in AG were proposed. In addition, the heuristics of Gillett and Miller to generate solutions that are included in the initial population of GA and Hill-climbing for refinement of GA solutions, after a number of generations without improvement, were adopted. In the performed experiments, the results obtained by the proposed strategies were compared with each other and also with the best results found in the literature for a set of known instances. These experiments showed that the proposed strategies provided good results with respect to quality of solutions well as the computational cost. In addition, it was possible to evaluate the viability of each employed chromosome representation and the contribution of the heuristics in the convergence process of GA. / Nos últimos anos o Problema de Roteamento de Veículos (PRV) tem atraído cada vez mais a atenção de pesquisadores devido à grande dificuldade de solução e sua presença em várias situações do cotidiano. Em decorrência disso, tem havido um grande esforço para desenvolver algoritmos cada vez mais robustos, ágeis e flexíveis e que possam ser modelados com base no cenário que descreve o problema. O Problema de Roteamento de Veículos Capacitado (PRVC) é uma versão do PRV e consiste em encontrar um conjunto de rotas a serem seguidas por uma frota de veículos homogêneos, os quais devem atender a um conjunto de clientes. O objetivo é minimizar o custo total das rotas respeitando as seguintes restrições: i) as rotas devem iniciar e terminar no mesmo centro de distribuição; ii) cada cliente deve ser visitado uma única vez e sua demanda deve ser atendida integralmente por apenas um veículo e iii) a soma das demandas dos clientes incluídos em uma rota não pode exceder a capacidade do veículo. Problemas desta natureza podem ser classificados como NP-Hard, ou seja, possuem ordem de complexidade não polinomial e normalmente são resolvidos com uso de algoritmos heurísticos e meta-heurísticos. Neste trabalho investigou-se a otimização do PRVC usando Algoritmo Genético (AG) com representações cromossômicas e heurísticas alternativas. Para tanto, foram propostas três estratégias, cada uma delas empregando um modelo diferente de representação cromossômica para codificação da solução no AG. Além disso, foram empregadas as heurísticas de Gillett e Miller para gerar soluções que são incluídas na população inicial do AG e Subida/Descida de Encosta para refinamento das soluções, após um certo número de gerações sem melhoria. Nos experimentos realizados, os resultados obtidos pelas estratégias propostas foram comparados entre si e também com os melhores resultados encontrados na literatura para um conjunto de instâncias conhecidas. Pode-se constatar, a partir desses experimentos, que as estratégias apresentaram bons resultados tanto no que tange a qualidade das soluções quanto ao tempo computacional dispendido. Em adição, foi possível avaliar a viabilidade de cada uma das representações cromossômicas empregadas, além da contribuição das heurísticas no processo de convergência do ag.

O trabalho apresenta o desenvolvimento e a aplicação de um modelo de localização de centros intermediários de consolidação e redistribuição de cargas em um ambiente urbano brasileiro. O método integra o TransCAD e o OpenSolver e é aplicado à cidade de Curitiba, uma das dez mais populosas do Brasil. O método proposto é caracterizado como um modelo de localização-roteirização baseado em agrupamento e subsequente roteirização, identificado na literatura por cluster-first routesecond; a adoção deste ordenamento permite tratar o problema para o atendimento de muitos estabelecimentos, como os até 65 mil em alguns dos cenários no estudo de caso de Curitiba. Cada agrupamento representa os pontos a serem visitados em uma única viagem e o processo inicial tenta minimizar as distâncias entre os estabelecimentos de cada grupo; na fase seguinte o melhor roteiro é computado para cada grupo; a terceira etapa consiste em calcular, para cada grupo e candidato, a distância total percorrida na viagem; por fim, a implantação ou não dos candidatos a centros de distribuição é obtida com a minimização em um modelo de programação linear inteira dos custos de aquisição e de operação dos centros de distribuição e dos custos de transportes. A dissertação também aborda a crescente percepção da importância da logística urbana à qualidade de vida nas cidades onde o adensamento populacional acirra a disputa pelo espaço viário e o conceito de City Logistics, que delineia entre outras medidas o ambiente cooperativo no qual implantação de centros de distribuição urbanos deve ocorrer. / This work presents the development and application of a model for the location of intermediary consolidation and redistribution freight centers in Brazilian cities. The method integrates TransCad and OpenSolver, and its use was evaluated with data from the City of Curitiba one of the ten largest in Brazil. The proposed method is characterized as a location-routing model based on clustering and subsequent tour building known as cluster-first route-second. This enables dealing with problem instances containing as many as 65 thousand customers. Each cluster comprehends the points visited on a single trip and the initial process minimizes the distances between customers; the routes are calculated in the next phase and the third step consists in computing the total distance covered in each trip for every cluster and every candidate; finally, the implementation of each distribution center candidate is decided by minimizing the costs of acquisition, operation and distribution, using an integer linear programming model. The dissertation also highlights the growing realization of the importance of urban freight transport to quality of life, especially in cities where increasing population density intensifies the competition for road space, and City Logistics concepts, that outline among other measures the cooperative environment where implementation of urban distribution centers should occur.

O trabalho apresenta o desenvolvimento e a aplicação de um modelo de localização de centros intermediários de consolidação e redistribuição de cargas em um ambiente urbano brasileiro. O método integra o TransCAD e o OpenSolver e é aplicado à cidade de Curitiba, uma das dez mais populosas do Brasil. O método proposto é caracterizado como um modelo de localização-roteirização baseado em agrupamento e subsequente roteirização, identificado na literatura por cluster-first routesecond; a adoção deste ordenamento permite tratar o problema para o atendimento de muitos estabelecimentos, como os até 65 mil em alguns dos cenários no estudo de caso de Curitiba. Cada agrupamento representa os pontos a serem visitados em uma única viagem e o processo inicial tenta minimizar as distâncias entre os estabelecimentos de cada grupo; na fase seguinte o melhor roteiro é computado para cada grupo; a terceira etapa consiste em calcular, para cada grupo e candidato, a distância total percorrida na viagem; por fim, a implantação ou não dos candidatos a centros de distribuição é obtida com a minimização em um modelo de programação linear inteira dos custos de aquisição e de operação dos centros de distribuição e dos custos de transportes. A dissertação também aborda a crescente percepção da importância da logística urbana à qualidade de vida nas cidades onde o adensamento populacional acirra a disputa pelo espaço viário e o conceito de City Logistics, que delineia entre outras medidas o ambiente cooperativo no qual implantação de centros de distribuição urbanos deve ocorrer. / This work presents the development and application of a model for the location of intermediary consolidation and redistribution freight centers in Brazilian cities. The method integrates TransCad and OpenSolver, and its use was evaluated with data from the City of Curitiba one of the ten largest in Brazil. The proposed method is characterized as a location-routing model based on clustering and subsequent tour building known as cluster-first route-second. This enables dealing with problem instances containing as many as 65 thousand customers. Each cluster comprehends the points visited on a single trip and the initial process minimizes the distances between customers; the routes are calculated in the next phase and the third step consists in computing the total distance covered in each trip for every cluster and every candidate; finally, the implementation of each distribution center candidate is decided by minimizing the costs of acquisition, operation and distribution, using an integer linear programming model. The dissertation also highlights the growing realization of the importance of urban freight transport to quality of life, especially in cities where increasing population density intensifies the competition for road space, and City Logistics concepts, that outline among other measures the cooperative environment where implementation of urban distribution centers should occur.