Os Autômatos Celulares (ACs) são exemplos de sistemas discretos (variáveis, tempo e espaço) que se tornaram ferramentas importantes no estudo de Sistemas Complexos. A exemplo de outros sistemas desta classe, os ACs exibem um comportamento dinâmico complexo e imprevisível. Um aspecto bastante estudado dos Autômatos Celulares diz respeito a como eles realizam computações. Os ACs computam através de processamentos locais e intrinsecamente paralelos que interagem entre si, emergindo um comportamento global e coordenado. Outro aspecto muito estudado é a previsão do comportamento dinâmico de um AC a partir de sua definição. Já foi provado que esta previsão é um problema indecidível e vários esquemas aproximados existem na literatura. Neste trabalho, um conjunto de parâmetros de previsão de comportamento dinâmico de Autômatos Celulares unidimensionais foi proposto. Como meta para validar a eficácia destes parâmetros, eles foram utilizados para auxiliar a busca evolutiva de Autômatos Celulares específicos que executam determinadas tarefas computacionais. Tais parâmetros foram utilizados como heurísticas embutidas na avaliação de um Algoritmo Genético utilizado como ferramenta de busca dos ACs. Os resultados encontrados mostram que os parâmetros selecionados constituem ferramentas úteis na previsão do comportamento dinâmico de Autômatos Celulares unidimensionais, e podem efetivamente auxiliar na programação de um AC desse tipo para a realização de uma tarefa computacional especificada.

O grande crescimento da quantidade de aplicações de soluções computacionais nos mais diversos segmentos da sociedade levaram a atenção de pesquisadores e desenvolvedores também para a área de ensino. Contudo, o foco tem sido mais dirigido para aplicações de software e hardware paradidáticos, de apoio ao ensino propriamente. Pouco tem sido feito para melhorar a gestão do ensino, mais especificamente na montagem de cursos, no apoio à construção de sua grade horária, o qual é objeto de interesse deste trabalho. Recentemente, o problema de Montagem de Grade Horária tem ganhado um status mais importante, com segmentos de congressos especialmente dedicados ao tema dada sua complexidade, uma vez que o número de soluções passíveis de serem consideradas na busca de uma solução pelo menos satisfatória é muito grande. Sendo assim, a implementação de soluções eficientes emerge como um desafio potencial assim como a comparação entre as mesmas, dada a diversidade surgida ao longo dos anos. Este trabalho apresenta dois protótipos de software para a solução do problema utilizando como base métodos, ou ferramentas, de Inteligência Artificial, Algoritmo Genético e Simulated Annealing, que têm se demonstrado promissores e de comprovada eficiência. Os protótipos oferecem duas propostas de implementação dos algoritmos, representação de conhecimento e avaliação de soluções candidatas, assim como sua avaliação de desempenho. O trabalho também apresenta uma análise comparativa do desempenho das duas implementações, sob a ótica de métricas importantes para a análise dos referidos algoritmos aplicados à solução do problema em estudo, comparando-as e estabelecendo ponderações para futuros estudos similares e implementações.

Este trabalho é direcionado ao problema de Programação de Operações No-Idle Flow Shop Permutacional. Uma propriedade do problema, oriunda de estudo sobre a sua característica, é apresentada e utilizada para o desenvolvimento de um novo método heurístico construtivo, com o objetivo de minimizar a Duração Total da Programação (makespan). O novo método é comparado com os melhores heurísticos construtivos reportados na literatura, conhecidos por IG, KK e FRB3. Os resultados da experimentação computacional mostraram o melhor desempenho do método proposto, denominado BHBN, para os problemas testes de Ruiz et al. (2008) e Taillard (1993), quanto à qualidade da solução, apresentando também eficiência computacional. / This work is addressed to the No-Idle Flow Shop Sequencing problem. As a result of an investigation on the problem characteristics it is presented a property of this scheduling problem, which is used for the development of a new constructive heuristic with the objective of minimizing the Total Time to complete the schedule (makespan). The new method is compared with the best constructive heuristics reported in the literature, named IG, KK and FRB3. Results from computational experience showed the best performance of the proposed method, denoted by BHBN, for the instances of Ruiz et al. (2008) and Taillard (1993), as to the quality of the solution, and also computational efficiency.

Neste trabalho é abordado o problema da programação da produção em ambiente flow shop permutacional, tendo como objetivo analisar dois critérios de otimização: o primeiro critério é a minimização do tempo total de programação da produção (makespan), e o segundo é a minimização do tempo total de fluxo (total flowtime). Estes objetivos são relevantes para a dinâmica do ambiente de produção, porque enquanto que a minimização do makespan tende a melhorar a utilização dos recursos produtivos, a minimização do total flowtime conduz a um menor estoque em processo. Por este motivo, estes problemas tem atraído a atenção de vários pesquisadores ao longo dos anos. Neste sentido, será realizado uma revisão do estado da arte e novas heurísticas construtivas serão propostas para gerarem soluções de qualidade para ambos os problemas estudados. Com este objetivo, uma extensa experimentação computacional foi realizada para fins de comparação e avaliação dos métodos propostos com os melhores métodos heurísticos reportados da literatura. / This work addresses the scheduling problem in permutation flow shop environment, having as objective to analyze two optimization criteria: the first criterion is to minimize the makespan, and the second is to minimize the total flow time. These objectives are relevant to the dynamics of the production environment, because while minimizing the makespan tends to improve the resources utilization, minimizing the total flowtime leads to a lower in-process inventory. For this reason, these problems have attracted the attention of many researchers over the years. In this regard, will be performed a review of the state of the art and new constructive heuristics will be proposed to generate quality solutions for both problems in consideration. For this purpose, an extensive computational experiment was performed for comparison and evaluation of the proposed heuristics with the best heuristic methods reported in the literature.

Este trabalho aborda o problema de programação de tarefas, a partir de um caso específico, conhecido como Flow Shop com buffer zero. O problema consiste em programar n tarefas em m máquinas no ambiente Flow Shop permutacional. Com o aumento do nível de exigência dos clientes, pesquisas que buscam o atendimento das datas de entrega têm se tornado de extrema importância em ambientes de manufatura. Este trabalho analisa o problema de minimização do atraso total no ambiente Flow Shop onde não existe a possibilidade de armazenagem das tarefas entre estágios de produção sucessivos (buffer zero), tendo como consequência o bloqueio de máquinas. A Heurística Evolutiva Clustering Search foi proposta e analisada para a obtenção de soluções de altíssima qualidade para o problema. Finalmente, uma extensa experimentação computacional foi realizada. Quando comparado com o melhor método reportado na literatura, o método proposto apresentou qualidade superior. / This work deals with the Flow Shop scheduling problem. The objective is scheduling n jobs on m machines in the Permutation Flow Shop environment. With the increasing customer demand level, researches that aims the attendance of due dates have become extremely important in manufacturing process. This work studies the total tardiness minimization problem in the flow shop environment where there is no buffer storage between machines, resulting in the machine block. The Heuristic Evolutionary Clustering Search was proposed and analyzed to obtain high quality solutions to the problem. Finally, an extensive computational experiment was performed. When compared to the best method reported in the literature, the proposed method showed high quality.

Orientador: Alexandre César Rodrigues da Silva / Resumo: Neste trabalho foram programados dois algoritmos descritos na literatura denominados de XOR e MDM que realizam a síntese de circuitos reversíveis a partir da tabela verdade. Programou-se também algoritmos relacionados com a otimização pós-síntese, denominados Greedy, Simulated Annealing e Variable Neighbourhood Descent, que empregam métodos heurísticos e regras de reescrita, cujo objetivo é reduzir a quantidade de portas lógicas reversíveis do circuito sintetizado. A contribuição deste trabalho foi o emprego do método Divisão que divide o circuito sintetizado em vizinhanças e aplica o método Simulated Annealing ou Variable Neighbourhood Descent nas partes do circuito. Os métodos de otimização implementados foram comparados utilizando como testes 42 circuitos. Constatou-se que os métodos Simulated Annealing e Variable Neighbourhood Descent em conjunto com o método Divisão geraram circuitos menores. Além disso, o algoritmo que aplica a meta-heurística Simulated Annealing comparado ao Variable Neighbourhood Descent obteve menor quantidade de portas em 7 dos 42 circuitos, mesmo custo em 29 circuitos e pior custo em 6. / Abstract: In this work, two algorithms described in the literature denominated of XOR and MDM are programmes that realize the synthesis of reversible circuits from the truth table. It has been programmed also algorithms related to the post-synthesis optimization, called Greedy, Simulated Annealing and Variable Neighbourhood Descent, which use heuristic methods and rewriting rules, whose objective is to reduce the number of reversible logic gates of the synthesized circuit. The contribution of this work was the use of the Division method that divides the synthesized circuit into neighborhoods and applies the Simulated Annealing or Variable Neighbourhood Descent method in the circuit parts. The implemented optimization methods were compared using 42 circuits as a test. It was found that the Simulated Annealing and Variable Neighborhood Descent methods together with the Division method generated smaller circuits. Furthermore, the algorithm that applies the Simulated Annealing meta-heuristic compared to the Variable Neighbourhood Descent obtained the lowest number of gates in 7 of the 42 circuits, even cost in 29 circuits and the worst cost in 6. / Mestre

O presente trabalho abordou um problema de programação de embarcações que realizam o lançamento de dutos ou linhas de produção e a interligação destes à infra-estrutura submarina, em uma operação de exploração de petróleo offshore. As tarefas são realizadas por embarcações PLVs (pipe layer vessels), e possuem como atributos: duração, em dias; lista de embarcações compatíveis; instante de liberação; penalidade relacionada ao atraso na execução da tarefa. Este problema é uma variação da classe de problemas de programação de máquinas paralelas não-relacionadas, em que o objetivo é minimizar o atraso ponderado total. Este trabalho empregou como métodos de solução a meta-heurística GRASP com path relinking. Esta técnica foi implementada utilizando os recursos de processamento multi-threading, de forma a explorar múltiplas trajetórias simultaneamente. Testes foram feitos para comprovar o desempenho das heurísticas propostas, comparando-as com limitantes fornecidos pelo método geração de colunas. / This work addressed a fleet scheduling problem present in the offshore oil industry. Among the special purpose services one will find the pipe layer activities and its connection to the subsea infrastructure, accomplished by the Pipe Layer Vessels (PLV). The jobs are characterized by a release date, which reflects the expected arrival date of the necessary material at the port. There are compatibility constraints between job and vessel, so that some vessels may not be able to perform a certain job; the duration of the jobs can be differentiated by vessel and if a job is finished after its due date, a penalty is incurred. This is a variation of the unrelated parallel machine problem with total weighted tardiness objective function. This research employed a metaheuristic GRASP with Path Relinking, which have proved to be competitive and an effective solution strategy. This method was implemented in a multi-threading scheme allowing multiple paths to be explored simultaneously. Computational experiments were conducted, comparing solutions with bounds provided by linear column generation.

Neste trabalho é abordado o problema da programação da produção em ambiente flow shop permutacional, tendo como objetivo analisar dois critérios de otimização: o primeiro critério é a minimização do tempo total de programação da produção (makespan), e o segundo é a minimização do tempo total de fluxo (total flowtime). Estes objetivos são relevantes para a dinâmica do ambiente de produção, porque enquanto que a minimização do makespan tende a melhorar a utilização dos recursos produtivos, a minimização do total flowtime conduz a um menor estoque em processo. Por este motivo, estes problemas tem atraído a atenção de vários pesquisadores ao longo dos anos. Neste sentido, será realizado uma revisão do estado da arte e novas heurísticas construtivas serão propostas para gerarem soluções de qualidade para ambos os problemas estudados. Com este objetivo, uma extensa experimentação computacional foi realizada para fins de comparação e avaliação dos métodos propostos com os melhores métodos heurísticos reportados da literatura. / This work addresses the scheduling problem in permutation flow shop environment, having as objective to analyze two optimization criteria: the first criterion is to minimize the makespan, and the second is to minimize the total flow time. These objectives are relevant to the dynamics of the production environment, because while minimizing the makespan tends to improve the resources utilization, minimizing the total flowtime leads to a lower in-process inventory. For this reason, these problems have attracted the attention of many researchers over the years. In this regard, will be performed a review of the state of the art and new constructive heuristics will be proposed to generate quality solutions for both problems in consideration. For this purpose, an extensive computational experiment was performed for comparison and evaluation of the proposed heuristics with the best heuristic methods reported in the literature.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:51:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2212.pdf: 1886443 bytes, checksum: bddd5428751623f23f36b7a2f2f3442c (MD5) Previous issue date: 2008-12-15 / Universidade Federal de Minas Gerais / In recent years, several studies have been revising static distribution models used by companies in order to incorporate intrinsic dynamic features of transport operations. Thanks to new technologies such as global positioning systems and wireless communications, vehicle routes elaborated in the beginning of the planning horizon can be altered in real time in order to serve new requests, avoid traffic jams, or find alternatives when some of the fleet vehicles are late or broke. In this way, realistic solutions of better quality are expected to be obtained from the company´s point of view (smaller costs) as well as from the customers´ (better service level). The main objective of this work is to analyze the impacts resulting from the incorporation of dynamic vehicle routing and scheduling in service production systems where the due dates for service is a prioritary issue. Specifically, we tackled the Dynamic Vehicle Routing Problem, where route plans are elaborated in a planning horizon. Initially, the definition and characteristics of dynamic problems are presented along with a review of some of the main contributions in the literature. We propose a heuristic based on Pureza and Laporte´s algorithm (2008) in order to obtain routes in real time. The relative impact of the heuristic application to other methods is analyzed by means of a set of generated instances from the data supplied by a drink company in São Paulo State. / Nos últimos anos, um crescente número de estudos científicos vem revisando modelos estáticos de distribuição adotados por empresas a fim de incorporar o dinamismo intrínseco às operações envolvidas. Esta tendência se deve principalmente aos avanços tecnológicos na área de geo-referenciamento, os quais permitem que rotas elaboradas no início do horizonte de planejamento sejam alteradas em tempo real a fim de atender novas requisições de clientes, evitar congestionamentos de tráfego, ou ainda, encontrar alternativas na ocorrência de veículos atrasados ou quebrados. Desta forma, espera-se obter soluções realistas de maior qualidade tanto do ponto de vista da empresa (menores custos) como dos clientes (melhor nível de serviço). Este trabalho tem como objetivo principal analisar o impacto decorrente da incorporação de métodos de roteamento dinâmico de veículos em ambientes de prestação de serviço onde o prazo de atendimento é o objetivo prioritário. Especificamente, é tratado o Problema de Roteamento de Veículos Dinâmico, onde planos de rotas são elaborados ao longo de um horizonte de planejamento. Inicialmente, a definição e características de problemas dinâmicos são apresentadas, juntamente com uma revisão de algumas das principais contribuições da literatura. É proposta, então, uma heurística baseada no algoritmo de Pureza e Laporte (2008) para elaboração de rotas em tempo real. O impacto da aplicação da heurística é analisado frente a outros métodos, utilizando-se um conjunto de instâncias geradas a partir de dados fornecidos por uma empresa do setor de bebidas do interior do estado de São Paulo.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:51:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3393.pdf: 4478459 bytes, checksum: 69570a1820f1617b090f2e79453e5ec4 (MD5) Previous issue date: 2010-12-15 / Financiadora de Estudos e Projetos / The pursuit of excellence in customer service drives companies to investigate strategies that help to produce satisfactory solutions to the market, as is the case of beverage companies. One of the obstacles faced by this sector is the difficulty in distributing the demanded products within regular working hours due to long service times in each demand site. An alternative for reducing violations of route time consists in including the assignment of extra deliverymen to the usual routing and scheduling decisions. Such treatment is hardly often explored in the literature and it was not found any evidence of commercial softwares that consider it. In this sense, the current work addresses the Vehicle Routing Problem with the assignment of extra deliverymen, with the aim of generating routes in which the number of unserved clients in regular working hours is minimized. To this end, we propose an extension of Clarke and Wright heuristic. The proposed extension is applied to sets of examples generated based on classic instances of Solomon (1987) and Christofides et al. (1979). The results of the application are compared to those provided by the heuristic of Clarke and Wright according to a set of performance criteria. / A busca pela excelência no atendimento aos clientes faz com que empresas investiguem estratégias que auxiliem a obtenção de soluções satisfatórias no mercado, como é o caso das empresas do setor de bebidas. Um dos obstáculos enfrentados por este setor é a dificuldade em distribuir os produtos demandados dentro da jornada de trabalho estabelecida, em função dos altos tempos de serviço existentes em cada ponto de demanda. Uma alternativa para reduzir violações de tempo de rota consiste em incluir a designação de entregadores extras às decisões de roteamento e programação. Este tratamento é pouco explorado na literatura e não foi encontrada nenhuma evidência de softwares comerciais que o considerem. Neste sentido, o corrente trabalho aborda o Problema de Roteamento de Veículos com designação de entregadores extras, com o objetivo de gerar rotas em que o número de clientes não atendidos em uma dada jornada de trabalho seja minimizado. Para tal, é proposta uma extensão da heurística de Clarke e Wright. A extensão proposta é aplicada a conjuntos de exemplos gerados com base nas instâncias clássicas de Solomon (1987) e Christofides et al. (1979). Os resultados obtidos nestas aplicações são comparados aos fornecidos pela heurística de Clarke e Wright segundo um conjunto de critérios de desempenho.