Este trabalho trata de um problema de programação da produção em fundições de pequeno porte, que consiste em programar as ligas que devem ser produzidas em cada período do planejamento e como tais ligas devem ser usadas para a produção de itens sob encomenda, de modo que atrasos e custos operacionais sejam minimizados. Devido à certa incerteza nos dados do problema, a estratégia de horizonte rolante foi empregada. Este problema é representado por um modelo matemático de programação linear inteira mista. Neste trabalho foi desenvolvida uma heurística do tipo residual para obter uma boa solução inteira factível do problema, partindo da solução contínua encontrada pelos métodos relaxe-e-fixe e busca local / This work addresses a planning production problem that arises in small market-driven foundries, which consists of programming a number of alloys that have to be produced in each period of the planning horizon and how these alloys should be used to producing ordered items, in such way that delays and operational costs are minimized. Due to uncertainties in the problem data, the strategy of rolling horizon was used. This problem is modeled as a mixed integer linear programe. In this work we developed a residual typed heuristic in order to obtain a good feasible integer solution of the problem, which are built from the continuous solution found by relax-and-fix and local search methods. Keywords: Lot-sizing problems, mixed integer linear programming, production planning in foundries

Perturbações na malha aérea ocorrem em todo o mundo e afetam econômica e operacionalmente as empresas aéreas. Em 2016, os gastos que essas perturbações causaram às empresas aéreas e aos seus clientes giraram em torno de US$60 bilhões, cerca de 8% da receita de todas as empresas aéreas do mundo. Este trabalho apresenta uma Heurística Matemática Híbrida, envolvendo otimização por programação inteira mista, para resolver o Problema da Recuperação da Malha Aérea de uma empresa, em até vinte minutos, para uso do Centro de Controle Operacional (CCO) da empresa aérea. A solução consiste em uma nova programação de voos que minimiza os custos da alteração da malha aérea e atenda as restrições impostas por um cenário de múltiplas perturbações, quais sejam: atrasos, cancelamentos de voos, fechamento ou redução de capacidade aeroportuária e manutenções não-programadas. Além da heurística, apresenta-se também um modelo de fluxo em rede com programação inteira para resolver de forma exata o Problema da Recuperação da Malha. Esse modelo obteve resultados em instância de até 500 voos, para todo tipo perturbação, em tempo de execução razoável, exceto para as instâncias em que a capacidade aeroportuária estava muito comprometida. A heurística matemática híbrida apresentou resultados com diferenças de até 5% com relação ao ótimo para as instâncias com até 6000 voos, independentemente do nível de perturbação imposta à malha aérea, com tempo de execução que permite o seu uso prático. / Schedule disruptions occurs worldwide and affect economically and operationally the airlines. In 2016, disruptions cost airlines and their customers around $60 billion, or about 8% of worldwide airline revenue. In this thesis, a Hybrid Math-Heuristic including a mixed-integer linear optimization is presented. It is aimed at assisting airlines to solve the Aircraft Recovery Problem through their Operations Control Centers (OCC) in up to twenty minutes. The solution consists in a new changed schedule that minimizes the cost of changes and deals with constraints related to a scenario with multiple disruptions: delays, flight cancelations, closures or airport capacity reduction and non-scheduled maintenance. Besides the heuristic, a network flow integer programming model is presented to provide exact solutions to the Aircraft Recovery Problem. The Exact Model achieved optimal results for instances with up to 500 flights subjected to all kinds of disruptions in reasonably times, except for instances with highly constrained airport capacity. The Hybrid Math-Heuristic achieved results with maximum optimal GAP of up to 5% for instances with up to 6.000 flights, no matter the level of the imposed disruption, with time of execution that permits its use in practice.

Made available in DSpace on 2016-08-10T10:40:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elke Dias de Sousa.pdf: 2102512 bytes, checksum: 18f5866294e8aafbb35224d88289238b (MD5) Previous issue date: 2014-01-27 / The objective of this study is to evaluate the contributions that software, called LOPT calculator (calculator for Linear Optimization), can offer when used as a support tool for teachers and undergraduate students in solving problems of linear programming (LP ) through simplex algorithm. To this end, we performed a study on the use of computers in education, highlighting the importance of a given educational technology in pedagogical mediation. The approach used was qualitative and quantitative. Initially, the research development occurred with the application the software in a class of 11 students from Computer Engineering and Computer Science at PUC Goiás, considering a pilot sample this first step for this research. Then we constructed a questionnaire to evaluate the effectiveness software, which was the first result of this work. The questionnaire was applied in two undergraduate classes, setting the master sample consisted of 81 participants. The analyses and interpretation of data, through the bootstrap technique, generated strong evidence that the use of software to solve linear programming problems contributes significantly to the teaching and learning process of this discipline. This was considered the second result. It is proposed, given the results found, stimulate teachers and students interested in studying and solving LP problems to the use of the new computer technology, the LOpt calculator, as a tool to support the teaching and learning process in operational research. / O objetivo deste trabalho é avaliar as contribuições que o software, denominado calculadora LOpt (calculadora para Otimização Linear), pode oferecer quando utilizado como instrumento de apoio por professores e alunos de graduação, na resolução de problemas de programação linear (PL) por meio do algoritmo simplex. Para tanto, realizou-se um estudo sobre o uso da informática na educação, destacando a importância de uma dada tecnologia educacional na mediação pedagógica. A abordagem utilizada foi qualitativa e quantitativa. Inicialmente, o desenvolvimento da pesquisa se deu com a aplicação do software numa turma de 11 alunos dos cursos de Engenharia de Computação e Ciências da Computação da PUC Goiás, considerando esta primeira etapa uma amostra piloto para a presente pesquisa. Em seguida, construiuse um questionário objetivando avaliar a efetividade do software, sendo este o primeiro resultado deste trabalho. O questionário foi aplicado em duas turmas de graduação, definindo a amostra mestre constituída de 81 participantes. As análises e interpretações dos dados, por meio da técnica bootstrap, geraram fortes evidências de que o uso do software na resolução de problemas de programação linear contribui significativamente no processo de ensino e aprendizagem dessa disciplina. Considerou-se este, o segundo resultado. Propõe-se, face aos resultados encontrados, estimular professores e alunos interessados no estudo e resolução de problemas de PL, ao uso dessa nova tecnologia informática, a calculadora LOpt, como uma ferramenta de apoio ao processo de ensino e aprendizagem de pesquisa operacional.

O aumento da concentração de gases de efeito estufa na atmosfera levou a uma preocupação de como se reduzir as emissões destes gases. Desta preocupação surgiram instrumentos de regulação a fim de reduzir ou controlar os níveis de poluição. Dentro deste contexto, esta pesquisa analisou o setor de transportes de cargas, com ênfase no transporte de soja. No Brasil, o setor de transportes é um dos principais responsáveis pelas emissões de gases de efeito estufa provenientes da queima de combustíveis fósseis. No setor de transportes, as emissões diferem entre os modais, sendo que as ferrovias e hidrovias poluem menos que as rodovias. Desta forma, simulou-se por meio de um modelo de programação linear se a adoção de medidas regulatórias sobre as emissões de CO2 traria uma alteração no uso das ferrovias e hidrovias. Uma das constatações, ao se utilizar o modelo de Minimização de Fluxo de Custo Mínimo para o transporte de soja em 2013, foi que a capacidade de embarque nos terminais ferroviários e hidroviários desempenha um papel fundamental na redução das emissões de CO2. Se não houver capacidade suficiente, a adoção de uma taxa pode não provocar a redução das emissões. No caso do sistema de compra e crédito de carbono, seria necessária a compra de créditos de carbono, numa situação em que a capacidade de embarque nos terminais intermodais seja limitada. Verificou-se, ainda, que melhorias na infraestrutura podem desempenhar um papel mitigador das emissões. Um aumento da capacidade dos terminais ferroviários e hidroviários existentes, bem como o aumento da capacidade dos portos, pode provocar a redução das emissões de CO2. Se os projetos de expansão das ferrovias e hidrovias desenvolvidos por órgãos governamentais saírem do papel, pode-se chegar a uma redução de pouco mais de 50% das emissões de CO2. Consideraram-se ainda quais seriam os efeitos do aumento do uso de biodiesel como combustível e percebeu-se que seria possível obter reduções tanto das emissões quanto do custo de transporte. Efeitos semelhantes foram encontrados quando se simulou um aumento da eficiência energética. Por fim, percebeu-se nesta pesquisa que a adoção de uma taxa não traria tantos benefícios, econômicos e ambientais, quanto a melhoria da infraestrutura logística do país. / The increased concentration of greenhouse gases in the atmosphere has led to a concern of how to reduce emissions of these gases. From this concern, regulatory instruments were conceived in order to reduce or control pollution levels. Within this context, this research examined the freight transport sector, with emphasis on the soybean transport. In Brazil, the transportation sector is a major contributor to the greenhouse gas emissions from burning fossil fuels. In the transportation sector, emissions differ among transportation modes, with the railways and waterways polluting less than the highways. Thus, it is simulated by means of a linear programming model if the adoption of regulatory measures on CO2 emissions would bring a change in the use of railways and waterways. One of the findings, using the model of Minimum Cost Flow Minimization for soybean transport in 2013, was that the loading capacity on rail and waterway terminals plays a key role in reducing CO2 emissions. If there is an insufficient capacity, the adoption of a tax may not cause the reduction of emissions. In the case of the cap and trade system, this would require the purchase of carbon credits in a situation where the loading capacity in intermodal terminals is limited. It was found further that improvements in the infrastructure could play a mitigating role for emissions. An increase in capacity of existing rail and waterway terminals, as well as increasing the capacity of ports, can cause the reduction of CO2 emissions. If the expansion projects of railways and waterways developed by government agencies leave the paperwork, it can be reached a reduction of over 50% of CO2 emissions. It was still considered what would be the effects of increased use of biodiesel as fuel, being realized that it would be possible to obtain reductions in both emissions and the shipping cost. Similar effects were found when it was simulated an increase of energy efficiency. Finally, it was noted in this study that the adoption of a tax would not bring so many benefits, including the economic and environmental ones, to improve the country\'s logistics infrastructure.

Este trabalho tem por objetivo apresentar uma metodologia para localização e proposição de reforços no sistema de distribuição de energia elétrica através de programação linear, PL, e algoritmo genético, AG. A técnica de PL utilizada para a localização de pontos de reforços e, principalmente, novas subestações de distribuição, é baseada no algoritmo de ?out-of-kilter?, um conhecido algoritmo de transporte. A seleção de melhores alternativas é solucionada através do AG, que permite a modelagem de redes com proporções reais e possibilita a obtenção de resultados em tempos de execução compatíveis para aplicação de atividades em planejamento de sistemas de distribuição de energia. O modelo de algoritmo proposto aloca automaticamente novos reforços, como o recondutoramento de trechos da rede e a expansão de subestações existentes, complementando os reforços candidatos, novas subestações e novos alimentadores, propostos previamente pelo modelo de PL. A metodologia proposta é aplicada à resolução de uma rede de distribuição real, possibilitando a análise da potencialidade que esta modelagem pode oferecer. / This dissertation presents a methodology for the allocation and proposal of new reinforcements in electric distribution systems through linear programming (LP) and genetic algorithm (GA). The linear programming technique used for the allocation of new reinforcements, namely new distribution substation locations, is based on the ?out-of-kilter? algorithm, a well known transport algorithm. The selection of alternatives, determined by technical and economical criteria, is carried out through a genetic algorithm that allows the modeling of real sized distribution networks and makes possible the attainment of results in compatible execution times for distribution network planning. The proposed model places new reinforcements automatically, as it is the case of cable resizing in distribution lines and the expansion of existing substations, complementing the new substations and new feeders proposed by the linear programming model. The proposed methodology is applied to the solution of a real distribution network, showing the potential applications of the models.

A localização de fábricas, fornecedores e/ou CDs é um problema de grande complexidade, principalmente em empresas com operações internacionais. Na literatura mundial são poucos os modelos desenvolvidos que tratam da localização de instalações em escala global. Este trabalho propõe um modelo de Programação Linear Inteira Mista que soluciona o problema minimizando os custos logísticos (custos fixos, custos de transferência, custos de distribuição, impostos não recuperáveis, estoques, take-or-pay, matéria-prima e custos de agregação de valor e transbordo) levando em consideração vários elos da cadeia de suprimentos. Como principais contribuições do modelo citam-se a inclusão de benefícios fiscais em transações internacionais, tais como o drawback, o cálculo pioneiro para custo no carregamento dos estoques e o tratamento dado aos custos tipo take-or-pay. São sugeridas adaptações do modelo para utilização em quaisquer segmentos de indústria. O modelo foi aplicado com sucesso em um caso real de uma indústria do segmento químico. / The location of factories, suppliers and distribution centers has always been a problem of great complexity, mainly for companies with global operations. In the literature, there are a few models developed for facilities location in a global scale. This work proposes a Mixed Integer Linear Programming model that solves the problem minimizing the total logistic cost (fixed, transfer and distribution costs, non recoverable duties, carrying, take-or-pay, raw material, added value and handling costs) taking into consideration several echelons in the supply chain network. The main contributions of the proposed model are the considerations regarding fiscal benefits in international trade such as drawback, the pioneer carrying cost calculation and the treatment given to the take-or-pay costs. Some adaptations of the model have been suggested for use in any type of industry. The model was successfully applied in a real case of a chemical industry.

Nos últimos anos, percebeu-se um avanço substancial das metodologias sistemáticas de seleção de ativos em portfólios financeiros, baseadas em técnicas de otimização. A maior pressão por desempenho sobre as gestoras de recursos e a evolução dos softwares e pacotes de otimização foram fatores que contribuíram para esse desenvolvimento. Dentre as técnicas mais reconhecidas utilizadas na gestão de portfólios está a de otimização robusta, cuja aplicação na solução de problemas com dados incertos iniciou-se na década de 1970 e, desde então, vem evoluindo em sofisticação. Partindo de uma extensão recente do método, propõe-se um novo modelo linear que resolve o problema de otimização de um portfólio para múltiplos estágios, com inovações no tratamento da incerteza das estimativas de dispersão dos retornos. Os resultados mostram que o método proposto desempenha muito bem em termos de rentabilidade e de métricas de risco-retorno em momentos de turbulência dos mercados. Por fim, demonstra-se empiricamente que o modelo alcança um desempenho ainda melhor em termos de rentabilidade com a adoção de um estimador eficiente para o valor esperado dos retornos e com a simultânea redução do nível de robustez do modelo. / It has been realized in the last years a remarkable development of the optimization techniques to solve the problem of financial portfolio selection. The pressure on asset management firms to maintain a more stable performance and the evolution of specialized software packages have enabled this positive trend. One of the most recognized approaches applied to the management of investments is the robust optimization, whose use on uncertain portfolio optimization problems has begun in the 1970s and has experienced a substantial growth since then. Building on a recent version of this framework, it is proposed a new linear model of the robust multistage portfolio optimization problem, thereby incorporating uncertainty about dispersion inputs in an innovative way. The results show that this method performs very well during high volatility periods in terms of the terminal wealth and the risk-return tradeoff. Finally, it can be demonstrated empirically that the proposed method outperforms when an efficient return estimator is incorporated to the optimization model and the robustness level is reduced simultaneously.

Nas últimas décadas, diversas propostas de técnicas e de processos visando aumentar a sustentabilidade da agricultura ganharam evidência. Tais propostas geram novos modelos de planejamento em que devem ser considerados aspectos técnicos e ecológicos de produção, bem como o acesso de pequenos agricultores familiares ao mercado consumidor. Neste tipo de planejamento da produção, a rotação de culturas desempenha um papel fundamental, pois contribui para a manutenção dos recursos produtivos, para a minimização do uso de recursos não-renováveis e para o controle biológico da população de herbívoros, patógenos e plantas espontâneas. Nesta tese abordamos dois problemas de Programação de Rotação de Culturas (PRC) focados na produção de base sustentável de hortaliças: o problema de PRC com restrições de Adjacências (PRC-A) e o problema de PRC com atendimento da Demanda (PRC-D). O planejamento da produção de hortaliças é complexo pois envolve, em geral, um grande número de culturas com limitações específicas quanto à época de plantio e com períodos de cultivo e produtividades muito variáveis. A programação de rotação de culturas para as áreas de plantio é formulada como um modelo de otimização 01 e, para os dois problemas, em cada programação considera se tanto aspectos técnicos (época de plantio e colheita etc.) quanto ecológicos (adubação verde, pousio etc.). No problema PRC-A o objetivo é a maximização da ocupação das áreas produtivas em que as restrições de plantio são estendidas às áreas adjacentes. Como a formulação matemática para o problema tem, em geral, um número muito grande de restrições e variáveis, com matriz de restrições esparsa e bloco-diagonal, o modelo é reformulado com a Decomposição DantzigWolfe, o que permitiu sua resolução por procedimentos baseados em geração de colunas, heurísticos e exatos. No problema PRC-D desejase suprir a demanda de um conjunto de hortaliças tendo-se disponível um conjunto de áreas heterogêneas. As culturas passíveis de plantio, bem como as suas produtividades, dependem da área considerada. O problema foi formulado como um modelo de otimização linear em que cada variável está associada a uma programação de rotação de culturas. O modelo contém potencialmente um número grande de programações de rotação e é resolvido por geração de colunas. Experimentos computacionais usando instâncias baseadas em dados reais confirmam a eficácia dos modelos e das metodologias propostos para os problemas / Over the last decades, various proposals for techniques and processes to increase agricultural sustainability have been put forward. These proposals bring new planning models in which technical and ecological production aspects must be considered, as well as the access of small farmers to the consumer market. In this type of agricultural production planning, crop rotation plays a fundamental role as it contributes to maintaining productive resources, to reducing the use of non-renewable resources, and to biologically controlling the population of herbivores, pathogens and spontaneous plants. In this thesis, two problems concerning the Crop Rotation Schedule (CRS) focusing on sustainable production vegetables are addressed: the problem of the CRS having Adjacent constraints (CRS-A) and the problem of the CRS under Demand constraints (CRS-D). Production planning of vegetables is complex as it generally involves a large number of crop species having specific limitations regarding the planting season and very varied production times and productivity. The crop rotation schedule problem is formulated as an optimization model 0-1, and for both problems, in each schedule technical (planting and harvesting season etc.) and ecological (green manure, fallow etc.) aspects are considered. Concerning the CRS-A problem, the aim is to maximize the occupation of cropping areas in which planting constraints are extended to adjacent areas. As the mathematical formulation for the problem generally has a large number of restrictions and variables and the structure of the constraint matrix of the problem is sparse and block-diagonal, the model has been reformulated using the Dantzig-Wolfe Decomposition strategy, which has enabled the use of a heuristic and exact procedures based on the column generation approach for its resolution. In the CRS-D problem, the aim is to meet the market demands for vegetables having a set of heterogeneous cropping areas available. The potential planting crops, as well as their productivity, depend on the considered cropping area. The problem is formulated as an optimization linear model in which each variable is associated to a crop rotation schedule. The model may include a large number of rotation schedules and is solved by the column generation approach. Computational experiments using instances based on real-world data confirm the efficiency of models and methodologies proposed for the problems

A cultura da cana-de-açúcar é submetida durante o seu desenvolvimento a diferentes condições ambientais e de manejo sendo a maturação afetada diretamente por estas condições. Destas condições, surge a necessidade de se quantificar as respostas da cultura aos diferentes estímulos para fins de planejamento. Modelos de previsão da qualidade da matéria-prima tornamse ferramentas importantes na lavoura canavieira, em especial a previsão da curva de acúmulo de sacarose nos colmos, objetivando suprir estimativas de rendimento ao longo da safra, visando à caracterização das alternativas de manejo, aumentando a eficácia das decisões gerenciais e estratégicas. Os objetivos deste trabalho foram desenvolver modelos empíricos capazes de obter estimativas de ATR - Açúcar Total Recuperável nas variedades RB 72 454, RB 85 5156, RB 85 5536, SP 81-3250 e SP 80-1842 ao longo da safra, utilizando dados referentes aos fatores de produção, gerando uma ferramenta que auxilie a tomada de decisão e o planejamento estratégico; medir a variação espaço-temporal do IAF - índice de área foliar e o ATR das variedades RB 85 5156 e SP 80-3280 ao longo de um ciclo para calibração do modelo, simulando os demais; confirmar e relacionar a influência do armazenamento disponível, queda sazonal da temperatura do ar (graus-dia negativos) e quantidade de carboidratos assimilados na maturação da cana-deaçúcar além de otimizar o planejamento agrícola utilizando a Pesquisa Operacional. Foram analisados os dados da Usina Costa Pinto/COSAN, localizada no município de Piracicaba – SP, dos anos safras 1998/1999, 1999/2000, 2000/2001, 2001/2002 e 2002/2003 considerando a maturação, idade do canavial, solos, variedades, florescimento, aplicação de maturadores e manejo, utilizando-se de modelos estatísticos de estimativa da maturação e planejamento agrícola otimizado na safra 2003/2004. Todos os modelos de previsão para cana-soca mostraram-se significativos sendo uma ótima ferramenta de auxílio para o planejamento agrícola otimizado. O planejamento do corte otimizado promoveu uma distribuição homogênea da matéria-prima para a indústria ao longo dos meses de safra, obtendo o máximo lucro possível com os recursos considerados. / Sugarcane grows under different weather and handling conditions that directly affect crop maturation. These conditions cause the requirement of quantifying the responses of the culture to the different stimuli for planning purposes. Forecast models for the quality of raw material are important tools in the sugarcane farming, in especial the forecast curve of sucrose accumulation in the stems. These models aim to supply yield estimates along the culture cycle, seeking the characterization of handling alternatives and increasing the efficacy of management and strategic decisions. The objectives of this work were to develop empiric models capable to obtain estimates of TRS - Total Recoverable Sugar in the varieties RB 72 454, RB 85 5156, RB 85 5536, SP 81-3250 and SP 80-1842 along the crop cycle, by using referring data to the production factors, generating a tool that helps the outlet decision and the strategic planning; to measure the space-temporary variation of LAI - leaf area index and TRS of the varieties RB 85 5156 and SP 80-3280 along a cycle for calibration of the model, simulating the others; confirm and relate the influence of available soil water storage, seasonal decreasing of air temperature (negative degreedays) and amount of carbohydrates assimilated in the maturation of sugarcane, besides optimizing the agricultural planning using the Operational Research. The Costa Pinto/COSAN sugar-mill (Piracicaba – SP) database was analyzed considering the maturation, age of the culture, soils, varieties, flowering, ripeners and handling for the years crops 1998/1999, 1999/2000, 2000/2001, 2001/2002 and 2002/2003, utilizing statistical test models of maturation estimate and agricultural planning optimized in the crop 2003/2004. All the forecast models for ratoon were significant as an excellent tool for help the optimized agricultural planning. The planning of optimized cutting promoted a homogeneous distribution of raw material for industry along the months of crop, obtaining the maximum possible profit with the considered resources.

Thesis. 1976. M.S. cn--Massachusetts Institute of Technology. Dept. of Aeronautics and Astronautics. / MICROFICHE COPY AVAILABLE IN ARCHIVES AND AERO. / Includes bibliographical references. / M.S.cn