[pt] No Brasil, as distribuidoras (DisCos) devem suprir seu crescimento de carga por meio de contratos comercializados em leilões centralizados de Energia Nova, nos quais são leiloados contratos com entrega 4 anos a frente. No entanto, projetar a demanda de energia para vários anos à frente é muito desafiador, pois o consumo de energia é muito dependente da taxa de crescimento da economia, da possibilidade de surgimento de uma nova solução/tecnologia (geração solar distribuída) e da migração de consumidores cativos para o mercado livre. Embora as distribuidoras possam repassar os custos do excedente contratual de até 5 por cento nas tarifas de energia, esse limite tem se mostrado insuficiente desde que a última crise econômica no Brasil (2015) derrubou as expectativas de crescimento do consumo, deixando as distribuidoras com um superavit de contrato enorme. Essa situação tornou-se um problema para as distribuidoras, uma vez que esses contratos são liquidados no mercado spot, expondo-as ao preço spot, variável demasiadamente volátil no Brasil, e comprometendo assim a os seus fluxos de caixa. Neste contexto, criou-se o Mecanismo de Venda de Excedentes - MVE, um importante instrumento regulatório para gerenciamento do portfólio das distribuidoras. Por meio deste mecanismo as distribuidoras são capazes de vender, em um leilão centralizado, seus excedentes contratuais, reduzindo assim sua exposição ao mercado spot. Assim, este trabalho tem como objetivo propor uma metodologia para otimizar a estratégia das distribuidoras nos processamentos de MVE utilizando o conceito de Decisão sob Incerteza. Em outras palavras, o modelo indicará uma estratégia de venda de contratos no MVE, considerando o perfil de aversão ao risco do agente, avaliando os diferentes custos de oportunidade existentes neste processo de tomada de decisão. / [en] In Brazil, distribution companies (DisCos) must supply their expected load growth with contract purchases in centralized New Energy Auctions, in which commercial operation date – COD of generation projects being sold is (at least) 4 years ahead. Projecting energy demand for several years ahead is very challenging as energy consumption is very dependent on economy growth rate, the possibility of a surge of a new solution/technology (solar distributed generation) and the migration of captive consumers to the free market, to name a few. Even though distribution companies are allowed to pass through the costs of contract surplus of up to 5 percent in energy tariffs, this threshold was shown insufficient when the latest economic crisis in Brazil (2015) has knocked over consumption growth expectations, leaving distribution companies with huge contract surplus. This situation became a problem for the distribution companies since these contracts must be settled in the spot market, exposing them to the spot price, which is very volatile, and compromising their cash flow. In this context, the Mecanismo de Venda de Excedentes - MVE was created, an essential regulatory instrument to help distribution companies manage their energy portfolio. Through this mechanism, DisCos can sell in a centralized auction their contracts surplus, reducing their position in the spot market. This work aims to propose a methodology to optimize the distribution companies strategy in the MVE auctions using the theory of the Decision under Uncertainty. In other words, the model will indicate a strategy to sell contracts in the MVE, considering the agent s risk aversion profile, evaluating all the opportunity costs involving in this decision-making.

[pt] Este trabalho apresenta uma metodologia a fim de reduzir o deslocamento de candidatos em dias de prova em um exame de admissão de uma universidade no Brasil. O exame possui diferentes tipos de prova de acordo com a série do candidato e cada local de prova pode ofertar apenas um tipo de exame. A partir da teoria de localização de instalações, desenvolveu-se um modelo matemático de programação inteira para alocar candidatos de forma ótima considerando a distância entre eles e os vários locais de prova existentes. Foram realizados diversos testes com os dados de exames já aplicados, o que mostrou uma redução no deslocamento total superior a 30 porcento. Em seguida, a metodologia foi aplicada diretamente no mais recente exame de admissão da instituição, que conta com mais de 34 mil candidatos distribuídos por 70 locais de prova em 5 cidades, com a proporção de candidatos aptos a se locomoverem a pé sendo 4 vezes maior quando comparada com alocações utilizadas em anos anteriores. / [en] This work presents a methodology in order to reduce the displacement of candidates on test days in an admission exam of a university in Brazil. The exam has different types of tests according to the candidate s grade and each test site can offer only one type of exam. Based on the theory of facility location, a mathematical model of integer programming was developed to optimally allocate candidates considering the distance between them and the various existing exam locations. Several tests were carried out with the exam data already applied, which showed a reduction in total travel distance of more than 30 percent. Then, the methodology was applied directly in the most recent admission exam of the institution, which has more than 34 thousand candidates distributed over 70 exam places in 5 cities, with the proportion of candidates able to walk on foot being 4 times higher when compared to allocations used in previous years.

[pt] O objetivo deste trabalho é avaliar um sistema de componentes de software que oferece em seu modelo uma abstração de componentes compostos. O sistema de componentes estudado é o SCS, que define um conjunto de regras de aninhamento, encapsulamento e compartilhamento para reger o comportamento de seus componentes compostos. O foco deste estudo está na avaliação da eficácia dessas regras de composição para auxiliar o desenvolvedor de aplicações. Para realizar esta avaliação, adaptamos o sistema de Captura e Acesso CAS, construído com o middleware SCS, para utilizar componentes compostos, e criamos um cenário para analisar o modelo e a implementação do middleware. / [en] The aim of this work is to evaluate a software component system that provides in its model an abstraction of composite components. We chose for this study SCS as the components system, which defines a set of rules for nesting, encapsulation and sharing to manage the behavior of its composite components. The main focus of this study is to evaluate the effectiveness of these composition rules to assist application developers. To conduct this evaluation, we adapted the Capture and Access system CAS, developed via the middleware SCS in order to employ the composite components, and created a scenario to analyze the model and implementation of the middleware.

[pt] O aumento expressivo no consumo de combustíveis no Brasil trouxe grandes desafios para a cadeia de suprimento no país. Ao longo dos últimos cinco anos (2009-2013), o mercado brasileiro de gasolina e diesel cresceu 62,8 porcento e 32,0 porcento, respectivamente. Porém, os investimentos em produção e infraestrutura não acompanharam este crescimento, tornando estes desafios cada vez maiores. Na região Nordeste do país, que é suprida majoritariamente por cabotagem, a infraestrutura para movimentação dos derivados de petróleo está aquém daquela necessária, trazendo ineficiências à cadeia de suprimentos e aumentando significativamente os custos envolvidos nas operações. Para avaliação do suprimento desta região, foi proposto um modelo de programação matemática que considera todas as restrições que impactam diretamente o suprimento de gasolina e diesel, identificando inclusive aquelas restrições que são ocasionadas por outros agentes da cadeia, como por exemplo, insuficiência de tancagem dos clientes, restrição de calados dos portos e elevadas taxas de ocupação dos portos públicos, aumentando os custos de sobrestadia. Para complementar a análise, alternativas para direcionamento de investimento dos distribuidores de forma eficiente, minimizando os custos da cadeia de suprimento, foram avaliadas. O modelo também foi utilizado na discussão dos níveis de serviço praticados pela Petrobras no atendimento da demanda de gasolina e diesel nos polos da região. O trabalho teve uma abordagem da cadeia de suprimento voltada para o planejamento tático, se mostrando como uma ferramenta eficiente para suporte à tomada de decisões. / [en] The significant increase of fuel consumption in Brazil has brought major challenges to the supply chain in the country. Over the last five years (2009- 2013), the Brazilian market for gasoline and diesel has increased 62.8 percent and 32.0 percent, respectively. However, investments in production and infrastructure have not kept up this growth, increasing the challenges. In the Northeast region of the country, which is supplied largely by coastal shipping, the infrastructure for the petroleum products movement falls short of what is needed bringing several inefficiencies to the supply chain and significantly increasing the costs involved in operations. To assess the supply of this region, a mathematical programming model was proposed which considers all the constraints that directly impact the supply gasoline and diesel, including identifying those constraints that are caused by other actors in the chain, such as insufficient costumer s tankage, draught restriction of ports and high occupancy rates of public ports, raising the cost of demurrage. To complement the analysis, alternative scenarios to allocate the distributor s investments efficiently were evaluated to minimize the costs of the supply chain. The proposed model was also used to discuss the service levels committed by Petrobras in meet the demand for gasoline and diesel at the region. The study had an approach to supply chain oriented for tactical planning, showing as an efficient tool to support decision making.

[pt] O presente trabalho contém a formulação, implementação e teste de um modelo para determinação do traçado ótimo de cabos de protensão, bem como do valor da força de protensão mínima correspondente, em vigas isotáticas e hiperestáticas. Na formulação, será considerado que o cabo de protensão possui um desenvolvimento segmentado em parábolas do segundo grau, onde o comprimento dessas parábolas serão pré- estabelecidos. Serão feitas ainda simplificações em relação à força de protensão e às perdas de protensão. Com a introdução de tais simplificações e com um artifício de mudança de variáveis, estaremos diante de um problema de programação linear, onde as incógnitas do problema serão a força de protensão e os coeficientes dos trechos de parábolas que representam a geometria do cabo. O objetivo desse problema de programação linear, será minimizar o custo da protensão, de forma que algumas restrições, previamente estabelecidas, sejam atendidas. Tais restrições, limitarão a geometria do cabo, uma vez que o mesmo deve ser contínuo, representado por curvas suaves, e estar contido dentro da viga, e limitarão as tensões nos bordos extremos da viga de forma que as Normas Brasileiras NBR 8681, NBR 7197 e NBR 7187 sejam atendidas. Serão considerados diversos casos de carga e as seções de estudo serão pré-definidas. Como resultado do projeto teremos o traçado ótimo de um cabo médio, e a força de protensão mínima P0, onde já estarão incluídas as perdas imediatas. A implementação da formulação foi desenvolvida em linguagem C, padrão ANSI, o que garante que o mesmo código possa ser compilado em computadores diferentes e por compiladores diferentes, facilitando a portabilidade do programa. Para a otimização, foi utilizado o programa comercial LINDO- Linear Interactive and Discrete Optimizer, que permite uma interação com o usuário, é prático e de grande eficiência. Serão testados e analisados quatro exemplos, variando em sua complexidade. Das quatro vigas testadas, uma foi apresentada por Calçada (1993) em seu artigo "Traçado Óptimo de Cabos de Pré-esforço em Pórticos", e as outras três foram projetadas por engenheiros em escritórios de cálculo estrutural. As duas soluções de projeto, a dada pelo programa e a obtida pelos escritórios, são comparadas de modo a validar tanto a formulação como o programa implementado. / [en] This work is concerned with the formulation, implementation and test of a model for determination of the minimum prestressing force and the optimum tendon profile, to prestressed isostatics and hiperestatics beams. It will be considered in formulation, that the prestressing cable has a development segmented in second grade parabolas, in which the length of each one will be predetermined. In addition, simplifications will be considered with regard to the prestressing force and the prestressing losses. With these assumptions and an artifice of variables change, linear programming problem will be obtained, where the variables will be the prestressing force and the parabolas coefficients that represent the cable geometry. The objective of this linear programming problem will be to minimize the prestressing cost, based on some constraints. These constraints will limit the cable geometry, since this one has to be continue, represented for smooth curves and to be inside of the beam, and will limit the stresses at the top and at the bottom fibers of each studied sections according to Brazilian Codes NBR 8681, NBR 7197 e NBR 7187. Different loads cases will be considered and the studied sections will be predetermined. As project result, we will have an optimum tendon medium profile and the minimum prestressing force P0, where the immediate losses will be included. The formulation implementation was developed in "C" language, ANSI standard, which guarantees that the same code can be compiled in different computers and for different compilers, making the program portability easy. For optimization, the commercial program LINDO- Linear Interactive and Discrete Optimizer was used, which allows interaction with the user, is practical and very efficient. Four examples with different complexity will be tested and studied. From four beams tested, one was presented by Calçada (1993) in his paper "Traçado Óptimo de Cabos de Pré-esforço em Pórticos", and the other ones were designed by engineers in structural design offices. The two design solutions, the one given by the program and the other obtained by the offices, are compared in order to validate both the formulation and the program implemented. / [es] El presente trabajo contiene la formulación, implementación y pruebas de un modelo para determinación del trazado ótimo de cables de protensión, bien como del valor de la fuerza de protensión mínima correspondiente, en vigas isotáticas y hiperestáticas. En la formulación, será considerado que el cable de protensión posee un desarrollo segmentado en parábolas de segundo grado, de dimensiones prestablecidas. Se considerarán simplificaciones en relación a la fuerza de protensión y a las pérdidas de protensión. Con la introducción de tales simplificaciones y con un artificio de cambio de variables, estaremos frente a un problema de programación lineal, donde las incógnitas del problema serán la fuerza de protensión y los coeficientes de los intervalos de parábolas que representan la geometría del cable. El objetivo de este problema de programación lineal será minimizar el costo de la protensión, de forma que sean atendidas algunas restricciones, previamente establecidas. Tales restricciones, limitarán la geometría del cable, que debe ser contínuo, representado por curvas suaves, y estar contenido dentro de la viga; y limitarán las tensiones en los bordes extremos de la viga para atender las Normas Brasileiras MBR 8681, MBR 7197 y MBR 7187. Se considerarán diversos casos de carga y las secciones de estudio serán predefinidas. Como resultado del proyecto tendremos el trazado óptimo de un cable medio y la fuerza de protensión mínima P0, donde estarán incluidas las pérdidas inmediatas. La implementación fue desarrollada en lenguaje C, padrón ANSI, que garantiza que el mismo código pueda ser compilado en computadores diferentes y por compiladores diferentes, facilitando la portabilidad del programa. Para la optimización, fue utilizado el programa comercial LINDO - Lineal Interactive and Discrete Optimizer, que permite una interacción con el usuario, es práctico y de gran eficiencia. Se analizaron cuatro ejemplos, variando su complejidad. De las cuatro vigas, una fue presentada por Calzada (1993) en su artículo "Trazado Ótimo de Cabos de Pré-esforzo en Pórticos", y las otras tres fueron projectadas por ingenieros de cálculo extructural. Las dos soluciones del proyecto, la dada por el programa y la obtenida por los ingenieros, son comparadas para evaluar la formulación del modelo y la implemantación del programa.

[pt] Esta dissertação descreve a extensão de uma ferramenta educacional (LESM – Linear Elements Structure Model), desenvolvida na PUC-Rio e implementada no ambiente do MATLAB, para dimensionamento de pórticos metálicos bidimensionais seguindo os preceitos da norma brasileira NBR8800:2008. Todas as etapas de desenvolvimento são descritas detalhadamente, trazendo também referências à norma utilizada, visto que a funcionalidade deve atender rigorosamente a seus preceitos. As etapas adotadas são: levantamento de requisitos da funcionalidade, levantamento de requisitos do software, análise, projeto do programa, codificação, teste e operação. Vale ressaltar que todos os desdobramentos das etapas são baseados na linguagem orientada a objetos MATLAB, na qual o software LESM foi desenvolvido. As etapas de desenvolvimento são elucidadas através de esquemas UML (Linguagem de Modelagem Unificada) para que haja maior entendimento dos relacionamentos organizacionais e processuais utilizados. Dessa maneira podem ser traçados comparativos das novas estruturas de dados implementadas com as anteriormente disponíveis na documentação do LESM. Além disso, apesar da linguagem predominante utilizada no desenvolvimento ser a linguagem do MATLAB, há menções relacionais à JavaScript, utilizado para elaborar alguns recursos da nova funcionalidade. Por fim, após esclarecer todas as nuances do processo de desenvolvimento, são modelados exemplos práticos utilizando o LESM com o intuito de demonstrar a nova funcionalidade adicionada e a acurácia de seus resultados. / [en] This document describes the extension of an educational tool (LESM – Linear Elements Structure Model), developed on PUC-Rio and implemented in the MATLAB environment for metallic dimensioning of 2D frames, following the precepts of the Brazilian dimensioning standard, NBR8800:2008. The entire development steps are described in details, along with references of the standard used, since the new feature must strictly attend its precepts. The order of the adopted steps is: feature requirements gathering, software requirements gathering, analysis, program project, coding, test and operation. It is worth mentioning that all of the steps are based on the objects oriented language MATLAB, which the software LESM was developed. The previously mentioned phases are elucidated through UMLs schemes for a better understanding of the organizational relationships and processes used. Thus, comparatives of the implemented new data structure with the previously available in LESM documentation, disposed in UML diagrams, can be traced. Furthermore, despite the predominant language used in the development is MATLAB, will be also mentions to JavaScript, used to elaborate some resources of the new feature. Finally, after clarifying all aspects of the development process, practical examples using LESM are modeled to demonstrate the new feature along with the results accuracy.

[pt] Este estudo apresenta um modelo de programação inteira mista para a roteirização de navios com controle de estoque nos portos para a movimentação de múltiplos produtos com uma frota heterogênea. O modelo contempla a possibilidade de transformação de produtos dentro de navios, o que representa uma flexibilidade para o modelo optar por qual produto utilizar para atender um cliente com demanda com qualidade flexível. Esta habilidade não foi encontrada em nenhum outro estudo. Ele também combina o atendimento de demandas obrigatórias com opcionais. O modelo então é aplicado em um caso real de movimentação de derivados escuros de petróleo em uma empresa de petróleo brasileira, cujo modelo atual utilizado apresenta problemas que dificultam seu uso. Devido ao longo tempo que leva para obter a solução ótima para estes tipos de modelos, são utilizadas as matheurísticas de relax-and-fix e fix-and-optimize para obter soluções boas em um tempo reduzido. São apresentados experimentos computacionais em uma série de cenários para validar a qualidade das soluções encontradas pelos métodos propostos, testando diferentes configurações e discretizações de tempo. Os resultados apresentados comprovam a superioridade dos métodos em comparação com o modelo matemático puro. O modelo proposto apresentou grande potencial de substituir o modelo atual da empresa e para alcançar a melhoria pretendida na programação dos navios. / [en] This dissertation presents a mixed integer program model to solve a ship routing and scheduling with stock control in ports, also known as maritime inventory routing. This model considers a heterogeneous fleet, carrying multiples products. It also has the ability to transform one product into another inside ships. This aspect allows the model to choose which product it wishes to deliver to a client with a less restrict quality specification in his demand. No model presented in other studies has this capability. Another possibility covered by this model is to combine mandatory demands with optional ones. The model is applied to a real case of maritime transportation of dirty oil products in a Brazilian oil company, whose current model has a series of small problems that hinders its use. Due to the long time it takes to get the optimal solution, the relax-and-fix and fix-andoptimize heuristics are used to get good solutions in a reduced time. With the use of computational experiments in a series of scenarios, it has proved the quality of the solutions found by the proposed methods, testing different configurations and discretizations of time. The results presented prove the superiority of the methods in comparison to the pure mathematical model. The proposed model has shown great potential to replace the current one and to achieve the improvement for the ship routing intended by the company.

[pt] Descoberta de Processo significa determinar um modelo de processo a partir de um registro histórico de eventos de um processo de negócios. Muitos algoritmos de descoberta de processos tentam sintetizar uma rede de Petri que representa o registro localizando locais e arcos que relacionam as classes de eventos. Bergenthum et al (2007) e van der Werf et al. (2008) propõem formulações para este problema descobrir um place de cada vez, em que cada solução básica do conjunto de desigualdades representa um lugar candidato. Propomos uma formulação global de programação inteira que, dado um registro histórico, determina todos os places e arcos que definem uma rede de Petri de uma só vez. Este modelo é uma alternativa a seleção de locais, mas tem um problema de eficiência devido à grande quantidade de variáveis inteiras usadas. Também propomos um método de decomposição para o modelo ILP global para tratar cada place e suas restrições associadas como um subproblema separado. Conseguimos então executar o algoritmo em instâncias sintéticas grandes, o que é inédito para esta classe de mineradores de processo. / [en] Process Discovery amounts to determine a process model from an event log of a business process. Many process discovery algorithms try to synthesize a Petri net representing the log by finding places and arcs that relate the event classes. Bergenthum et al. (2007) and van der Werf et al. (2008) propose formulations for this problem discover one place at a time, in which each basic solution of the set of inequalities represents a candidate place. We propose a global integer programming formulation that, given a log, determines all places and arcs defining a Petri net. This model simplifies the selection of places but has an efficiency problem due to a large number of integer variables used. We also propose a decomposition method for the global ILP model to treat each place and their associated constraints as a separate sub-problem. We can run the algorithm on large synthetic instances, which is unprecedented for this kind of process miner.

[pt] Nesta tese, abordamos o escalonamento de profissionais de saúde para propor um uso mais eficiente da capacidade existente e fornecer acesso oportuno em diferentes serviços de saúde. Apresentamos um conjunto de problemas relacionados à programação de equipes de saúde. O primeiro problema procura reduzir o tempo de porta-médico em uma unidade de pronto atendimento; o segundo problema visa reduzir o tempo de espera total de tratamento também em uma unidade de pronto atendimento; o terceiro problema visa fornecer acesso oportuno à consulta clínica e à cirurgia em uma unidade cirúrgica especializada. Foram propostos e resolvidos modelos de programação estocástica de dois estágios que procuram representar com precisão as características particulares inerentes a cada problema. Um aspecto importante em problemas de saúde é o grande número de incertezas envolvidas nos processos. A incorporação da incerteza aumenta a complexidade do problema e, portanto, torna-se impossível computacionalmente considerar todos os cenários possíveis. Essa dificuldade é contornada usando a Aproximação por Média Amostral (SAA) para representar a incerteza na demanda. Modelo de simulação de eventos discretos (DES) é usado para representar os problemas. Por fim, as soluções foram aplicadas a estudos de caso reais, mostrando que os modelos propostos são adaptáveis a diferentes prestadores de serviços de saúde. Ao longo da tese, resolvemos com eficiência os modelos utilizando casos reais de hospitais no Brasil e nos EUA. / [en] In this thesis, we approach the problem of healthcare staff scheduling to propose a more efficient use of existing capacity to provide timely access in different health services. We present a set of problems related to healthcare staff scheduling. The first problem seeks to reduce the door-to-doctor time in an Emergency Department; the second problem aims to reduce the waiting time of the overall treatment also in an Emergency Department; the third problem aims to provide timely access to both clinic and surgery in a specialized surgical unit. We formulate and solve two-stage stochastic programming models that seek to accurately represent the particular features that are inherent of each problem. An important aspect in healthcare problems is a large number of uncertainties involved in the processes. The incorporation of the uncertainty increases the complexity of the problem, and it, therefore, becomes computationally infeasible to consider all of the possible scenarios. We circumvent this difficulty by relying on Sample Average Approximation (SAA) to address the demand uncertainty. We also use a discrete-event simulation (DES) model to represent the problems. Finally, we apply the framework to real case studies showing that the proposed models are adaptable to different healthcare providers. Throughout the thesis, we efficiently solve the models using real cases of Brazil and USA hospitals.

[pt] A maioria das linguagens de programação modernas fornece ferramentas para programação concorrente sem restringir seu uso. Assim, fica a cargo do programador evitar a ocorrência de condições de corrida. Nessa dissertação, revisitamos o modelo de monitores, projetados para prevenir condições de corrida ao limitar o acesso à variáveis compartilhadas, e mostramos que monitores podem ser implementados em linguagens de programação com semântica referencial, dadas as regras de tipagem apropriadas. Nós descrevemos a linguagem de programação Aria, projetada com monitores nativos seguindo a proposta original do modelo. Através da resolução de problemas clássicos de concorrência, nós avaliamos o uso de monitores em Aria para sincronização em diferentes níveis de granularidade, e extendemos a linguagem com novos recursos a fim de contemplar as limitações do modelo envolvendo desempenho e expressividade. / [en] Most current programming languages do not restrict the use of the concurrency primitives they provide, leaving it to the programmer to detect data races. In this dissertation, we revisit the monitor model, which guards against data races by guaranteeing that accesses to shared variables occur only inside monitors, and show that this concept can be implemented in a programming language with referential semantics, given appropriate typing rules. We describe the Aria programming language, designed with native monitors according to these rules. Through the discussion of classic concurrency problems, we evaluate the use of Aria monitors for synchronization at different levels of granularity and extend the language with new features to address the limitations of monitors regarding performance and expressiveness.