O presente trabalho tem por objetivo a proposição de uma abordagem para gestão integrada da operação do sistema elétrico em tempo real pelo diagnóstico da interrupção e determinação de planos de atenuação dos efeitos pela definição da topologia do sistema, com propostas de cortes seletivos da carga em condições de esgotamento da capacidade de transferência. A metodologia proposta abrange sistemas elétricos de grande porte e de diferentes níveis de tensão, tais como sistemas de sub-transmissão e distribuição, simultaneamente e com geração distribuída. Como técnica de solução é aplicada a Busca Tabu para minimização do total de seções desconectadas (desenergizadas) e o número de manobras realizadas para atendimento em casos contingenciais, com atendimento de clientes prioritários e alívio de carga e geração distribuída. A codificação e estrutura de dados aplicados propiciam uma melhor eficiência computacional, favorecendo a aplicação em sistemas operacionais de tempo real. A modelagem proposta é avaliada em sistemas de testes adaptados da literatura, demonstrando a qualidade, robustez e eficiência computacional nos resultados obtidos da abordagem proposta. / The present work aims at proposing an automatic computational methodology to electrical systems operational management in real time via the interruption diagnosis and effect attenuation plan definition by means of system topology determination with load curtailment in load transference capacity exhaustion conditions. The proposed methodology tackles large electrical systems with different voltage levels, such as sub-transmission and distribution systems simultaneously with distributed generators. The Tabu Search is applied to minimize the out-of-service area and the number of switching operations during contingencies with priority customer, load curtailment and distributed generators. The software codification and data structure applied provide computational efficiency, favoring the application to electrical systems operation in real time and the proposed model is validated with test systems from the literature, ensuring the computational efficiency and quality of results.

Tabu search based algorithms are among the widely used heuristic algorithms for combinatorial optimization problems. In this project, we propose an improved enhanced tabu search algorithm for the well-known combinatorial optimization problem, the quadratic assignment problem (QAP). The new algorithm was tested on a number of instances from the library of the QAP instances  QAPLIB. The results obtained from the experiments show that the proposed algorithm appears to be superior to the earlier "pure" tabu search algorithms on many instances of the QAP.

To understand evolution, and to discover how different species are related, gene order analysis is a useful tool. Problems in this area can usually be formulated in a combinatorial language. We regard genomes as signed, or unsigned permutations, and thus evolutionary operations like inversions (reversing the order of a segment of genes) are easy to describe combinatorially. A commonly studied problem is to determine the evolutionary distance between two species. This is estimated by several combinatorial distances between gene order permutations, for instance the inversion distance. The main objective of this work was to survey the existing algorithms for genome comparison and to present new approach for solving this problem. The work led to these results: - We have surveyed existing approaches of genome comparison, namely comparison by inversion distance in signed and unsigned cases. It appeared that sorting signed genomes by inversions is done in quadratic time, but sorting unsigned genomes by inversions is NP-hard. - We have proposed the method of how to apply heuristic algorithms for sorting unsigned genomes by inversions. - We have applied tabu search and genetic algorithm to solve the sorting unsigned genomes by inversions problem. - We have experimentally proven, that the worst case solutions to sorting unsigned genomes by inversions found by heuristics (tabu search and genetic algorithm) are better then ones expected from best known approximating algorithm used for... [to full text]

[pt] As técnicas de tecnologia de grupos vêm sendo largamente usadas em muitos sistemas de manufatura. Vários algoritmos têm sido propostos para o projeto otimizado de eficientes células de manufatura. O problema de formação de células deve levar em conta vários objetivos: o número de operações gargalo, o número de máquinas e/ou peças gargalo, o fluxo intercelular, os custos de subcontratação, os custos de duplicação de máquinas e a carga da máquina e/ou célula mais sobrecarregada, entre outros. Nesta tese propõe-se uma metodologia multi- critério para resolver o problema de formação de células com múltiplos objetivos. Este enforque é baseado no uso da meta-heurística busca tabu para resolver uma seqüência de problemas com objetivos simples e restrições múltiplas, onde cada objetivo é minimizado individualmente, segundo sua ordem de importância. Resultados computacionais envolvendo uma aplicação para um problema bi-critério são apresentados para casos com até 100 máquinas e 1000 peças. / [en] Group tecnology techniques are now widely used in many manufacturing systems. Severla algorithms have been proposed for the optimal design of efficient manufacturing cells. The cell formation problem must take into account several objectives: the number of bottleneck operations, the number of bottleneck machines and/or parts, the intercell flow, the intracell workload balancing, the subcontracting cost, the machine duplication costs, and the workload of the busiest machine and/or cell, among athers. In this work, we propose a multi-criteria methodology for solving the cell formation problem with multiple objectives. This approach is based on the use of the tabu search meta-heuristic for solving a sequence of single-objective, multi-contrained problems, in wich each objective is taken and optimized in turn, following their order of relative importance. Computational results concerning an application to a bi-criteria problem are reported for instances with up 100 machines and 1000 parts.

O desenho e a gestão de uma cadeia de suprimentos apresentam-se, hoje, como um dos problemas mais importantes e de difícil resolução encontrado pelos gestores. A gestão da cadeia de suprimentos é uma das áreas de maior interesse da Pesquisa Operacional aplicada, buscando determinar a melhor estratégia de produção, transporte e estoque com menor custo e tempo possíveis. Esta dissertação apresenta os resultados de um estudo que objetivou implementar e avaliar uma heurística baseada em Busca Tabu para otimização de uma rede de cadeia de suprimentos. Para tanto, foi utilizada uma modelagem single-source proposta por Farias e Borenstein (2012). O problema foi resolvido com uma adaptação do método de Lee e Kwon (2010), buscando por meio de operações de troca de centros de distribuição (CDs) e arcos encontrar a configuração de menor custo para uma rede de cadeia de suprimentos. Foram resolvidas as 22 instâncias propostas por Farias e Borenstein (2012) e os resultados comprovam que, para esses cenários, o método aplicado teve um bom desempenho computacional, obtendo resultados com uma redução de 81,03% no tempo médio de processamento; contudo, as soluções obtidas pela heurística apresentaram custos médios 4,98% superiores aos resultados ótimos. Por fim, o problema foi resolvido para outras quatro instâncias com características reais, comprovando a eficiência da heurística para problemas de grande escala, visto que todas as soluções foram obtidas em um tempo inferior a 2 minutos de processamento. / The design and supply chain management are currently one of the most important and difficult problems encountered by business managers. Supply chain management is one of the most engaging areas in applied Operations Research, which seeks to determine the best strategy regarding production, shipping and storage at the lowest cost and shortest time possible. This thesis shows the results of a research that aimed to implement and evaluate a heuristic based on Tabu Search to optimize a supply chain network. For this purpose, a single-source model proposed by Farias and Borenstein (2012) was used. The problem was solved by adapting the Lee and Kwon method (2010), exchanging distribution centers (DCs) and arcs, to find the lowest cost for a supply chain network. Twenty two instances proposed by Farias and Borenstein (2012) were resolved and the results indicate that, for these scenarios, the applied method had a good computational performance, getting results with 81.03% of reduction in the average processing time. However, there was an increase of 4.98% in the average cost of the solutions obtained through the heuristic method when compared to the optimal results. Finally, the problem was solved for four other instances with real features, proving the efficiency of the heuristic for large-scale problems, since all solutions were obtained in a time less than 2 minutes of processing.

[pt] O teste lógico de circuitos integrados VLSI é parte indispensável de sua fabricação e projeto. O enfoque pseudo-exaustivo para o teste lógico de circuitos integrados consiste em particionar o circuito original a ser testado em subcircuitos com um reduzido número de entradas, que são então testados em paralelo de forma exaustiva. Neste trabalho apresenta-se um algoritmo aproximado para o problema de particionamento de circuitos integrados combinacionais, baseado na metaheurística de busca tabu. O algoritmo proposto apresenta diversas características originais, tais como: o conceito de vizinhança reduzida, obtida por movimentos envolvendo apenas um subconjunto de nós de fronteira; movimentos complexos que induzem diversos movimentos resultantes, embora as variações na função de custo sejam facilmente calculáveis; uma função objetivo bi-critério combinando o número de circuitos e o número de cortes, que simultaneamente adiciona uma estratégia de diversificação à busca; e o uso de uma heurística de empacotamento como passo de pós-otimização. O desempenho do algoritmo proposto foi avaliado através de sua aplicação a um conjunto de circuitos computacionais ISCAS padronizados. Os resultados computacionais foram comparados com aqueles fornecidos pelos algoritmos conhecidos na literatura, obtendo-se melhorias significativas. As taxas de médias de redução foram da ordem de 30% para o número de subcircuitos na partição e de 40% para o número de cortes. / [en] The logical test of integrated VLSI circuits is one of the main phases of their design and fabrication. The pseudo-exhaustive approach for the logical test of integrated circuits consists in partitioning the original circuit to be tested into non-overlapping subcircuits with a small, bounded number of subcircuits, which are then exhaustively tested in parallel. In this work we present an approximate algorithm for the problem of partitioning integrated combinational circuits, based on the tabu search metaheuristic. The proposed algorithm presents several original features, such as: the use of a reduced neighborhood, obtained from moves involving only a subset of boundary nodes; complex moves which entail several resulting moves, although the variations in the cost function are very easily computable; a bi-criteria cost function combining the number of subcircuits and the number of cuts, which simultaneously adds a diversification strategy to the search; and the use of a bin-packing heuristic as a post-optimization step. The behavior of the proposed algorithm was evaluated through its application to a set of benchmark ISCAS combinational circuits. The computational results have been compared with those obtained by the other algorithms in the literature, with significant improvements. The average reduction rates have been of the order of 30% in the number of subcircuits in the partition, and of the order of 40% in the number of cuts.

[pt] A principal contribuição desta tese consiste no desenvolvimento de uma heurística híbrida, robusta e eficiente, para o problema de empacotamento unidimensional. A heurística proposta utiliza os seguintes componentes: limites inferiores e superiores do número de caixas; reduções; abordagem dual para a obtenção de soluções iniciais; heurísticas para redistribuição dos pesos; e busca tabu. O outro objetivo desta tese é a aplicação desta heurística para a solução do problema de escalonamento em processadores paralelos idênticos. São apresentados resultados computacionais obtidos sobre centenas de problemas testes da literatura. / [en] We propose in this work a hybrid improvement procedure for the bin packing problem. This heuristic has several components: lower and upper bounds; reductions, construction of initial solutions by reference to the dual problem;heuristics for load redistribution based on dominance, differencing, and unbalancing; and tabu search. We also investigate the application of this hybrid heuristic to the problem of task scheduling on identical parallel processors. Computational results on hundreds of benchmark test problem are presented.

O desenho e a gestão de uma cadeia de suprimentos apresentam-se, hoje, como um dos problemas mais importantes e de difícil resolução encontrado pelos gestores. A gestão da cadeia de suprimentos é uma das áreas de maior interesse da Pesquisa Operacional aplicada, buscando determinar a melhor estratégia de produção, transporte e estoque com menor custo e tempo possíveis. Esta dissertação apresenta os resultados de um estudo que objetivou implementar e avaliar uma heurística baseada em Busca Tabu para otimização de uma rede de cadeia de suprimentos. Para tanto, foi utilizada uma modelagem single-source proposta por Farias e Borenstein (2012). O problema foi resolvido com uma adaptação do método de Lee e Kwon (2010), buscando por meio de operações de troca de centros de distribuição (CDs) e arcos encontrar a configuração de menor custo para uma rede de cadeia de suprimentos. Foram resolvidas as 22 instâncias propostas por Farias e Borenstein (2012) e os resultados comprovam que, para esses cenários, o método aplicado teve um bom desempenho computacional, obtendo resultados com uma redução de 81,03% no tempo médio de processamento; contudo, as soluções obtidas pela heurística apresentaram custos médios 4,98% superiores aos resultados ótimos. Por fim, o problema foi resolvido para outras quatro instâncias com características reais, comprovando a eficiência da heurística para problemas de grande escala, visto que todas as soluções foram obtidas em um tempo inferior a 2 minutos de processamento. / The design and supply chain management are currently one of the most important and difficult problems encountered by business managers. Supply chain management is one of the most engaging areas in applied Operations Research, which seeks to determine the best strategy regarding production, shipping and storage at the lowest cost and shortest time possible. This thesis shows the results of a research that aimed to implement and evaluate a heuristic based on Tabu Search to optimize a supply chain network. For this purpose, a single-source model proposed by Farias and Borenstein (2012) was used. The problem was solved by adapting the Lee and Kwon method (2010), exchanging distribution centers (DCs) and arcs, to find the lowest cost for a supply chain network. Twenty two instances proposed by Farias and Borenstein (2012) were resolved and the results indicate that, for these scenarios, the applied method had a good computational performance, getting results with 81.03% of reduction in the average processing time. However, there was an increase of 4.98% in the average cost of the solutions obtained through the heuristic method when compared to the optimal results. Finally, the problem was solved for four other instances with real features, proving the efficiency of the heuristic for large-scale problems, since all solutions were obtained in a time less than 2 minutes of processing.

Neste trabalho, abordamos métodos de resolução para o problema de dimensionamento de lotes que contempla o planejamento da produção de vários produtos em múltiplas máquinas. A fabricação dos produtos consome tempo de produção e preparação de uma capacidade de produção limitada. A demanda pelos produtos é conhecida e pode ser atendida com atraso durante um horizonte de planejamento finito. O objetivo é minimizar a soma dos custos de produção, preparação para a produção, estoque dos produtos e atraso na entrega destes. Em uma primeira etapa, desenvolvemos uma busca tabu determinística baseada em outra, aleatória, que foi apresentada na literatura. Com isso, realizamos uma análise sobre a influência de fatores aleatórios sobre heurísticas do tipo busca tabu quando aplicadas ao problema estudado. Posteriormente, desenvolvemos um método híbrido baseado em busca tabu, branch-and-cut e programação linear para a resolução do problema. Nos testes computacionais realizados, o método proposto mostrou-se competitivo quando comparado a outras heurísticas apresentadas na literatura / This paper proposes two methods to solve the capacitated lot-sizing problem with multiple products and parallel machines. The manufacturing of products consumes machines capacity (production time and setup time), which is scarce. The demand for the products is known and can be met with backlogging. The objective is to minimize the sum of production, setup, holding and backlog costs. In a first step, we developed a deterministic tabu search heuristic based on a random version from the literature and then conducted an analysis of the influence of random factors on tabu search heuristics when applied to solve the studied problem. Subsequently, we designed a hybrid method based on tabu search, branch-andcut and linear programming. Computational experiments show that this hybrid method is competitive with other heuristics presented in the literature

O desenho e a gestão de uma cadeia de suprimentos apresentam-se, hoje, como um dos problemas mais importantes e de difícil resolução encontrado pelos gestores. A gestão da cadeia de suprimentos é uma das áreas de maior interesse da Pesquisa Operacional aplicada, buscando determinar a melhor estratégia de produção, transporte e estoque com menor custo e tempo possíveis. Esta dissertação apresenta os resultados de um estudo que objetivou implementar e avaliar uma heurística baseada em Busca Tabu para otimização de uma rede de cadeia de suprimentos. Para tanto, foi utilizada uma modelagem single-source proposta por Farias e Borenstein (2012). O problema foi resolvido com uma adaptação do método de Lee e Kwon (2010), buscando por meio de operações de troca de centros de distribuição (CDs) e arcos encontrar a configuração de menor custo para uma rede de cadeia de suprimentos. Foram resolvidas as 22 instâncias propostas por Farias e Borenstein (2012) e os resultados comprovam que, para esses cenários, o método aplicado teve um bom desempenho computacional, obtendo resultados com uma redução de 81,03% no tempo médio de processamento; contudo, as soluções obtidas pela heurística apresentaram custos médios 4,98% superiores aos resultados ótimos. Por fim, o problema foi resolvido para outras quatro instâncias com características reais, comprovando a eficiência da heurística para problemas de grande escala, visto que todas as soluções foram obtidas em um tempo inferior a 2 minutos de processamento. / The design and supply chain management are currently one of the most important and difficult problems encountered by business managers. Supply chain management is one of the most engaging areas in applied Operations Research, which seeks to determine the best strategy regarding production, shipping and storage at the lowest cost and shortest time possible. This thesis shows the results of a research that aimed to implement and evaluate a heuristic based on Tabu Search to optimize a supply chain network. For this purpose, a single-source model proposed by Farias and Borenstein (2012) was used. The problem was solved by adapting the Lee and Kwon method (2010), exchanging distribution centers (DCs) and arcs, to find the lowest cost for a supply chain network. Twenty two instances proposed by Farias and Borenstein (2012) were resolved and the results indicate that, for these scenarios, the applied method had a good computational performance, getting results with 81.03% of reduction in the average processing time. However, there was an increase of 4.98% in the average cost of the solutions obtained through the heuristic method when compared to the optimal results. Finally, the problem was solved for four other instances with real features, proving the efficiency of the heuristic for large-scale problems, since all solutions were obtained in a time less than 2 minutes of processing.