Algoritmos eficientes para resolução de problemas combinatórios

831 Pages·2010·8.11 MB·Portuguese

RELATÓRIO TÉCNICO-CIENTÍFICO DE
PROJETO DE PESQUISA
Processo 474831/2007-8

EDITAL MCT/CNPq 15/2007 – Universal

Algoritmos eficientes para resolução de
problemas combinatórios

Área: Engenharia de Produção
Local de realização: Universidade Federal de Ouro Preto

Coordenador:
Prof. Dr. Marcone Jamilson Freitas Souza
Equipe:
Prof. MSc. Alexandre Xavier Martins
Prof. MSc. Euler Horta Marinho
Profa. MSc. Geiza Cristina da Silva
Prof. Dr. Luiz Henrique de Campos Merschmann
Prof. Dr. Luiz Satoru Ochi
Prof. Dr. Marcone Jamilson Freitas Souza
Profa. MSc. Tatiana Alves Costa
MSc. Túlio Ângelo Machado Toffolo

Janeiro de 2010

U F O P

UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
Índice

ÍNDICE......................................................................................................................................2
1 INTRODUÇÃO................................................................................................................3
2 PRODUÇÃO CIENTÍFICA............................................................................................4
2.1 ARTIGOS EM EVENTOS NACIONAIS...............................................................................4
2.2 ARTIGOS EM EVENTOS INTERNACIONAIS......................................................................6
2.3 ARTIGOS SUBMETIDOS A PERIÓDICOS INTERNACIONAIS...............................................6
2.4 DISSERTAÇÕES DE MESTRADO.....................................................................................7
2.5 RELATÓRIOS TÉCNICOS................................................................................................8
3 SISTEMAS DESENVOLVIDOS....................................................................................9
4 ANEXOS.........................................................................................................................10

2
1 Introdução
Este relatório apresenta os resultados do desenvolvimento de técnicas eficientes para
resolução de problemas combinatórios. Para avaliar as técnicas desenvolvidas foram
considerados os seguintes problemas:
1) Alocação Dinâmica de Espaços (ADE);
2) Diversidade Máxima (DM);
3) Planejamento Operacional de Lavra (POLAD);
4) Programação Integrada de Veículos e Tripulações no Sistema de Transporte Público
(PPVT);
5) Seqüenciamento em Uma Máquina com penalidades por Antecipação e Atraso da
produção (PSUMAA);
6) Roteamento de veículos com coleta e entrega simultânea (PRVCES);
7) Recobrimento de Rotas com Coleta de Prêmios (PRRCP)
8) Árvore Geradora Mínima Capacitada em Níveis (MLCMST)
9) Fluxo de Produção em Mineração (FPM)

O trabalho está organizado como segue. Na seção 2 é listada a produção científica gerada. Na
seção 3 são enumerados os sistemas computacionais desenvolvidos. Na última seção são
anexados todos os trabalhos produzidos.

3
2 Produção científica
Com relação à produção científica, todos os objetivos traçados foram alcançados,
tendo-se, inclusive, superado a produção originalmente proposta.

2.1 Artigos em eventos nacionais
Propostos: 04 Apresentados e publicados: 11

1) ADE-SBPO2009.pdf: Silva, G. C.; Boaventura, P. O; Bahiense, L.; Ochi, L. S. O problema
de alocação dinâmica de espaços: aplicação das metaheuristicas GRASP e Busca Tabu. Anais
do XLI Simposio Brasileiro de Pesquisa Operacional (XLI SBPO) (CD-ROM) - Porto
Seguro/BA - 2009.

2) DM-SBPO2008.pdf: Duarte, I. L.; Silva, G. C.; Costa, T. A. Algoritmos Heurísticos para o
Problema da Diversidade Máxima. In: XL Simpósio de Pesquisa Operacional, 2008, João
Pessoa. Anais do XL SBPO, 2008.

3) POLAD-SBPO2009.pdf: Ribas, S.; Coelho, I. M.; Souza, M. J. F.; Menotti, D. Parallel
Iterated Local Search aplicado ao planejamento operacional de lavra In: XLI Simpósio
Brasileiro de Pesquisa Operacional, 2009, Porto Seguro. Anais do XLI SBPO. Rio de Janeiro:
SOBRAPO, 2009. v.1. p. 2037-2047.

4) POLAD-CBRN2009.pdf: Ribas, S.; Coelho, I. M., Souza, M. J. F., Coelho, V. N. Um
algoritmo híbrido, baseado em GRASP, VND e Iterated Local Search para o planejamento
operacional de lavra In: IX Congresso Nacional de Redes Neurais e Inteligência
Computacional, 2009, Ouro Preto. Anais do IX CBRN. SBRN, 2009. v.1. 5 p.

5) POLAD-IBRAM2008.pdf: Araújo, F. C. R.; Souza, M. J. F. Planejamento operacional de
lavra com alocação dinâmica de caminhões: abordagens exata e heurística In: V Congresso
Brasileiro de Mina a Céu Aberto, 2008, Belo Horizonte. Anais do V CBMCA. Belo
Horizonte: IBRAM, 2008. v.1. 14 p.

6) POLAD-SIMPEP2008.pdf: Coelho, I. M.; Ribas, S.; Souza, M. J. F. Um algoritmo baseado
4
em GRASP, VND e Iterated Local Search para a resolução do Problema de Planejamento
Operacional de Lavra In: XV Simpósio de Engenharia de Produção, 2008, Bauru. Anais do
XV SIMPEP. Bauru (SP): UNESP, 2008. v.1. 12 p.

7) PPVT-SBPO2008.pdf: Souza, M. J. F., Ribas, S.; Coelho, I. M. Um algoritmo heurístico
híbrido para resolução do problema de programação integrada de veículos e tripulações In:
XL Simpósio Brasileiro de Pesquisa Operacional, 2008, João Pessoa (PB). Anais do XL
SBPO. Rio de Janeiro: Instituto de Lógica, Filosofia e Teoria da Ciência, 2008. v.1. p.1871 –
1882.

Além da produção anterior, também foram geradas duas dissertações de mestrado tratando do
tema Roteirização, com co-orientação do coordenador do presente projeto. Desses dois
trabalhos foram gerados dois artigos, um dos quais ganhou o prêmio de produção acadêmica
2009, concedido pela Confederação Nacional do Transporte (CNT) e Associação Nacional de
Pesquisa e Ensino em Transportes (ANPET):

8) PRRCP-CBRN2009.pdf: SILVA, M. S. A.; Mine, M. T.; Ochi, L. S.; Souza, M. J. F. Um
algoritmo evolutivo híbrido para o problema de recobrimento de rotas com coleta de prêmios
In: IX Congresso Nacional de Redes Neurais e Inteligência Computacional, 2009, Ouro Preto.
Anais do IX CBRN. SBRN, 2009. v.1. 5 p.

9) PRVCES-ANPET2009.pdf: Mine, M. T.; Silva, M. S. A.; Ochi, L. S.; Souza, M. J. F. O
Problema de Roteamento de Veículos com Coleta e Entrega Simultânea: Uma Abordagem
Via Iterated Local Search e GENIUS. Capítulo de livro a ser publicado na série Transporte
em transformação IX: trabalhos vencedores do prêmio CNT de Produção Acadêmica 2009.

Vinculado às dissertações de mestrado orientadas ao tema Seqüenciamento em uma máquina
foram publicados vários trabalhos completos, dos quais xx são listados a seguir.
10) PSUMAA-SBPO2009.pdf: Rosa, B. F.; Souza, M. J. F.; Souza, S. R. Uma nova
formulação de programação matemática indexada no tempo para uma classe de problemas de
seqüenciamento em uma máquina. In XLI Simpósio Brasileiro de Pesquisa Operacional,
2009, Porto Seguro. Anais do XLI SBPO, SOBRAPO, p. 2898-2909.

11) PSUMAA-CNMAC2009.pdf: Rosa, B. F.; Souza, S. R.; Souza, M. J. F. Formulações de
Programação Matemática para o Problema de Sequenciamento em uma Máquina com Janelas
5
de Entrega Distintas e Tempo de Preparação Dependente da Sequência de Produção. In
XXXII Congresso Nacional de Matemática Aplicada e Computacional, 2009, Cuiabá. Anais
do XXXII CNMAC, SBMAC, 7 p.

2.2 Artigos em eventos internacionais
Propostos: 00 Apresentados e publicados: 03

1) POLAD-CILAMCE2009.pdf: Coelho, I. M.; Ribas, S.; Souza, M. J. F., Coelho, V. N.,
Ochi, L. S. A hybrid heuristic algorithm based on GRASP, VND and Path Relinking for the
open-pit-mining problem In: XXX Iberian Latin America Congress on Computational
Methods in Engineering, 2009, Búzios (RJ). Proceedings of the XXX CILAMCE. Rio de
Janeiro: UFRJ, 2009. v.1. 14p.

2) PPVT-EngOpt2008.pdf: Souza, M. J. F.; Silva, G. P.; Ribas, S.; Coelho, I. M. An
algorithm based on Iterated Local Search, Variable Neighborhood Descent and Tabu Search
for the Integrated Vehicle and Crew Scheduling Problem In: International Conference on
Engineering Optimization, 2008, Rio de Janeiro. Proceedings of the EngOpt 2008. Rio de
Janeiro: UFRJ, 2008. v.1. 9 p..

3) ADE-EngOpt2008.pdf: Silva, G. C.; Ferreira, T. G.; Costa, T. A.; Boaventura, P. O., and
O, L. S. A Tabu Search Heuristic for the Dynamic Space Allocation Problem. Proc. of the
International Conference on Engineering Optimization (EngOpt2008). Sponsoring Societies:
Mathematical Programming Society (MPS), ISSMO, EUROPT, ABCM.

2.3 Artigos submetidos a periódicos internacionais
Proposto: 02 Realizado: 02
1) POLAD-EJOR-S-09-00886: Souza, M. J. F.; Coelho, I. M.; Ribas, S. A hybrid heuristic
algorithm for the open-pit-mining operational planning problem. Submetido a European
Journal of Operational Research, 2009. Em processo de revisão.

2) MLCMST-JournalOfHeuristics2009.pdf: Martins, A. X.; de Souza, M. C.; Souza, M. J. F.;
Toffolo, T. A. M. GRASP with hybrid heuristic-subproblem optimization for the multi-level
capacitated minimum spanning tree problem. Journal of Heuristics, v. 15, p. 133-151, DOI:
10.1007/s10732-008-9079-x.
6
Encontra-se em fase final de revisão o artigo A hybrid metaheuristic algorithm for the
Integrated Vehicle and Crew Scheduling Problem para submissão a periódico de circulação
internacional (arquivo PPVT-COR-2010.pdf)

2.4 Dissertações de mestrado
Proposta: 01 Realizada: 05

1) POLAD--Dissertacao-Araujo-2009.pdf: Araújo, F. C. Planejamento operacional de lavra
com alocação dinâmica de caminhões: abordagens exata e heurística. Dissertação de
mestrado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral, Universidade Federal de
Ouro Preto, 2008. Orientador: Marcone Jamilson Freitas Souza.

2) PPVT--Dissertacao-Simoes-2009.pdf: Simões, E. M. L. Algoritmo para programação
integrada de veículos e tripulações no sistema de transporte público por ônibus. Dissertação
de mestrado, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Universidade Federal
de Minas Gerais, 2009. Orientador: Geraldo Robson Mateus, Co-orientador: Marcone
Jamilson Freitas Souza.

3) FluxoProdutos--Dissertacao-Toffolo-2009.pdf: Toffolo, T. A. M. Otimização do fluxo de
produtos em uma empresa mineradora. Dissertação de mestrado, Programa de Pós-Graduação
em Ciência da Computação, Universidade Federal de Minas Gerais, 2009. Orientador:
Geraldo Robson Mateus, Co-orientador: Marcone Jamilson Freitas Souza.

4) PSUMAA-Dissertacao-Penna-2009.pdf: Penna, P. H. V. Um algoritmo heurístico híbrido
para minimizar os custos com a antecipação e o atraso da produção em ambientes com janela
de entrega e tempos de preparação dependentes da sequência de produção. Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Mineral, Universidade Federal de Ouro Preto, 2009. Orientador:
Marcone Jamilson Freitas Souza.

5) PSUMAA--Dissertacao-Rosa-2009.pdf: Rosa, B. F. Heurísticas para o problema de
seqüenciamento em uma máquina com penalidades por antecipação e atraso da produção.
Programa de Pós-Graduação em Modelagem Matemática e Computacional, Centro Federal de
Educação Tecnológica – CEFET-MG, 2009. Orientador: Marcone Jamilson Freitas Souza.
7
2.5 Relatórios técnicos
Foram disponibilizados os seguintes relatórios técnico-científicos na página do coordenador
(endereço http://www.iceb.ufop.br/decom/prof/marcone/Publicacoes/Publicacoes.htm):

PPVT-RelatorioTecnico-2009.pdf: Souza, M. J. F. Programação integrada de veículos e
tripulações de ônibus urbano. Relatório técnico-científico CNPq, processo 474831/2007-8,
2009.
POLAD-RelatorioTecnico-2009.pdf: Souza, M. J. F. Planejamento operacional de lavra.
Relatório técnico-científico CNPq, processo 474831/2007-8, 2009.

8
3 Sistemas desenvolvidos
Foram desenvolvidos os seguintes produtos computacionais, relativos aos problemas tratados:
1) Algoritmo GVILS, combinando as técnicas GRASP, Variable Neighborhood Descent
e Iterated Local Search para resolver o Problema de Planejamento Operacional de
Lavra (POLAD);
2) Algoritmo H-GVILS, combinando módulo de programação matemático (acionando
otimizador GLPK) com as técnicas GRASP, Variable Neighborhood Descent e
Iterated Local Search para resolver o Problema de Planejamento Operacional de Lavra
(POLAD);
3) Algoritmo ILS-VND-BTRA, combinando as técnicas heurísticas Iterated Local
Search, Variable Neighborhood Descent e Busca Tabu com Relaxação Adaptativa,
para resolver o Problema de Programação Integrada de Veículos e Tripulações
(PPVT);
4) Framework OptFrame, de código aberto, sob licença de uso GNU LGPLv3, para
desenvolvimento de algoritmos de otimização (disponível em
http://sourceforge.net/projects/optframe);
5) Algoritmos GRASP e TABU para resolução do problema de Alocação Dinâmica de
Espaços (ADE);
6) Algoritmos ILS1, ILS2 e ILS3, baseados em Iterated Local Search, para resolução do
problema da Diversidade Máxima;
7) Algoritmo heurístico GRASP integrado com otimizador baseado em programação
matemática para resolver o problema da árvore geradora mínima capacitada em níveis
(MLCMST)
8) Algoritmo BT-VND-PR, combinando as técnicas Busca Tabu, Variable Neighborhood
Descent e Path Relinking para resolver o problema de seqüenciamento em uma
máquina com penalidades por antecipação e atraso da produção.
9) Algoritmo GPV, combinando as técnicas GRASP, Princípio da Otimalidade Próxima e
Variable Neighborhood Descent para resolver o problema de seqüenciamento em uma
máquina com penalidades por antecipação e atraso da produção.

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4 Anexos
Seguem os relatórios técnico-científicos, artigos e dissertações produzidas durante a
execução do projeto.

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