Scielo RSS <![CDATA[Pesquisa Operacional]]> http://www.scielo.br/rss.php?pid=0101-743820090002&lang=en vol. 29 num. 2 lang. en <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.br/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.br <![CDATA[<b>Algoritmo evolucionário para otimização do plano de tratamento em radioterapia conformal 3D</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101-74382009000200001&lng=en&nrm=iso&tlng=en O planejamento do tratamento por radioterapia tem por objetivo atingir um volume alvo com altas doses de radiação tomando cuidado para não expor órgãos sadios a doses elevadas. É, portanto, muito importante que se encontre um balanço ideal entre esses objetivos conflitantes. O presente trabalho relata um modelo de programação matemática multiobjetivo e introduz um Algoritmo Transgenético para o problema de seleção do direcionamento dos feixes de radiação no planejamento em radioterapia conformal 3D. A seleção das direções dos feixes é feita através de uma técnica denominada de isocentros variáveis. Com a finalidade de testar o potencial do algoritmo desenvolvido, realiza-se um experimento comparativo com um Algoritmo Genético Multiobjetivo. O experimento computacional obtém dados quantitativos e qualitativos que são analisados no trabalho.<hr/>The radiotherapy treatment planning aims to achieve a target volume with high doses of radiation taking care not to expose healthy organs to high doses. It is therefore very important to find an optimal balance between these conflicting goals. This paper reports a mathematical model of multiobjective programming and presents a Transgenetic Algorithm for the problem of selecting the direction of radiation beams in 3D conformal radiotherapy planning. The selection of beams directions is done with a technique called variable isocenters. In order to test the potential of the developed algorithm, a comparative experiment with a multiobjective genetic algorithm was done. The computational experiment obtains quantitative and qualitative data that are analyzed in this paper. <![CDATA[<b>An approach using Lagrangian/surrogate relaxation for lot-sizing with transportation costs</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101-74382009000200002&lng=en&nrm=iso&tlng=en The aim of this work was to study a distribution and lot-sizing problem that considers costs with transportation to a company warehouse as well as, inventory, production and setup costs. The logistic costs are associated with necessary containers to pack produced items. The company negotiates a long-term contract in which a fixed cost per period is associated with the transportation of the items. On the other hand, a limited number of containers are available with a lower cost than the average cost. If an occasional demand increase occurs, other containers can be utilized; however, their costs are higher. A mathematical model was proposed in the literature and solved using the Lagrangian heuristic. Here, the use of the Lagrangian/surrogate heuristic to solve the problem is evaluated. Moreover, an extension of the literature model is considered adding capacity constraints and allowing backlogging. Computational tests show that Lagrangian/surrogate heuristics are competitive, especially when the capacity constraints are tight.<hr/>Neste trabalho estuda-se um problema de dimensionamento de lotes e distribuição que envolve além de custos de estoques, produção e preparação, custos de transportes para o armazém da empresa. Os custos logísticos estão associados aos contêineres necessários para empacotar os produtos produzidos. A empresa negocia um contrato de longo prazo onde um custo fixo por período é associado ao transporte dos itens, em contrapartida um limite de contêineres é disponibilizado com custo mais baixo que o custo padrão. Caso ocorra um aumento ocasional de demanda, novos contêineres podem ser utilizados, no entanto, seu custo é mais elevado. Um modelo matemático foi proposto na literatura e resolvido utilizando uma heurística Lagrangiana. No presente trabalho a resolução do problema por uma heurística Lagrangiana/surrogate é avaliada. Além disso, é considerada uma extensão do modelo da literatura adicionando restrições de capacidade e permitindo atraso no atendimento a demanda. Testes computacionais mostraram que a heurística Lagrangiana/surrogate é competitiva especialmente quando se têm restrições de capacidade apertada. <![CDATA[<b>Influência de variáveis contextuais em medidas não-paramétricas de eficiência</b>: <b>uma aplicação com métodos de reamostragem</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101-74382009000200003&lng=en&nrm=iso&tlng=en Avaliam-se três técnicas do tipo bootstrap para a análise estatística de um modelo não-paramétrico de produção em que uma medida de eficiência DEA é afetada potencialmente por um conjunto de fatores exógenos. A aplicação de interesse diz respeito a avaliação da significância das variáveis contextuais receita própria, melhoria de processos, intensidade de parcerias, tipo e tamanho nas eficiências técnicas de produção dos centros de pesquisa da Embrapa. Conclui-se que o bootstrap associado ao estimador de máxima verossimilhança produz o melhor ajuste do ponto de vista da correlação de Pearson entre valores observados e preditos e é o mais informativo relativamente a significância das variáveis consideradas. Com exceção de tamanho todas as variáveis contextuais são estatisticamente significantes. Receita própria, melhoria de processos e intensidade de parcerias são todas positivamente associadas com a eficiência técnica.<hr/>We evaluate three bootstrap techniques for the statistical analysis of a non parametric production model for which a DEA measure of efficiency is potentially affected by a set of exogenous factors. The application of interest relates to the assessment of the significance of the contextual variables income generation, processes improvement, intensity of partnerships, type and size on the technical efficiencies of Embrapa's research centers. It is concluded that the bootstrap of the maximum likelihood estimator provides the best fit from the point of view of Pearson correlation between observed and predicted values and is the most informative in regard to the significance of the variables considered. With the exception of size all contextual variables are statistically significant. Income generation, processes improvement and intensity of partnerships are all positively associated with technical efficiency. <![CDATA[<b>Aquisição de energia no mercado cativo brasileiro: simulações dos efeitos da regulação sobre o risco das distribuidoras</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101-74382009000200004&lng=en&nrm=iso&tlng=en O novo ambiente regulatório da energia elétrica no Brasil introduziu grandes mudanças na área de comercialização. Principalmente a adoção dos leilões de compra centralizada nos quais o governo adquire energia para os consumidores cativos. Nesse novo quadro institucional, as distribuidoras têm a responsabilidade de estimar a energia requerida para atendimento de suas áreas de concessão e são punidas caso cometam erros de previsão. As estimativas a menor são mais duramente punidas. Neste trabalho foram feitas simulações dos custos de contratação utilizando como aleatórios os percentuais de contratação da demanda prevista e um modelo de reamostragem do PLD (Preço de Liquidação das Diferenças), empregado no cálculo das punições. Concluiu-se que o sistema é frágil porque modificações no conjunto de usinas considerado pelo software NEWAVE (que determina os CMOs - Custos Marginais de Operação e, indiretamente, os PLDs) levam a resultados muito diferentes no que diz respeito ao valor das punições para uma mesma estratégia de contratação adotada por uma distribuidora.<hr/>The new regulatory framework in Brazilian electricity sector implemented several changes in the way energy is traded. Energy required by all captive consumers is now centrally purchased by the government. Distributors are only responsible for demand estimation in their concession areas. In case estimations prove wrong, distributors are punished differently for under or overestimations. Underestimations are punished harder. In this paper we simulate energy purchasing costs for a hypothetical utility in which random percentages of the forecasted demand are used. We also develop a resampling scheme for the PLD (Settlement Price), which is used to calculate penalties incurred by utilities. We conclude that, despite a very sophisticated regulatory framework, the system is fragile because changes in the inputs of the NEWAVE software (used to calculate the marginal cost of operations (CMO), which directly affects the PLD) yield very different punishment fees for a given (fixed) utility acquisition strategy. <![CDATA[<b>O problema do carteiro chinês, algoritmos exatos e um ambiente MVI para análise de suas instâncias</b>: <b>sistema XNÊS</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101-74382009000200005&lng=en&nrm=iso&tlng=en Apresenta-se um estudo geral sobre o Problema do Carteiro Chinês (PCC), nas versões simétrica, orientada e mista, do ponto de vista dos algoritmos exatos até então publicados sobre o assunto. Para apresentar as soluções exatas das versões do problema, foram utilizadas as implementações exatas dos algoritmos de Sherafat (dos casos orientado e misto) com adaptações, e de Edmonds & Johnson (do simétrico) adaptada de Burkard & Derigs. O trabalho também apresenta as diferenças de comportamento dos métodos em situações bastante peculiares, através de um conjunto de instâncias testes com o objetivo de apurar mais detalhadamente o seu desempenho. Por fim, mostramos o software (Sistema XNÊS) idealizado para gerar grafos instâncias (simétricos, orientados e/ou mistos) e soluções exatas para estas versões do Problema do Carteiro Chinês (PCC). Implementa-se aqui uma versão de um modelo de geração de grafos no modo de Modelagem Visual Interativa (MVI), através de um editor específico de grafos com atributos e informações de efeitos visuais nos vértices e nas ligações. Este software pode ser usado como demonstração efetiva da importância do problema na academia, assim como um potencial analista de rotas de problemas semelhantes, ou até mesmo como verificador de instâncias das mais complicadas ou de razoável porte do PCC.<hr/>We do a general study over the Chinese Postman Problem (CCP), in the symmetric, oriented and mixed cases, in consideration to the modeling and exact algorithms published most recently. To find exact solutions "for/to" these versions of the problem we show and use exact implementations reported by Sherafat (to the Oriented and the Mixed cases) with adaptations, Edmonds and Johnson (symmetric case) adapted from Burkard & Derigs approach. The work also presents a set of evaluation instances to the methods, and peculiarities behind them to the performance and solution quality analysis. In this work we show the software XNÊS, which was created to generate graph instances (pure symmetric, mixed and pure oriented) for the Chinese Postman Problem (CPP). We show an implementation of a graph generator in a Visual Interactive Modeling (MVI) mode, which builds graphs with attributes and bindings on nodes and links. This software can be used to demonstrate the effective importance of this problem and its application to academia, as its potential to solve other arc routing problems, or to verify difficult and/or high scale CPP instances. <![CDATA[<b>A genetic symbiotic algorithm applied to the one-dimensional cutting stock problem</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101-74382009000200006&lng=en&nrm=iso&tlng=en This work presents a genetic symbiotic algorithm to minimize the number of objects and the setup in a one-dimensional cutting stock problem. The algorithm implemented can generate combinations of ordered lengths of stock (the cutting pattern) and, at the same time, the frequency of the cutting patterns, through a symbiotic process between two distinct populations, solutions and cutting patterns. Working with two objectives in the fitness function and with a symbiotic relationship between the two populations, we obtained positive results when compared with other methods described in the literature.<hr/>Neste trabalho desenvolvemos um algoritmo genético simbiótico com objetivo de minimizar o número de objetos processados e o setup num problema de corte unidimensional. Nosso algoritmo genético gera seus próprios padrões em conjunto com soluções para o problema, através de um processo simbiótico entre duas populações distintas, a de soluções e a de padrões. Trabalhando com os dois objetivos na função de aptidão e com a relação simbiótica entre as duas populações, obtivemos resultados competitivos em relação aos métodos descritos na literatura. <![CDATA[<b>Aplicação de um modelo fuzzy DEA para priorizar modos de falha em sistemas nucleares</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101-74382009000200007&lng=en&nrm=iso&tlng=en Neste artigo apresenta-se a aplicação de um modelo híbrido, baseado na análise envoltória de dados e em conjuntos fuzzy, para estabelecer uma priorização dos modos de falha levantados numa análise dos modos e efeitos de falha. O objetivo principal é ilustrar a aplicabilidade da modelagem para analisar sistemas complexos, como o sistema de controle químico e volumétrico de uma usina nuclear do tipo água pressurizada, onde uma grande quantidade de modos de falha deve ser avaliada. O modelo apresentado possibilita tratar variáveis linguísticas, i.e., permite que se tratem as opiniões de especialistas de modo mais efetivo num contexto de análise de riscos industriais quando há poucos dados disponíveis, como pode ocorrer em projetos com inovação tecnológica. Os resultados obtidos demonstram o potencial e a viabilidade de se utilizar uma modelagem híbrida para se estabelecer uma ordem de prioridade entre os diferentes modos de falha associados a um sistema complexo.<hr/>In this paper one presents a data envelopment analysis and fuzzy sets based hybrid model application, in order to establish a priority ranking for the failure modes evaluated in a failure mode and effect analysis. The main objective is to present the applicability of this hybrid model to analyze complex systems, as the chemical and volumetric control system of a pressurized water reactor power plant, where a great bunch of failure modes must typically be evaluated. The presented modeling makes it possible the consideration of linguistic variables, i.e., it permits that one considers most effectively expert opinion in a risk analysis context when scarce data is available, as may occur in the plant design phase. The results obtained demonstrated the powerfulness and the viability of use of the proposed hybrid modeling to establish a priority ranking among many failure modes concerning a complex system. <![CDATA[<b>A decision model for portfolio selection</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101-74382009000200008&lng=en&nrm=iso&tlng=en This study presents one approach to investing in the financial markets using a decision theory point of view, where the main decision is to choose an investment portfolio, based on economic indexes, in order to predict future investments based on historical data, which minimizes the risk involved. The decision model is based on Decision Theory and Bayesian Analysis and the application uses Brazilian financial market data from January 1998 to June 2005 as an input.<hr/>Este artigo apresenta uma modelagem de um problema de decisão no mercado financeiro onde se deseja escolher um portfólio de investimentos de forma a minimizar o risco, utilizando indicadores econômicos para predizer investimentos futuros baseados em dados históricos. O modelo de decisão é baseado na teoria da decisão e análise bayesiana caracterizado por sua estrutura matemática. Em seguida apresenta-se um estudo de caso no mercado financeiro brasileiro considerando dados de Janeiro de 1998 a Junho de 2005. <![CDATA[<b>Use of radial basis functions for meshless numerical solutions applied to financial engineering barrier options</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101-74382009000200009&lng=en&nrm=iso&tlng=en A large number of financial engineering problems involve non-linear equations with non-linear or time-dependent boundary conditions. Despite available analytical solutions, many classical and modified forms of the well-known Black-Scholes (BS) equation require fast and accurate numerical solutions. This work introduces the radial basis function (RBF) method as applied to the solution of the BS equation with non-linear boundary conditions, related to path-dependent barrier options. Furthermore, the diffusional method for solving advective-diffusive equations is explored as to its effectiveness to solve BS equations. Cubic and Thin-Plate Spline (TPS) radial basis functions were employed and evaluated as to their effectiveness to solve barrier option problems. The numerical results, when compared against analytical solutions, allow affirming that the RBF method is very accurate and easy to be implemented. When the RBF method is applied, the diffusional method leads to the same results as those obtained from the classical formulation of Black-Scholes equation.<hr/>Muitos problemas de engenharia financeira envolvem equações não-lineares com condições de contorno não-lineares ou dependentes do tempo. Apesar de soluções analíticas disponíveis, várias formas clássicas e modificadas da conhecida equação de Black-Scholes (BS) requerem soluções numéricas rápidas e acuradas. Este trabalho introduz o método de função de base radial (RBF) aplicado à solução da equação BS com condições de contorno não-lineares relacionadas a opções de barreira dependentes da trajetória. Além disso, explora-se o método difusional para solucionar equações advectivo-difusivas quanto à sua efetividade para solucionar equações BS. Utilizam-se funções de base radial Cúbica e Thin-Plate Spline (TPS), aplicadas à solução de problemas de opções de barreiras. Os resultados numéricos, quando comparados com as soluções analíticas, permitem afirmar que o método RBF é muito acurado e fácil de ser implementado. O método difusional associado ao método RBF leva aos mesmos resultados obtidos pela formulação clássica da equação de Black-Scholes. <![CDATA[<b>A heuristic for the minimization of open stacks problem</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101-74382009000200010&lng=en&nrm=iso&tlng=en It is suggested here a fast and easy to implement heuristic for the minimization of open stacks problem (MOSP). The problem is modeled as a traversing problem in a graph (Gmosp) with a special structure (Yanasse, 1997b). It was observed in Ashikaga (2001) that, in the mean experimental case, Gmosp has large cliques and high edge density. This information was used to implement a heuristic based on the extension-rotation algorithm of Pósa (1976) for approximation of Hamiltonian Circuits. Additionally, an initial path for Pósa's algorithm is derived from the vertices of an ideally maximum clique in order to accelerate the process. Extensive computational tests show that the resulting simple approach dominates in time and mean error the fast actually know Yuen (1991 and 1995) heuristic to the problem.<hr/>Sugerimos uma heurística rápida e de implementação simples para o problema de minimização de pilhas abertas (MOSP). O problema é modelado como um problema de percorrimento de arcos no grafo (Gmosp) associado (Yanasse, 1997b). Foi observado em Ashikaga (2001) que o grafo Gmosp possui grandes cliques e uma alta densidade de arestas. Esta informação foi utilizada para implementar uma heurística baseada no algoritmo Extensão-Rotação de Pósa (1976) para aproximação de Circuitos Hamiltonianos. O caminho inicial para o algoritmo de Pósa é obtido a partir dos vértices de uma aproximação do maior clique do grafo para acelerar o processo. Testes computacionais extensivos mostram que a abordagem domina tanto em tempo quanto em erro médio a mais rápida heurística conhecida de Yuen (1991 e 1995). <![CDATA[<b>O apoio multicritério à decisão como instrumento de gestão do conhecimento</b>: <b>uma aplicação à indústria de refino de petróleo</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101-74382009000200011&lng=en&nrm=iso&tlng=en Este artigo aborda o relacionamento entre a gestão do conhecimento e o uso de métodos multicritério para apoio à decisão. Como estudo de caso, apresenta uma aplicação da função de valor multiatributo à avaliação e seleção de tecnologias de refino de petróleo. O modelo de análise aqui empregado foi desenvolvido a partir de entrevistas com técnicos envolvidos na seleção de tecnologias, tendo sido validado por sua aplicação a um processo de seleção. Utilizou-se a técnica de swing weighting para a calibração da função de valor multiatributo, com uma análise de sensibilidade. A conclusão final do artigo é que os métodos multicritério podem se constituir em importantes instrumentos de gestão do conhecimento, desde que estejam previamente modelados em sistemas que simplifiquem a sua utilização, conferindo agilidade ao processo decisório. Recomenda-se a extensão de estudos de aplicação do apoio à decisão, como ferramenta de gestão do conhecimento, a outras áreas de aplicação.<hr/>This article approaches the relationship between knowledge management and the use of multicriteria decision aiding methods. It presents a case study application of a multiattribute value function to the evaluation and selection of oil refining technologies. The analytical model utilized was developed based on interviews with professionals involved in the selection of technologies. That model was validated through its application to a selection process that was previously carried out. The swing weighting technique was used for the calibration of the multiattribute value function. A sensitivity analysis was also performed. The final conclusion from this article points out to the employment of multicriteria decision aiding methods as an important knowledge management tool. For this to be true these methods must be embedded in systems that would confer agility to decision making. It is recommended that additional experience must be gained with relating applications of multicriteria decision aiding to knowledge management processes. <![CDATA[<b>O problema de caminho mínimo com incertezas e restrições de tempo</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101-74382009000200012&lng=en&nrm=iso&tlng=en O problema de caminho mínimo em grafos com parâmetros incertos é um importante problema da programação matemática, visto que possui aplicações nas mais diversas áreas da Computação e da Engenharia, como: redes de computadores, telecomunicações, transportes, manufaturas, dentre outros. Porém, devido à sua alta complexidade computacional, poucos são os algoritmos existentes na literatura. Neste trabalho é proposto um algoritmo, baseado no algoritmo de Okada & Soper, que utiliza dois parâmetros incertos nos arcos, custo e tempo, com restrições de tempo nos nós. As incertezas são abordadas utilizando a teoria dos conjuntos fuzzy.<hr/>The shortest path problem in graphs with uncertainties in the parameters is an important problem in the mathematical programming, since it has a wide range of applications in different areas of Computation and Engineering, such as: computer networks, telecommunications, transportation, manufacturing, etc. However, due to its high computational complexity, there are few algorithms in the literature. In this paper is proposed an algorithm, based on Okada and Soper algorithm, which uses two uncertainty parameters, cost and time, with time restrictions in the nodes. The uncertainties are discussed using the fuzzy set theory.