Investigação Operacional

Creativity for Operational Researchers

This paper presents some modern and interdisciplinary concepts about creativity and creative processes specially related to problem solving. Central publications of Creativity-OR are briefly reviewed. Creative tools and approaches suitable to support OR work are also presented. Finally, the paper outlines the author's experiences using creative tools and approaches to: Facilitation of problem solving processes, strategy development in organisations, and design of optimisation systems for large scale and complex logistic systems.

Simulação do funcionamento de um cruzamento regulado por sinais luminosos

The installation of traffic lights at street intersections is a common practice in order to improve vehicle flow. That procedure is highly justified by the proven reduction in accidents, shorter delays, decreased pollution, namely associated with lower noise levels, and fuel consumption. The present paper describes the definition of a traffic simulator so as to enable the design of digital simulation models for intersections controlled by fixed-time signals. The intersections may comprise any number of branches and the lanes may be either exclusive or shared by various movements. It is also possible to ascribe several movements to one lane as well as to link movements to different phases, with any cycle partition, including periods of ``all-red''. The user may choose from different distributions in order to model time intervals between arriving vehicles and each movement or traffic stream may be represented by a selected specific distribution, unrelated to the distributions describing the remaining movements.

É prática corrente em gestão do tráfego rodoviário a instalação de sinais luminosos em cruzamentos com o objectivo de melhorar o seu desempenho. Este procedimento está amplamente justificado pela comprovada redução do número de acidentes, dos atrasos, da poluição ambiental, em particular, a sonora, e do consumo de combustível. No presente artigo refere-se o modo como foi concebido um simulador que permite construir modelos de simulação digital de cruzamentos regulados por sinais luminosos de comando de tempos fixos. Os cruzamentos podem ser constituídos por qualquer número de ramos de entrada e as vias podem ser exclusivas ou partilhadas por várias correntes de tráfego. É possível, também, a atribuição de diversas correntes de tráfego a cada via, a afectação de movimentos a várias fases e qualquer repartição do tempo de ciclo, incluindo tempos de ``tudo-vermelho''. Diversos tipos de distribuições estão disponíveis para modelar os intervalos de tempo entre veículos sucessivos, à chegada, podendo cada corrente de tráfego ser representada por uma distribuição diferente das restantes.

Geração Automática de Modelos de Simulação de uma Linha de Montagem de Auto-Rádios

This paper reports the development of a computer application to support the decision making, based on an automatic generation of simulation models, according to different control strategies, to support the redefinition of materials flow processing along an electronic industry production line. An auto-radio production line was chosen, where the transport and respective decisions are made automatically and are coordinated by a control system. The simulation environment (ARENA) is employed in order to allow the production engineer to validate the impact of the control strategies on production. This contributes to an improved specification, characterization and definition of the most efficient control system. For this purpose, six strategies were investigated. The innovative part of this system can be seen in its generic character of both the high level of flexibility from the point of view of physical processing and control strategies and its capacity for parameterization - this flexibility is achieved by means of automatic generation of Arena Models. An additional contribution is the integration, in the simulation environment, of an automatic report generator showing the main performance measures of the models, in which information is accessed via graphics, thereby providing a friendly interface for the user.

Neste artigo apresenta-se uma aplicação informática para apoio à decisão, visando a geração automática de modelos de simulação com diferentes estratégias de controlo para a redefinição de fluxos de processamento de materiais ao longo de uma linha de produção da indústria electrónica. Esta linha de produção é constituída por linhas de fabrico de auto-rádios em que o transporte e a respectiva decisão são realizados de uma forma automática, e sob a coordenação de um sistema de controlo. Pretende-se que o recurso à simulação em ambiente ARENA permita, ao engenheiro de produção, validar o impacto das estratégias de controlo na produção, contribuindo para uma melhor especificação, caracterização e definição do mais eficaz sistema de controlo; para isso, foram analisadas seis estratégias. A característica inovadora deste sistema reside no seu carácter genérico; no elevado índice de flexibilidade, do ponto de vista do processo físico e das estratégias de controlo, e nas facilidades de parametrização - esta flexibilidade é conseguida através da geração automática de Modelos em Arena. Um contributo adicional deste trabalho consistiu na integração no ambiente de simulação de um gerador automático de relatórios, reveladores dos principais índices de desempenho dos modelos em presença, nos quais o acesso à informação é feito através de gráficos, proporcionando uma interface amigável com o utilizador.

Um melhor limite inferior para o problema do caixeiro viajante assimétrico baseado no problema da afectação

In this article we decribe how to compute a lower bound for the asymmetric traveling salesman problem that dominates the bound that comes from the assignment relaxation, through the solving of a sequence of assignment problems. The algorithm that we propose is a first-order method based on the exponential penalty function. Directions of movement are derived from a disjunctive relaxation that we proposed as being one of two possible classes, one based on cycles, the other based on cliques.

Neste artigo explicamos como obter um limite inferior para o valor óptimo do problema do caixeiro viajante assimétrico melhor do que o que advém do problema de afectação através da resolução sucessiva de problemas de afectação. O algoritmo que propomos é um método de primeira ordem baseado na função de penalidade exponencial cujas direcções de deslocamento são definidas com base numa relaxação disjuntiva que propomos ser de dois tipos, uma baseada em ciclos e a outra baseada em cliques.

Fronteiras DEA Difusas

The ``fuzzy'' DEA frontier is applied in situations where some variables (inputs or outputs) present a certain degree of uncertainty in its measurement, without any assumption about the probability distribution function. we build the efficient frontier taking in account the minor and major values of the input (or output). The efficient frontier is, in that case, a fuzzy set, to which the DMUs have a degree of membership. In order to compute the degree of membership two frontiers are constructed: the optimistic and the pessimistic frontiers. As this indicator isn't an efficiency score, we introduce the inverted frontier concept, which allows the fuzzy-DEA efficiency score computation. We developed the case where only one variable present a certain degree of uncertainty and it is generalised to the case where some or all variables are uncertain.

A fronteira DEA difusa surge em situações nas quais algumas variáveis (inputs ou outputs) apresentam um certo grau de incerteza na medição, sem que se assuma que os valores obedecem a alguma distribuição de probabilidade. A fronteira eficiente é construída considerando-se os limites de incerteza, isto é, os menores e maiores valores possíveis de serem assumidos pela variável afectada pela incerteza de medição. Dessa forma, constrói-se uma região em relação à qual as DMUs possuem um certo grau de pertença. Para calcular o grau de pertença são construídas fronteiras optimistas e pessimistas. Como o grau de pertença não é uma medida de eficiência, é introduzido o conceito de fronteira invertida que permite calcular um índice de eficiência difuso. É mostrado o caso em que apenas uma variável apresenta incerteza e é generalizado para o caso em que algumas ou todas as variáveis apresentam incertezas.

Composição de especialistas locais para classificação de dados

In this paper we present a Mixture of Local Experts Model (MLEM) for data classification. The discriminant tools applied are Fisher's Discriminant Analysis, Logistic Regression and a non-parametric model called Extended DEA-DA (Sueyoshi, 2004). Using real data, we compare the results obtained with the MLEM, which requires data clusterization and solution investigation on each cluster, against results obtained with a more orthodox approach, which is classification over the entire data set. The main conclusion is that even though it seems to be a promising technique, the additional effort in building a MLEM does not assure better results.

Este artigo tem por objetivo apresentar um modelo de Composição de Especialistas Locais (CEL) como instrumento para classificação de dados. As técnicas discriminantes empregadas são a Análise Discriminante de Fisher, Regressão Logística e Modelos não paramétricos denominados ``Extended DEA-DA'' (Sueyoshi, 2004). Com base em uma massa de dados real, comparamos os resultados obtidos através da utilização do modelo CEL, que exige a clusterização da massa de dados e a busca da solução em cada cluster obtido, contra os resultados obtidos da maneira ortodoxa, que é a da busca de solução sobre a massa de dados global. A principal conclusão é a de que, embora seja uma técnica promissora, o esforço adicional na obtenção de um modelo CEL não assegura melhores resultados.

Using Optimization to Solve Truss Topology Design Problems

The design of truss structures is an important engineering activity which has traditionally been done without optimization support. Nowadays we witness an increasing concern for efficiency and therefore engineers seek aid on Mathematical Programming to optimize a design. In this article, we consider a mathematical model where we maximize the stiffness with a volume constraint and bounds in the cross sectional area of the bars, [2]. The basic model is a large-scale non-convex constrained optimization problem but two equivalent problems are considered. One of them is a minimization of a convex non-smooth function in several variables (much less than in the basic model), being only one non-negative. The other is a semidefinite programming problem. We solve some instances using both alternatives and we present and compare the results.