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Sobre gerenciamento de pontes: modelo para priorização de manutenção de pontes ferroviárias com o uso de técnicas de otimização e clusterização
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2025-02-27) Carvalho Neto, João Francisco de; Martins, Flávio Vinícius Cruzeiro; Bittencourt, Tulio Nogueira; http://lattes.cnpq.br/3548554171023581; http://lattes.cnpq.br/3199420233273400; http://lattes.cnpq.br/9863457248242305; Martins, Flávio Vinícius Cruzeiro; Bittencourt, Tulio Nogueira; Oliveira, Caroline Buratto de Lima e; Ferreira, Tiago Simão; Silva, Alisson Marques da; Wanner, Elizabeth Fialho
Estruturas vitais ao modal ferroviário, as pontes são constituídas por diferentes sistemas estruturais, tipologias e materiais. Apresentam distintos níveis de solicitações de trabalho e degradação pela exposição a classes de agressividade ambiental específicas de onde estão domiciliadas. Sendo, portanto, elementos de infraestrutura com constante redução de desempenho e/ou performance pelo desencadeamento de quadros patológicos típicos ao longo de sua vida útil. Nesse contexto, surge a necessidade de se realizar, por meio de inspeções técnicas, a identificação do estado real das pontes para se fundamentar a tomada de decisão de intervenções para reparo, recuperação e/ou reforço estrutural a fim de se alcançar níveis aceitáveis de trabalho que garantam a integridade material e a segurança dos usuários. Por meio da classificação normativa ou particular do índice de condição (IC), a definição das pontes a serem priorizados em períodos orçamentários representa um desafio aos gestores e ao corpo técnico responsável por esses ativos. Nessa conjuntura, o conteúdo desta tese tem como objeto de estudo o gerenciamento de pontes ferroviárias. Especificamente, a parcela desse gerenciamento que trata do planejamento de manutenções e/ou inspeções técnicas para conjuntos heterogêneos desses ativos perante as condições usuais da realidade brasileira. O cerne deste estudo é composto pela aplicação de formulações matemáticas de otimização linear inteira para seleção de ativos com base nas demandas de recursos, nas limitações financeiras e no uso de ferramenta de agrupamento de dados para classificação de pontes por meio de similaridade (clusterização). Foram analisados dois bancos de dados com atributos dissemelhantes de duas concessionárias relevantes da malha e indústria ferroviária nacional. Inicialmente procurou-se investigar a disponibilidade dos registros e campos dos dados de cadastro presentes, definindo os que fossem iguais ou equivalentes aos indicados na norma brasileira para inspeção de ponte, NBR 9452/2023, e passíveis de tratamento para utilização do algoritmo k-means. Em virtude do nível de integralidade dos dados disponibilizados, optou-se pelo uso dos dados de cadastro na clusterização por seu caráter estático e maior confiabilidade ao estado real das pontes. A partir disso, fundamentado na otimização do problema da mochila (knapsack problem), obteve-se resultados de subconjuntos de pontes a serem atendidos de acordo com as restrições financeiras e as priorizações internas das companhias. O modelo gerado pode auxiliar gestores na tomada de decisão, pois permite analisar os conjuntos selecionados resultantes ponderando-se aspectos físicos das estruturas associados às demandas financeiras individuais para manutenção das pontes. Assim como sua condição de deterioração definida pelo corpo técnico de engenharia. Em síntese, busca-se contribuir com o desenvolvimento do estado da arte da área de gerenciamento de pontes ferroviárias.
Abordagens mono e multiobjetivo para a seleção eficiente de beneficiários para um Programa de Atenção Primária à Saúde: estudo de caso na Cemig Saúde
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2025-03-27) Martins, Aline Maia Cruzeiro; Wanner, Elizabeth Fialho; Martins, Flávio Vinícius Cruzeiro; http://lattes.cnpq.br/3199420233273400; http://lattes.cnpq.br/2243256075052322; http://lattes.cnpq.br/4069101128697620; Wanner, Elizabeth Fialho; Martins, Flávio Vinícius Cruzeiro; Cruz, André Rodrigues da; Menezes, Gustavo Campos
A Atenção Primária à Saúde (APS) desempenha um papel fundamental na prevenção de doenças e no gerenciamento de condições crônicas, exigindo uma alocação eficiente de recursos limitados. Neste contexto, esta dissertação propõe abordagens de otimização mono e multiobjetivo para a seleção eficiente de beneficiários em programas de APS, considerando critérios de risco e diversidade dos grupos assistidos. Inicialmente, um modelo mono-objetivo baseado no problema da mochila foi desenvolvido, permitindo maximizar a recuperação de casos graves e equilibrar a seleção de beneficiários de diferentes perfis de risco. A solução exata, utilizando um solver, superou abordagens gulosas em termos de qualidade das soluções encontradas, garantindo uma seleção mais efetiva dos pacientes prioritários. A extensão do estudo para uma formulação multiobjetivo permitiu uma análise mais abrangente do problema, considerando simultaneamente a maximização da diversidade das famílias beneficiadas e a priorização de casos mais graves. Para resolver esse problema, foram aplicados dois métodos: ummétodoexato,utilizandoatécnicadesolução 𝐿𝑀,eummétodoheurísticobaseadonoalgoritmo evolutivo NSGA-II, com ajuste automatizado de parâmetros via irace. A análise comparativa entre os métodos foi realizada por meio do indicador de qualidade hipervolume, evidenciando a superioridade da abordagem exata tanto em termos de qualidade das soluções quanto no tempo computacional, reforçando a viabilidade de métodos exatos mesmo em formulações multiobjetivo. Os resultados obtidos demonstram o potencial das técnicas de otimização na gestão da APS, oferecendo ferramentas quantitativas que auxiliam a tomada de decisão na seleção de beneficiários. A abordagem proposta possibilita um planejamento mais eficiente, garantindo que os recursos sejam direcionados de forma ótima a grupos que realmente necessitam de acompanhamento prioritário. Dessa forma, a pesquisa contribui para a melhoria da eficiência dos programas de APS e abre caminho para estudos futuros sobre integração de critérios adicionais e aprimoramento das estratégias de resolução.
Modelagem de voos difusivos anômalos através da Função de Levy e prescrição para ajuste de seus principais parâmetros
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2023-02-28) Sereno, Luiz Otávio Rodrigues Alves; Fernandes, José Luiz Acebal; Pereira, Ana Paula de Paiva; http://lattes.cnpq.br/5199859493258720; http://lattes.cnpq.br/0824886862509279; http://lattes.cnpq.br/2909913349113514; Fernandes, José Luiz Acebal; Pereira, Ana Paula de Paiva; Silva, Carlos Alexandre; D´Afonseca, Luis Alberto; Magalhães, Arthur Rodrigo Bosco de; Faria, José Geraldo Peixoto de
A difusão normal é um processo observado em muitos fenômenos na natureza. Para estes processos há simulações e teoria bem desenvolvidas, a saber, o random walk e a equação de difusão, ou equação de Fokker-Planck. Porém, em sistemas com interações de longo alcance entre os indivíduos ou entre indivíduos e ambiente, podem haver desvios deste regime e apresentar comportamento anômalo. A essa classe de processos mais gerais, dá-se o nome de difusão anômala. A abordagem teórica desses fenômenos varia de representação analítica por meio de equações diferenciais parciais, equações estocásticas e simulações computacionais que mimetizam o fenômeno. A partir de dados de deslocamento e tempos característicos de um fenômeno em escala microscópica, é possível identificar os parâmetros teóricos dos modelos que descrevem macroscopicamente esses dados. Com essa finalidade, é realizado um estudo teórico em que conjuntos de dados são gerados por simulações com parâmetros microdinâmicos controlados e ajustados a uma função associada ao fenômeno. Neste estudo, são gerados voos via caminhada aleatória de tempo contínuo e os modelos anômalos de difusão são equações diferenciais parciais fracionárias com soluções obtidas por Cálculo Fracionário. É apresentado um algoritmo evolucionário capaz de obter parâmetros que descrevem o fenômeno. Essa obtenção é feita através de uma otimização que ajusta dados simulados para função de Lévy. Além disso, no processo de discretização do modelo teórico associado ao fenômeno surgem novos parâmetros cujos comportamentos são investigados, pois o papel dos mesmos pode influenciar no estudo da difusão anômala. Como aplicação imediata da superdifusão está incluído o estudo de proteínas especializadas, chamadas fatores de transcrição, em células que permitem a transcrição do Ácido desoxirribonucleico (DNA).
Métodos baseados em programação matemática para solução do problema da múltipla partição de números multidimensional
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2022-12-16) Faria, Alexandre Frias; Souza, Sérgio Ricardo de; Sá, Elisângela Martins de; http://lattes.cnpq.br/4686246805500174; http://lattes.cnpq.br/3677015295211434; http://lattes.cnpq.br/7284035698082266; Souza, Sérgio Ricardo de; Sá, Elisângela Martins de; Silva, Carlos Alexandre; Marcelino, Carolina Gil; Barboza, Eduardo Uchoa; Menezes, Gustavo Campos; Souza, Marcone Jamilson Freitas
Esta tese apresenta o estudo de técnicas baseadas em programação matemática para a solução do Problema da Múltipla Partição de Números Multidimensional. Este problema tem como objetivo distribuir os vetores de uma dada sequência em k subconjuntos não vazios e disjuntos minimizando o diâmetro dos k vetores resultantes das somas dos elementos de cada subconjunto. O principal foco do trabalho é o desenvolvimento de modelos matemáticos distintos a partir de uma família de restrições centrais. Os modelos matemáticos desenvolvidos servem de base para a aplicação de um método iterativo de solução baseado na inserção e remoção de cortes criados a partir de subproblemas restritos a uma vizinhança da solução corrente, técnica chamada de Local Branching. Os resultados descritivos e comparativos testam a validade do modelo proposto comparando-o com um modelo da literatura proposto para um caso mais particular do problema. Para casos mais gerais, os resultados certificam um melhor comportamento da formulação proposta quando combinada à técnica Local Branching.
Metodologia de análise de custos de dimensionamento de frotas de carregamento e transporte em uma mina a céu aberto
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2022-12-20) Alves, Tiago; Avelar, Henrique José; Fontes, Marcélio Prado; http://lattes.cnpq.br/7780607681746333; http://lattes.cnpq.br/5829897480786768; http://lattes.cnpq.br/6508982830956582; Avelar, Henrique José; Oliveira, Michel Melo; Felsch Junior, Walter Schmidt
A constante disponibilização de novas tecnologias e o avanço da indústria 4.0 vem transformando o cenário da mineração em todo o mundo. A cada ano são disponibilizadas novas ferramentas, o porte dos equipamentos é maximizado e técnicas para ganhos de produtividade são implantadas nas operações. Em uma operação de mina as atividades de carregamento e transporte são responsáveis por grande parte das despesas totais, demandando máxima eficácia. Neste contexto se torna cada vez mais importante o correto dimensionamento dos equipamentos de uma operação de mina, buscando a otimização do custo-benefício e maximizando o retorno financeiro. Este trabalho apresenta técnicas para análise de dimensionamento de equipamentos de carga e transporte em operações de mina a céu aberto com foco de curto a longo prazo. Ao longo do trabalho são correlacionadas análises técnicas e estatísticas de modo a facilitar a composição dos cenários operacionais. O trabalho demonstra como uma ferramenta que com essas técnicas pode trouxe um resultado mais robusto e consistente para a tomada de decisão com uma redução de gastos de 8% para as frotas de carregamento e transporte.
Palavras-chave: Mineração – Dimensionamento – Custos – Carregamento – Transporte – Produtividade.