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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2021.tde-01062021-090708
Document
Auteur
Nom complet
Luísa Brandão Cavalcanti
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2021
Directeur
Jury
Mendes, André Bergsten (Président)
Junqueira, Leonardo
Leite, Laura Silvia Bahiense da Silva
Ribas, Paulo Cesar
Santoro, Miguel Cezar
Titre en portugais
Roteirização de rebocadores para atendimento de plataformas offshore,  com operações sincronizadas e janelas de tempo.
Mots-clés en portugais
Estruturas offshore
Heurística
Programação matemática
Rebocadores
Roteirização
Resumé en portugais
A exploração de petróleo em alto mar depende de recursos produtivos que são movimentados e alocados às plataformas por rebocadores especiais, denominados Anchor Handling Tug Supply (AHTS), muitas vezes exigindo a atuação simultânea de mais de uma embarcação. Se por um lado o afretamento AHTS é caro, por outro o não-atendimento de um serviço requerido pode ocasionar interrupção nas atividades de uma plataforma, gerando prejuízo econômico. Assim, torna-se necessária a gestão eficiente da frota de rebocadores, com planejamento das atividades previstas para curto a médio prazo. Neste trabalho, a metodologia da Pesquisa Operacional (PO) é empregada na proposição de modelo matemático de otimização, capaz de designar as embarcações que devem realizar cada serviço demandado e criar rotas, definindo não só a sequência de tarefas executadas por cada rebocador como a data de início das atividades, com o objetivo de minimizar o custo total do programa. O problema abordado se diferencia de problemas clássicos de roteirização, por haver múltiplos modos de atendimento de cada tarefa, restrições de sincronização de operações e janelas de tempo. Sua formulação generaliza problema sabidamente NP-difícil, portanto os métodos de solução propostos baseiam-se em meta-heurísticas conhecidas, cujos desempenhos são testados em um conjunto de instâncias aqui propostas. Dentre as contribuições desta tese à PO, destacam-se: apresentação de modelo matemático para um novo problema de roteirização, cuja estratégia de modelagem se provou mais eficiente que formulações tradicionais; e desenvolvimento de novo movimento de inserção de tarefa em posições intermediárias de um conjunto de rotas, essencial à aplicação de meta-heurísticas para solução de problemas de roteirização com operações sincronizadas. Apesar deste tipo de movimento ser usual em problemas de roteirização, esta é a primeira aplicação ao problema com operações sincronizadas, devido à alta complexidade gerada pela interdependência entre as rotas.
Titre en anglais
Routing anchor handling tug supply vessels for executing services at offshore oil platforms, with synchronized operations and time windows.
Mots-clés en anglais
Anchor handling tug supply vessels
Heuristics
Mathematical programming
Offshore structures
Routing
Resumé en anglais
Offshore oil extraction depends on productive resources that must be moved and allocated to the platforms by special tug vessels, known as Anchor Handling Tug Supply (AHTS), often requiring the simultaneous operation of more than one vessel. If, on the one hand, AHTS chartering is expensive, on the other hand, the nonattendance of a required service can cause interruption in the activities of a platform, generating prohibitive economic loss. Thus, it is necessary to efficiently manage the tugboat fleet, by scheduling activities planned for short to medium terms. In this work, the Operational Research (OR) methodology is used to propose a mathematical optimization model, capable of designating the vessels that must perform each service required and creating routes, by defining not only the sequence of tasks performed by each tug, but also the start date of each activity, in order to minimize the total cost of the program. The problem addressed differs from classic routing problems with time windows, in that there are multiple modes to perform each task and some of these tasks require multiple, synchronized resources. As the formulated model generalizes a problem known to be NP-hard, the solution methods proposed in this work are based on meta-heuristics and their performance is tested on a set of instances, which are also proposed here. Among the contributions of this thesis to the OR, the following stand out: presentation of a mathematical model for a new routing problem, whose modeling strategy proved to be more efficient than traditional formulations; and development of a new movement that inserts a given task at intermediate positions of a set of routes, which is essential to the application of meta-heuristics to solve synchronized routing problems. Although this type of movement is usual in routing problems, this is the first application to a problem with synchronized operations, due to the high complexity generated by the interdependence between the routes
 
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Date de Publication
2021-06-01
 
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