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dc.contributor.authorArteaga, Alfredo Daniel Moreno
dc.date.accessioned2020-05-29T11:30:56Z
dc.date.available2020-05-29T11:30:56Z
dc.date.issued2020-03-27
dc.identifier.citationARTEAGA, Alfredo Daniel Moreno. The crew scheduling and routing problem in road restoration. 2020. Tese (Doutorado em Engenharia de Produção) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12852.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12852
dc.description.abstractExtreme events as large-scale disasters can cause partial or total disruption of basic services such as water, energy, communication and transportation. In particular, recovering the transportation infrastructure is of ultimate importance in post-disaster situations, to enable the evacuation of victims and the distribution of supplies to affected areas. Road restoration, one of the main activities in this context, is a complex activity due to its inherent decisions that must be taken quickly and under uncertainty, such as the allocation of resources and the scheduling/routing of the crews that perform the restoration activities. In this thesis, we address road restoration by means of the Crew Scheduling and Routing Problem (CSRP), which integrates scheduling and routing decisions. The problem also involves the design of relief paths to connect a supply depot to demand nodes that become accessible only after the damaged nodes in these paths are repaired. We start addressing the basic variant of the CSRP, which considers a single crew available to perform the repair operations and minimizes the accessibility time of the demand nodes. Then, we extend the problem to consider multiple heterogeneous crews and uncertainties in the repair times via robust optimization. Also, we introduce the minimization of the latency of the demand nodes, where the latency of a node is defined as the accessibility time plus the travel time from the depot to that node. To solve the CSRP and the proposed extensions, effective solution methods based on Benders decomposition are proposed. We propose three types of solution approaches: branch-and-Benders-cut algorithms (BBC), metaheuristics based on simulated annealing and genetic algorithm, and hybrid branch-and-Benders-cut algorithms (HBBC). We develop two BBC algorithms. The first BBC has a master problem with scheduling decisions while the crew routing and the design of relief paths are considered in the subproblems. The second BBC considers the crew scheduling and relief path decisions in the master problem and a subproblem with the routing decisions. The metaheuristics operate on a subproblem representing the scheduling decisions and call for specialized algorithms to optimize the crew routing and the relief path decisions as well as to determine the feasibility and cost of the proposed schedule in the original CSRP. The HBBC combines the metaheuristics with the BBC algorithm. Computational experiments using instances from the literature are performed to verify the performance of the solution methods. The experiments show that the solution approaches developed so far improve the results of other exact and heuristic methods from the literature for the single crew CSRP. Computational experiments with real-world instances based on real disaster situations, such as floods and mass movements in the state of Rio de Janeiro - Brazil, are performed to validate the new proposed multicrew and robust extensions of the problem and they show that the proposed approaches are able to find good quality solutions for practical-sized instances.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.language.isoengeng
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectRestauração de estradaspor
dc.subjectRestauração de redespor
dc.subjectProgramação e roteamento de equipes de trabalhopor
dc.subjectOtimização robustapor
dc.subjectDecomposição de Benderspor
dc.subjectMétodos híbridospor
dc.subjectMeta-heurísticaspor
dc.subjectBranch-and-cuteng
dc.subjectRoad restorationeng
dc.subjectNetwork repaireng
dc.subjectCrew scheduling and routingeng
dc.subjectRobust optimizationeng
dc.subjectBenders decompositioneng
dc.subjectBranch-and-Benders-cuteng
dc.subjectHybrid methodseng
dc.subjectMetaheuristicseng
dc.titleThe crew scheduling and routing problem in road restorationeng
dc.title.alternativeO problema de programação e roteamento de equipes de trabalho na restauração de estradaspor
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Munari Junior, Pedro Augusto
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1328868140869976por
dc.contributor.advisor-co1Alem Junior, Douglas José
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0744448264150067por
dc.description.resumoEventos extremos como desastres em grande escala podem causar interrupção total ou parcial de serviços básicos como água, energia, comunicação e transporte. Particularmente, a restauração da infraestrutura de transporte é de grande importância em situações pós-desastre, para permitir a evacuação das vítimas e a distribuição de suprimentos para as áreas afetadas. A restauração de estradas, uma das principais atividades nesse contexto, é uma atividade complexa devido às decisões inerentes que devem ser tomadas rapidamente e sob incerteza, como a alocação de recursos e a programação/roteamento das equipes de trabalho que devem executar as atividades de restauração. Nessa tese, é abordado o problema de programação e roteamento de equipes de trabalhos (CSRP) na restauração de estradas, o qual integra decisões de programação e roteamento. O problema considera também a definição de caminhos para conectar um depósito central com os nós de demanda, os quais tornam-se accessíveis somente após a reparação dos nós danificados nesses caminhos. Nesse trabalho é abordada inicialmente a variante básica do CSRP, a qual considera uma única equipe de trabalho disponível para executar as operações de reparo e a minimização do tempo de acessibilidade. Em seguida, o problema é estendido para considerar múltiplas equipes de trabalho heterogêneas, incertezas no tempo de reparo via otimização robusta e a minimização do latency, definido como o tempo de accessibilidade mais o tempo de viagem entre o deposito e os nós de demanda. Para resolver o CSRP e as extensões propostas, são desenvolvidos métodos de solução baseados em decomposição de Benders. São propostos três tipos de métodos de solução: algoritmos branch-and-Benders-cut (BBC), metaheurísticas baseadas em recozimento simulado e algoritmo genético e BBC híbridos (HBBC). São desenvolvidos dois algoritmos BBC. O primeiro BBC utiliza um problema mestre com decisões de programação, enquanto o roteamento das equipes de trabalho e a definição dos caminhos entre o depósito e os nós de demanda são considerados nos subproblemas. O segundo BBC considera as decisões de programação e a definição de caminhos no problema mestre e um subproblema com decisões de roteamento. As metaheurísticas operam em um subproblema que representa as decisões de programação e utilizam algoritmos especializados para otimizar o roteamento e a definição de caminhos, e assim determinar a viabilidade e o custo da programação no CSRP. O HBBC combina as metaheurísticas com os algoritmos BBC. Testes computacionais usando instâncias da literatura são realizados para verificar o desempenho dos métodos de solução. Os resultados mostram que as abordagens de solução desenvolvidas melhoram as soluções de outros métodos exatos e heurísticos propostos na literatura para o CSRP básico. Experimentos computacionais com instâncias baseadas nas inundações e movimentos de massas no estado do Rio de Janeiro - Brasil são realizados para validar as novas versões do problema e mostram que os métodos de solução desenvolvidos encontram soluções de boa qualidade para instâncias de tamanho prático.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Produção - PPGEPpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO::PESQUISA OPERACIONALpor
dc.description.sponsorshipIdCAPES: Código de Financiamento 001por
dc.description.sponsorshipIdCAPES: 141973/2016-1por
dc.description.sponsorshipIdCAPES: 2016/15966-6por
dc.description.sponsorshipIdCAPES: 2017/22094-8por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/8809415112629602por


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