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Tipo: Dissertação
Título: Algorítimo de busca em vizinhança com q-learning para a resolução do no-idle flow shop para minimização do atraso total
Título em inglês: A neighborhood search algorithm with Q-learning for solving the no-idle flow shop problem to minimize total delay
Autor(es): Ramos, Diego Guilherme Ferreira
Orientador: Prata, Bruno de Athayde
Coorientador: Pitombeira Neto, Anselmo Ramalho
Palavras-chave em português: Flow shop permutacional;No-idle;Atraso total;Busca variável em vizinhança;Q-learning
Palavras-chave em inglês: Permutation flow shop;No-idle;Total tardiness;Variable neighborhood search;Q-learning
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::PROBABILIDADE E ESTATISTICA::PROBABILIDADE E ESTATISTICA APLICADAS
Data do documento: Mar-2026
Citação: RAMOS, Diego Guilherme Ferreira. Algorítimo de busca em vizinhança com q-learning para a resolução do no-idle flow shop para minimização do atraso total. 2026. 69 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem e Métodos Quantitativos) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, 2026.
Resumo: O presente trabalho aborda o Problema de Flow Shop Permutacional Não-Ocioso (No-Idle Permutation Flow Shop Problem (NIPFSP)) para Minimização do Atraso Total (Minimize Total Tardiness). Inicialmente, foram propostos um modelo Mixed Integer Linear Programming (MILP) e um modelo Mixed-Integer Quadratically Constrained Programming (MIQCP), visando estruturar as bases de modelagem do problema. Os modelos MILP e MIQCP foram implementados computacionalmente, cujas características foram validadas. Os experimentos exatos revelaram a eficácia do modelo MILP em produzir soluções de alta qualidade para instâncias com número de tarefas variando entre 20 e 100 e com até 5 máquinas. Entretanto, para problemas com 10, 15 e 20 máquinas, o modelo MILP não conseguiu provar a otimalidade dentro do limite de tempo estabelecido, apontando para a necessidade de métodos aproximados. Então, foi proposta uma metaheurística híbrida que combina busca local intensiva com aprendizado por reforço (Q-learning), a fim de explorar de maneira adaptativa o espaço de soluções em instâncias de maior dificuldade, denominada Iterated Noisy Local Search Q-learning (INLSQL), a qual foi comparada com outros algoritmos heurísticos existentes. Foram alcançados ganhos de desempenho substanciais através da estratégia guiada por Q-learning em comparação com os principais algoritmos reportados na literatura revisada.
Abstract: This work addresses the No-Idle Permutation Flow Shop Problem (NIPFSP) to Minimize Total Tardiness. Initially, a Mixed Integer Linear Programming (MILP) model and a Mixed-Integer Quadratically Constrained Programming (MIQCP) model were proposed, aiming to structure the modeling foundations of the problem. The MILP and MIQCP models were computationally implemented, and their characteristics were validated. Exact experiments revealed the effectiveness of the MILP model in producing high-quality solutions for instances with the number of jobs ranging between 20 and 100 and with up to 5 machines. However, for problems with 10, 15, and 20 machines, the MILP model was unable to prove optimality within the established time limit, pointing to the need for approximate methods. Therefore, a hybrid metaheuristic was proposed that combines intensive local search with reinforcement learning (Q-learning) to adaptively explore the solution space in more difficult instances, named Iterated Noisy Local Search Q-learning (INLSQL), which was compared with other existing heuristic algorithms. Substantial performance gains were achieved through the Q-learning-guided strategy compared to the main algorithms reported in the reviewed literature.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86136
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0009-0000-3439-7905
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/0347498831010752
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0002-3920-089X
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/9957040164697410
ORCID do Coorientador: https://orcid.org/0000-0001-9234-8917
Currículo Lattes do Coorientador: http://lattes.cnpq.br/5661587413564713
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DEMA - Dissertações defendidas na UFC

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