Minimizando os custos energéticos de alocação de aulas a salas: o caso de uma instituição federal de ensino
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/19513 |
Resumo: | This work deals with the classroom assignment problem (CAP) in the context of a largescale federal educational institution. In practice, such problem must be solved at the beginning of every semester. Currently, the CAP arising in the referred institution is solved manually, which is not only an arduous task, but also very time consuming, often leading to ine cient solutions. By analyzing the manual solution through the energy cost perspective, it is possible to verify that there are nancial losses. For example, it is not interesting to allocate classes with few students to rooms with large capacities, which in turn tend to have higher energy costs. In addition, an inadequate solution can generate a false perception of room shortages, thus inaccurately implying that new rooms must be built to properly accommodate all classes. The objective of this study is to minimize the energy cost associated with the usage of the locations where classes can take place, in this case regular classrooms and computer labs, while meeting the requirements speci ed by the institution. To solve di erent versions of the problem, scenarios of mathematical formulations based on integer linear programming were proposed. The models developed were tested on real two campus instances involving up to 3046 classes and 97 locations. All of the proposed formulation scenarios were capable to acachieving a signi cant reduction in energy costs compared to the manual solution, with up to 30% energy savings. Among these formulations, the minimization of the number of class locations was also a purpose of this study, where a reduction of 97 to 55 classrooms was obtained with the most recent instance of the case studied. |
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Minimizando os custos energéticos de alocação de aulas a salas: o caso de uma instituição federal de ensinoProblemas de alocação de aulas a salasProgramação Linear InteiraCusto energéticoClassroom assignment problemInteger programmingEnergy costSala de aula - alocaçãoCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOThis work deals with the classroom assignment problem (CAP) in the context of a largescale federal educational institution. In practice, such problem must be solved at the beginning of every semester. Currently, the CAP arising in the referred institution is solved manually, which is not only an arduous task, but also very time consuming, often leading to ine cient solutions. By analyzing the manual solution through the energy cost perspective, it is possible to verify that there are nancial losses. For example, it is not interesting to allocate classes with few students to rooms with large capacities, which in turn tend to have higher energy costs. In addition, an inadequate solution can generate a false perception of room shortages, thus inaccurately implying that new rooms must be built to properly accommodate all classes. The objective of this study is to minimize the energy cost associated with the usage of the locations where classes can take place, in this case regular classrooms and computer labs, while meeting the requirements speci ed by the institution. To solve di erent versions of the problem, scenarios of mathematical formulations based on integer linear programming were proposed. The models developed were tested on real two campus instances involving up to 3046 classes and 97 locations. All of the proposed formulation scenarios were capable to acachieving a signi cant reduction in energy costs compared to the manual solution, with up to 30% energy savings. Among these formulations, the minimization of the number of class locations was also a purpose of this study, where a reduction of 97 to 55 classrooms was obtained with the most recent instance of the case studied.NenhumaEste trabalho trata do problema de alocação de aulas a salas (PAAS) no contexto de uma instituição federal de ensino de grande porte. Na prática, esse problema deve ser resolvido no início de cada período letivo. Atualmente, o PAAS da instituição em questão é resolvido manualmente, o que não é apenas uma tarefa árdua, mas também muito demorada, diversas vezes levando a soluções ineficientes. Ao analisar a solução manual com a perspectiva do custo energético de cada aula em uma sala, é possível notar que há perdas financeiras. Por exemplo, não é interessante alocar turmas com poucos alunos em salas com grandes capacidades, que por sua vez tendem a ter custos energéticos mais altos. Além disso, uma solução inadequada pode gerar uma falsa percepção de escassez de salas, acarretando, assim, de forma imprecisa, que novas salas devem ser construídas para acomodar adequadamente todas as turmas. O objetivo deste estudo é minimizar o custo energético associado ao uso dos locais de aula, neste caso salas de aula e laboratórios de informática, atendendo aos requisitos especificados pela instituição. Para resolver diferentes versões do problema, foram propostos cenários de formulacões matemáticas baseados em programação linear inteira. Os modelos desenvolvidos foram testados em instâncias reais de dois campi envolvendo até 3046 aulas e 97 locais. Todos os cenários de formulações propostos foram capazes de alcançar uma redução significativa de custos energéticos quando comparadas com a solução manual, com até 30% de economia de energia. Dentre essas formulações, a minimização na quantidade de locais de aula também foi um dos propósitos deste estudo, onde foi obtida uma redução de 97 para 55 locais com a instância mais recente do caso estudado.Universidade Federal da ParaíbaBrasilInformáticaPrograma de Pós-Graduação em InformáticaUFPBSubramanian, Anandhttp://lattes.cnpq.br/2752210156480636Brito, Alisson Vasconcelos dehttp://lattes.cnpq.br/6321676636193625Alves, Raphael Medeiros2021-02-21T21:07:33Z2019-11-202021-02-21T21:07:33Z2019-11-12info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/19513porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2021-08-11T00:08:25Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/19513Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2021-08-11T00:08:25Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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