Incerteza em problemas de cortes e empacotamentos: planeamento robusto e replaneamento otimizado na produção e nos transportes

• Processo: 18/07240-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2018
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2022
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Produção - Pesquisa Operacional
• Acordo de Cooperação: Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)
• Pesquisador responsável: Franklina Maria Bragion de Toledo
• Beneficiário: Franklina Maria Bragion de Toledo
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Adriana Cristina Cherri ; Larissa Tebaldi de Oliveira ; Luiz Henrique Cherri ; Marina Andretta
• Bolsa(s) vinculada(s): 20/15707-6 - Alternativas para tratamento de incertezas em problemas de corte de itens irregulares, BP.PD
• Assunto(s): Incerteza
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: cortes e empacotamentos | incerteza | otimização por programação matemática | produção e logística | Otimização linear inteira

Resumo

Os problemas de Cortes e Empacotamentos (C&E) são difíceis problemas de otimização combinatória que surgem em várias indústrias de manufatura ou processo e suas cadeias de abastecimento. Ocorrem sempre que um objeto ou espaço maior tem que ser dividido em partes menores, minimizando-se o desperdício. Poderá corresponder ao corte de rolos de papel, ao corte de placas de madeira em painéis retangulares na indústria do mobiliário, ao corte de componentes de vestuário a partir de rolos de tecido, mas também ao carregamento de caixas em paletes e seu empacotamento em contentores, em aplicações logísticas.A resolução destes problemas é não só um desafio científico como tem também um grande impacto econômico, uma vez que contribuiu para a diminuição de um importante fator de custo: as matérias-primas que chegam a ascender a 40% dos custos totais de produção. Tem ainda uma repercussão ambiental significativa, ao conduzir a uma menor exaustão dos recursos naturais de onde as matérias-primas são extraídas e ao diminuir a quantidade de lixo produzida. Nas aplicações logísticas a minimização do espaço desperdiçado na carga dos contentores e caminhões conduz diretamente a um menor custo logístico e a uma menor poluição ambiental.A investigação tem prestado pouca atenção ao papel da incerteza nestes problemas, impedindo as empresas de adotarem amplamente os seus resultados. No dia-a-dia das empresas a incerteza é um facto. As quantidades encomendadas e as datas de entrega mudam. Se a incerteza na procura futura fosse tida em consideração, poupar-se-ia matéria-prima. Na indústria das confecções e do vestuário, surgem defeitos no tecido que obrigam ao replanejamento da produção. Padrões de corte menos sensíveis aos defeitos levariam a um menor impacto na cadeia produtiva. Operadores logísticos recebem carga em datas e com dimensões diferentes das que foram previamente declaradas pelos clientes. Se esta variabilidade fosse tida em consideração, planos de carga mais eficientes para os caminhões e contentores, e respectivas rotas, seriam alcançados. Planear para a variabilidade é uma necessidade para as empresas, mas os resultados da investigação ainda não são suficientes para tal. A incorporação explícita da incerteza, e a variabilidade que ela induz, na resolução de problemas de C&E com técnicas de otimização, é a ideia nuclear deste projeto. Construindo sobre a extensa experiência do grupo de investigação na resolução de problemas de C&E, serão utilizadas avançadas técnicas de otimização (baseadas em modelos de programação matemática, metaheurísticas e sua hibridização) para desenvolver e disponibilizar a próxima geração de algoritmos de C&E. Este é um projeto conjunto entre o INESC TEC e um grupo de investigação do Estado de São Paulo, Brasil. Esta é uma já longa colaboração que provou o seu valor, quer no que diz respeito à complementaridade de competências quer relativamente a criação de massa crítica para a abordagem de problemas complexos. (AU)

Publicações científicas

(8)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

BARTMEYER, PETRA MARIA; OLIVEIRA, LARISSA TEBALDI; SOUZA LEAO, ALINE APARECIDA; BRAGION TOLEDO, FRANKLINA MARIA. An expert system to react to defective areas in nesting problems. EXPERT SYSTEMS WITH APPLICATIONS, v. 209, p. 11-pg., 2022-08-02. (13/07375-0, 18/07240-0, 20/15707-6)

LAYANE RODRIGUES DE SOUZA QUEIROZ; MARINA ANDRETTA. A STOCHASTIC OPTIMIZATION MODEL FOR THE IRREGULAR KNAPSACK PROBLEM WITH UNCERTAINTY IN THE PLATE DEFECTS. Pesquisa Operacional, v. 42, 2022-08-26. (18/07240-0, 16/01860-1, 13/07375-0)

DE SOUZA QUEIROZ, LAYANE RODRIGUES; ANDRETTA, MARINA. A branch-and-cut algorithm for the irregular strip packing problem with uncertain demands. International Transactions in Operational Research, v. 29, n. 6, p. 28-pg., 2022-02-07. (13/07375-0, 16/01860-1, 18/07240-0)

DO NASCIMENTO, DOUGLAS NOGUEIRA; CHERRI, ADRIANA CRISTINA; OLIVEIRA, JOSE FERNANDO. The two-dimensional cutting stock problem with usable leftovers: mathematical modelling and heuristic approaches. OPERATIONAL RESEARCH, v. 22, n. 5, p. 41-pg., 2022-08-06. (19/25041-8, 18/07240-0, 18/16600-0, 16/01860-1)

LEAO, ALINE A. S.; TOLEDO, FRANKLINA M. B.; OLIVEIRA, JOSE FERNANDO; CARRAVILLA, MARIA ANTONIA; ALVAREZ-VALDES, RAMON. Irregular packing problems: A review of mathematical models. European Journal of Operational Research, v. 282, n. 3, p. 803-822, MAY 1 2020. (13/07375-0, 12/21176-7, 18/07240-0)

FERREIRA, KAMYLA MARIA; DE QUEIROZ, THIAGO ALVES; BRAGION TOLEDO, FRANKLINA MARIA. An exact approach for the green vehicle routing problem with two-dimensional loading constraints and split delivery. Computers & Operations Research, v. 136, DEC 2021. (13/07375-0, 18/07240-0)

CASTELLUCCI, PEDRO B.; TOLEDO, FRANKLINA M. B.; COSTA, ALYSSON M.. Output maximization container loading problem with time availability constraints. OPERATIONS RESEARCH PERSPECTIVES, v. 6, 2019. (13/07375-0, 18/07240-0, 15/15024-8, 17/01097-9)

CHERRI, ADRIANA CRISTINA; CHERRI, LUIZ HENRIQUE; OLIVEIRA, BEATRIZ BRITO; OLIVEIRA, JOSE FERNANDO; CARRAVILLA, MARIA ANTONIA. A stochastic programming approach to the cutting stock problem with usable leftovers. European Journal of Operational Research, v. 308, n. 1, p. 16-pg., 2023-02-16. (18/07240-0)