Estudo de modelagens para um problema de corte de itens irregulares aplicado à indústria siderúrgica

• Processo: 22/08538-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2023
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Produção - Pesquisa Operacional
• Pesquisador responsável: Marina Andretta
• Beneficiário: Walison Adrian de Oliveira
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07375-0 - CeMEAI - Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria, AP.CEPID
• Assunto(s): Modelos matemáticos Problemas de corte e empacotamento
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Métodos exatos | modelagem matematica | Problema de corte de itens irregulares | Rotações livres | Problemas de Corte e Empacotamento

Resumo

Problemas de corte de itens irregulares (ou problemas de nesting), são problemas que visam determinar um arranjo ótimo de objetos irregulares menores (itens) dentro de objetos maiores (recipientes), a fim de atender a uma demanda. Estamos interessados particularmente no problema de bin packing, no qual temos diversos recipientes retangulares e irregulares, cada um com tamanhos fixos, e queremos alocar todos os itens nesses recipientes, sem sobreposições, de forma que a área desperdiçada nos recipientes escolhidos seja minimizada.Este problema pode ser encontrado em indústrias da área siderúrgica que cortam itens irregulares de placas retangulares a pedido de clientes. Inspirado em uma indústria como esta do Estado de São Paulo, temos que as placas, depois de cortadas, podem ter um desperdício grande, o que faz com que elas possam ser usadas para cortar outros itens em pedidos futuros (o que não acontece atualmente, no caso desta indústria). Permitir a utilização dessas placas já cortadas, que atualmente são consideradas sucata, possibilita que seja gerado menos resíduo e, consequentemente, torna as empresas mais sustentáveis. Por isso, estamos interessados em considerar o problema em que os recipientes formam um conjunto com placas retangulares e irregulares (as que sobraram de cortes anteriores). Uma particularidade deste tipo de corte é que os itens podem ser rotacionados livremente.O objetivo deste projeto é modelar este problema matematicamente, como um problema de otimização inteiro misto. Ao considerar as rotações livres, temos um problema não-linear, mas também podemos considerar simplificações do problema, como considerar apenas rotações fixas (o que o torna linear). Várias modelagens serão propostas e desejamos verificar as vantagens e desvantagens de cada uma delas. Para isso, será necessário estudar na literatura modelagens de problemas similares, que permitirão a adaptação para este problema em particular. Pretendemos também resolver o modelo proposto usando métodos exatos conhecidos, para instâncias inspiradas em casos reais, para comparar as soluções obtidas para cada modelo proposto.