Uma abordagem integrada para os problemas de roteamento de veículos e carregamento de contêiner sob incerteza

• Processo: 23/16405-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Produção - Pesquisa Operacional
• Pesquisador responsável: Franklina Maria Bragion de Toledo
• Beneficiário: Douglas Nogueira Do Nascimento
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/14591-5 - Uma abordagem integrada para os problemas de roteamento de veículos e carregamento de contêiner sob incerteza., BE.EP.PD
• Assunto(s): Incerteza Métodos heurísticos Modelos matemáticos Problemas de roteamento de veículos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Empacotamento | incerteza | Métodos Heurísticos | modelagem matematica | roteamento de veículos | Otimização Inteira

Resumo

O objetivo deste projeto de pesquisa é estudar a integração do Problema de Roteamento de Veículos (Vehicle Routing Problem - VRP) com o Problema de Carregamento de Contêineres (Container Loading Problem - CLP) considerando uma frota heterogênea, com veículos movidos a álcool/gasolina e veículos elétricos, e uma carga constituída por itens tridimensionais. Este problema integrado, conhecido na literatura como 3L-VRP, é difícil pois combina a minimização do custo das rotas dos veículos com a maximização da eficiência no carregamento tridimensional dos contêineres. A este problema, incorporamos incertezas nos tempos das rotas, fatores críticos na distribuição em megacidades.Duas tendências globais ao nível mundial, a urbanização e o comércio eletrônico, têm impulsionado significativamente o transporte rodoviário, em particular a demanda por serviços de entrega de última milha. Neste contexto, o impacto ambiental é uma preocupação crescente, pois o aumento na demanda por entregas urbanas resulta em um maior número de veículos de entrega circulando nos centros das cidades. A literatura de Pesquisa Operacional tem contribuído para a resolução destes desafios através da otimização das operações de distribuição ao longo de três eixos principais: (i) a integração da resolução do problema do roteamento de veículos com o problema do seu carregamento; (ii) a utilização de frotas mistas, com veículos com motores de combustão convencionais e elétricos; (iii) o tratamento da incerteza quanto aos tempos das rotas. No entanto, estes três eixos não se cruzaram, impedindo assim explorar totalmente o potencial de melhoria que podem trazer quanto tratados em conjunto. É objetivo deste projeto considerar pela primeira vez estes três eixos em simultâneo. O VRP trata da determinação das rotas mais eficientes para uma frota de veículos de modo a atender a um conjunto de clientes, otimizando critérios como custo ou tempo. O CLP, por sua vez, concentra-se na alocação eficiente de itens a serem carregados em contêineres, levando em consideração restrições geométricas e de capacidade. A integração desses dois problemas é de grande relevância prática, uma vez que a eficiência na alocação de carga impacta diretamente na eficácia das rotas de entrega. Ambos os problemas, fundamentais na otimização de operações logísticas, são tradicionalmente abordados em um contexto determinístico e com frota de veículos homogêneas. Neste trabalho de pesquisa, vamos buscar a redução de custos e do impacto ambiental das rotas de entrega. Desta forma, ao resolver o problema de forma integrada, visamos melhor aproveitar o espaço disponível para entrega (empacotamento) e também reduzir a emissão de gases de efeito estufa, incluindo no planejamento veículos elétricos. A frota será, portanto, heterogênea considerando veículos a combustão e veículos elétricos. Além disso, vamos também tratar incertezas quanto aos tempos das rotas. Logo, esta pesquisa busca preencher uma importante lacuna de pesquisa: desenvolver métodos de solução exatos e heurísticos para a integração VRP-CLP, usando uma frota mista e sob incertezas, que apresentem soluções ótimas e/ou soluções heurísticas de boa qualidade em um tempo de resolução aceitável para situações reais. Desta forma, pretendemos gerar soluções menos poluentes e robustas capazes de lidar com cenários imprevistos. A eficiência dos métodos desenvolvidos será avaliada por meio de experimentos computacionais com dados gerados aleatoriamente e dados da literatura.