Concepção, implementação e codificação do módulo de otimização analítica

• Processo: 24/07615-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Produção - Pesquisa Operacional
• Pesquisador responsável: Afonso Celso Medina
• Beneficiário: Lorrany Cristina da Silva
• CNAE: Desenvolvimento e licenciamento de programas de computador customizáveis
• Vinculado ao auxílio: 23/09733-2 - Desenvolvimento de ferramenta para apoio à tomada de decisão para a programação de tarefas portuárias, AP.PIPE
• Assunto(s): Digital twin Otimização combinatória
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Digital Twin | Otimização Combinatória | otimização de sistemas portuários | pesquisa operacional | Programação por restrições (Constraint programming) | Otimização Combinatória

Resumo

A exportação de commodities no Brasil e no Mundo, caracterizada pelo movimento de grandes volumes de carga, envolve redes logísticas com diversos estágios entre as fontes de produção (minas, regiões produtoras, terminais de consolidação de cargas etc.) e o terminais de exportação (usualmente terminais portuários). A operação eficiente destas redes exige, para cada estágio, a solução de problemas específicos de sequenciação de tarefas, tais como: a tabela de horários de trens e/ou caminhões utilizados no transporte, a programação de ocupação dos pátios de armazenagem (pilhas, tanques, silos etc.), a programação das tarefas de berço (atracação, embarque, desatracação dentre outras tarefas relacionadas aos navios), bem como a correta alocação dos recursos humanos necessários. Atualmente, não existem ferramentas comerciais para a solução desses problemas em redes que movimentam granéis, de modo que a prática usual é a solução manual e fragmentada, isto é: cada estágio da rede resolve seu subproblema, sem o apoio de ferramentas computacionais de otimização e sem a preocupação da busca por uma solução ótima global, que englobe a operação de toda a cadeia. Assim, busca-se desenvolver estudo de viabilidade técnico-científica de uma ferramenta de apoio à tomada de decisão, baseada na ideia de "Gêmeo Digital" (Digital Twin), capaz de programar as tarefas de curto e médio prazo de despacho, descarga, estocagem e embarque de produtos em terminais portuários de granéis. A ideia é seguir, com alguma adaptação, os passos típicos da abordagem da Pesquisa Operacional: formulação do problema, desenvolvimento do modelo, obtenção dos dados de entrada, solução do modelo, teste e análise da solução, implementação dos resultados e avaliação das recomendações. O estudo de viabilidade será elaborado para um corredor de exportação de minério de ferro, com dados fornecidos por operador brasileiro. Pretende-se investigar tanto a viabilidade de métodos baseados na programação matemática, como métodos heurísticos. Uma extensa pesquisa bibliográfica deve suportar o desenvolvimento do(s) modelo(s) matemático(s). Adicionalmente, operadores portuários avaliarão criticamente a ferramenta proposta, validando face-a-face os resultados apresentados.O bolsista será responsável pelo desenvolvimento do módulo otimizador, na parte referente à modelagem e solução do problema por meio de modelagem matemática. O trabalho contempla as seguintes etapas: revisão bibliográfica, construção do modelo matemático, implementação do modelo no pacote de otimização CPLEX, testes e validação do modelo, escolha dos métodos mais adequados, implementação e avaliação da solução por meio de testes aplicados a diferentes instâncias do problema. O bolsista ainda realizará a integração do que foi desenvolvido com o protótipo, permitindo a simulação dos resultados obtidos e, por fim, será responsável pela documentação do que foi desenvolvido.