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

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)