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Otimização e Pesquisa Operacional

Otimização e Pesquisa Operacional (12)

Planejamento da produção da cana-de-açúcar

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Pesquisadores

Socorro Rangel

Um estudo sobre modelos matemáticos de otimização para atividades da cadeia produtiva da cana-de-açúcar foi finalizado em um trabalho de mestrado do aluno Eduardo dos Santos Teixeira, orientado pela professora Maria do Socorro Nogueira Rangel, do IBILCE e que também é pesquisadora do CeMEAI.

A cana-de-açúcar é um produto de grande relevância econômica, utilizada como matéria-prima para a produção de diversas qualidades de açúcar, etanol combustível, bebidas alcoólicas e energia elétrica, além de produtos como papel, plásticos e lenha ecológica. Modelos matemáticos de otimização podem auxiliar o processo de tomada de decisão e assim contribuir para aumentar a rentabilidade da produção e melhorar o aproveitamento dos recursos disponíveis em cada etapa da cadeia de suprimentos. A necessidade de uma revisão bibliográfica sobre aplicações de modelos matemáticos de otimização à produção da cana-de-açúcar, desde o plantio da cana, até a sua utilização como matéria-prima na indústria, motivou a dissertação de Eduardo.

Planejamento da utilização eficiente de pistas para pousos

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Pesquisadores

André Carvalho, Maristela dos Santos

Uma projeção do Ministério da Infraestrutura, por intermédio da Secretaria Nacional de Aviação Civil, estima que a demanda de passageiros na aviação civil deve praticamente dobrar até 2037 no Brasil. No mundo, estudos apontam taxa de crescimento anual em torno de 5% até 2030 no que se refere a utilização de transporte aéreo.

Muitos problemas deverão ser enfrentados, entre eles, o gerenciamento de tráfego. E foi essa área que ganhou o interesse de uma pesquisa que conta com o apoio do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI). A tese de doutorado da aluna Lorrany Cristina da Silva, orientada pelo pesquisador André Carlos Ponce de Leon Ferreira de Carvalho e coorientada por Maristela Oliveira dos Santos trata do planejamento da utilização eficiente de pistas para pousos.

Otimização da produção de fraldas

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Pesquisadores
Débora Ronconi

O trabalho desenvolveu um modelo matemático de sequenciamento e dimensionamento da produção de fraldas que chega a resultados muito próximos da solução considerada ideal. A série de equações do modelo de programação linear inteira mista teve como objetivo principal reduzir o tempo gasto com o setup das máquinas, ou seja, o tempo gasto para mudar a preparação destas máquinas e passar a fazer outro tipo de fralda.

Várias restrições foram levadas em consideração: a demanda deve ser atendida e as máquinas têm velocidades diferentes. Têm mudanças, por exemplo, de acordo com o tipo de fralda (simples, especial, super especial etc.), com o tamanho dela (RN, P, M, G, GG etc.) e com o tamanho do pacote em que ela será embalada. E se o mês tem 30 dias, é preciso levar em conta também que o máximo que a máquina trabalha são 24 horas por dia. Mais que isso, foge à realidade. O estudante explica que usou dois tipos de variáveis para definir a função objetivo do modelo: as reais (que vão de menos infinito até infinito e têm todos os valores fracionários nesse meio) e as binárias (zero-um).

Processamento de dados em pesquisas para o meio ambiente

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Pesquisadores

Rodrigo Maule, Gerd Sparovek, Arthur Fendrich, Paulo André Tavares

O Geolab sempre trabalhou com iniciativas que pudessem ter algum retorno social. Porém, recentemente, o grupo ganhou um aliado importante nos projetos: é o supercomputador do CeMEAI, que realiza operações a uma velocidade aproximadamente 5 mil vezes maior que um computador comum.

O cluster possibilitou melhorar a precisão dos cálculos. Quando a capacidade de processamento foi aumentada com novas células, foi possível inclusive processar coisas novas, o que antes não era possível por uma limitação computacional. Hoje em dia, pros 7,5 milhões de imóveis, é possível fazer essas contas de uma maneira muito mais refinada que antes.

Otimização na Indústria de Cosméticos

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Pesquisadores

Débora Pretti Ronconi

O estudo avaliou o processo logístico de uma grande empresa de cosméticos presente em todo o país e, analisando a demanda das unidades de cada estado e a capacidade de cada uma, decidiu em quais delas era válido expandir o estoque para gerar mais lucro à empresa. Os resultados foram satisfatórios: valeria a pena avançar o estoque em 14 das 24 lojas. Isso geraria um aumento de caixa de 7% para a empresa. O novo modelo também mostrou que a entrega era feita em apenas 8,9% do volume total da empresa. Então, era possível de ser expandido em até 11 vezes e a empresa ainda seria capaz de suportar.

Simulação de Dinâmica Molecular (Packmol)

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Pesquisadores

Ernesto Birgin, José Mario Martinez Perez, Leandro Martinez.

PACKMOL is a free software for building initial configurations for Molecular Dynamics. This software combines optimization tools with physical-chemical insight and is the result of a partnership of the AOG with Prof. Leandro Martínez, from the Institute of Chemistry - Unicamp, who is in charge of its maintenance. The main paper that describes Packmol has 355 citations in Webofscience (Core Collection). Packmol has been downloaded 11547 times from 6932 different users.

Packmol creates an initial point for molecular dynamics simulations by packing molecules in defined regions of space. The packing guarantees that short range repulsive interactions do not disrupt the simulations.

The great variety of types of spatial constraints that can be attributed to the molecules, or atoms within the molecules, makes it easy to create ordered systems, such as lamellar, spherical or tubular lipid layers.

The user must provide only the coordinates of one molecule of each type, the number of molecules of each type and the spatial constraints that each type of molecule must satisfy.

The package is compatible with input files of PDB, TINKER, XYZ and MOLDY formats.

http://www.ime.unicamp.br/~martinez/packmol/

Otimização de Reconstrução de Imagens de Tomografia

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Pesquisadores

Elias Helou Neto, Eduardo Xavier Miqueles.

Reduction of computational time in high resolution image reconstruction is essential in basic research and applications as well. This reduction is important for different types of traditional non diffractive tomography in medical diagnosis as well as for applications in nanomaterials research, related to modern technologies. Alternatives to alleviate the computationally intense part of each iterative method in tomographic reconstruction have all been based on interpolation over a regular grid in the Fourier domain or in fast nonuniform Fourier transforms. Both approaches speed up substantially the computation of each iteration of classical algorithms, but are not suitable for being used in a large class of more advanced faster algorithms: incremental methods such as OS-EM, BRAMLA or BSREM, cannot benefit from these techniques. This proposal aims at developing the application of the Radon transform over a log-polar grid, where FFT algorithms can be used in order to execute projections/backprojections of parts of the data efficiently, in order to speed up each iteration of incremental methods in tomographic image reconstruction. Apart from classical tomographic inversion, we will also study the application of the generalized projection/backprojection operators that appear in more recent acquisition techniques.

Cortes Irregulares de Tecidos

Cortes Irregulares de Tecidos

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Pesquisadores

Franklina Toledo

O projeto busca otimizar o corte irregular em tecidos para melhorar a produção nas fábricas. Foi desenvolvido um software que determina as melhores maneiras de dispor os moldes das peças no tecido para que se gaste menos material. Além de mais eficiente, o processo computacional também é muito mais veloz que o manual.

O programa leva em conta diversas variáveis, como o tamanho da peça a ser produzida, a quantidade e o tamanho dos bolsos em cada uma etc.

Operação do Sistema de Abastecimento de Água de uma Cidade

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Pesquisadores

Maristela Oliveira dos Santos, Edilaine Martins Soler (DM/Unesp Bauru), José Carlos Vieira Júnior (EESC/USP)

This project focuses on the minimization of the energy costs necessary to manage water distribution network (composed of artesian wells, resorvoirs or tanks, rivers and treatment station and consumers).We propose to develop mathematical resources used to pump and distribute water.

Rotas de Navios

Rotas de Navios

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Pesquisadores

Reinaldo Morabito, Pedro Munari, Maria Gabriela Furtado

Este projeto de pesquisa estuda o problema de roteamento e programação de navios com coleta e entrega na indústria petrolífera. Um estudo de caso foi realizado com uma empresa brasileira que realiza a operação de extração do petróleo em plataformas offshore (localizadas no oceano) e transporta o produto para os terminais da costa brasileira. Para representar este problema foi proposto um modelo de programação inteira mista, baseado no modelo de coleta e entrega de veículos da literatura, no qual foram agregadas outras restrições práticas relacionadas às indústrias de petróleo. Além disso, foram propostos métodos exatos do tipo branch-and-cut e branch-and-price para resolver este mesmo problema. Os testes computacionais foram realizados com exemplares reais fornecidos pela empresa e os resultados mostraram que o método mais bem sucedido foi o branch-and-price, o qual resolve um maior número de exemplares e em menor tempo computacional, comparado ao modelo matemático e ao método branch-and-cut.