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Projetos com Portugal geram resultados para problemas de corte na indústria

1º workshop com professores e alunos participantes foi realizado no ICMC/USP

 

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Maria Carravilla (à esquerda), José Oliveira e Franklina Toledo fazem parte do projeto

 

Há dez anos nascia uma colaboração internacional de pesquisa entre Brasil, Inglaterra e Portugal, por intermédio de pesquisadores da USP, UFSCar, Unesp, University of the West of England e Universidade do Porto, com objetivo de trazer conhecimento e contribuições nas áreas de planejamento da produção, cortes e empacotamento e logística.

Atualmente, um dos projetos mais recentes, denominado Delta C&P, com financiamento da Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT/Portugal) e Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP/Brasil), é coordenado no Brasil pela professora do ICMC/USP e pesquisadora do CEPID-CeMEAI Franklina Maria Bragion de Toledo e em Portugal pelo professor José Fernando Oliveira, da Universidade do Porto. Além dos coordenadores, o projeto é desenvolvido pela professora Maria Antónia Carravilla, da Universidade do Porto, pela professora Marina Andrettado ICMC/USP, e pela professora Adriana Cherri, da UNESP. O projeto envolve alunos de mestrado, doutorado e pesquisadores em pós-doutorado brasileiros e portugueses.

Segundo José Fernando, este projeto está muito ligado à solução de problemas de produção, de bens, visando a redução do uso de matérias-primas no sentido de minimizar os impactos ambientais e econômicos. “Realizamos um trabalho baseado em técnicas de otimização para que as empresas gastem o menos possível recursos naturais”, diz.

Ainda segundo o pesquisador, a matemática tem muito a contribuir nos mais diferentes segmentos da indústria. “A vantagem da matemática é que você consegue abstrair da aplicação concreta. Trabalho há 30 anos com este tipo de problema de Otimização e, neste projeto, nosso grande objetivo é conseguir incorporar a incerteza. Até agora, os problemas foram resolvidos admitindo que tudo é certo, o que não é verdade. Queremos conseguir fazer um planejamento desses problemas tentando, ao máximo, soluções robustas frente às incertezas que acontecem no mundo real, queremos nos aproximar ainda mais das necessidades concretas das empresas. O que o distingue dos trabalhos anteriores é essa medida que leva em conta a questão da incerteza dos dados e do problema”, explicou.

1º workshop do Projeto

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No início do mês de maio, com a vinda dos pesquisadores portugueses, José Fernando Oliveira e Maria Antónia Carravilla ao Brasil, foi organizado o 1º Workshop do Projeto Delta C&P em um dos auditórios do ICMC.

“Este encontro foi de extrema importância porque conseguimos apresentar tudo que está em curso no projeto, trazendo uma visão global das pesquisas de cada participante”, explicou Franklina Toledo.

“A presença de José Fernando e Maria Antónia aqui no ICMC é motivo de muitas contribuições. Primeiramente, em avanços da pesquisa em si e, por realizarem palestras e seminários, nossos alunos da pós-graduação se beneficiam com novos conhecimentos nesta área. Por isso, somos gratos a eles e à Universidade do Porto por essa colaboração”, completou Franklina.

A Professora Maria Antónia lembrou a evolução das Instituições de Ensino e Pesquisa portuguesas com pesquisas realizadas com dados reais e a aproximação com a indústria. “Estamos evoluindo nessa aproximação, simplificando processos e colhendo resultados nessa transferência necessária de conhecimento da universidade para as indústrias”, disse.

“Em Portugal, uma das missões das universidades é essa transferência de tecnologia que faz parte das avaliações de resultados. Nossos alunos de engenharia, por exemplo, 90% deles fazem mestrados dentro das empresas e resolvem os problemas no ambiente industrial, orientados por nós professores”, comentou José Fernando.

 

Sobre o CeMEAI

O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP.

O CeMEAI é estruturado para promover o uso de ciências matemáticas como um recurso industrial em quatro áreas básicas: Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Modelagem de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software.

Além do ICMC-USP, CCET-UFSCar, IMECC-UNICAMP, IBILCE-UNESP, FCT-UNESP, IAE e IME-USP compõem o CeMEAI como instituições associadas.

 

Raquel Vieira - Comunicação CeMEAI

 

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Assessoria de Comunicação do CeMEAI: (16) 3373-6609

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Modelo matemático tenta resolver problema de pouso de aeronaves

Otimizar o fluxo aéreo é a proposta de uma pesquisa apoiada pelo CeMEAI

 

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.

O estudo revisa os principais modelos encontrados na literatura que lidam com a otimização de pouso e propõe um novo modelo, para corrigir falhas e limitações nos modelos estudados. O modelo apresentado busca minimizar o problema de adiantamento/atraso em pouso de aeronaves, assumindo a existência de uma única pista e de múltiplas pistas. 

“Este trabalho investiga o Problema de Pouso de Aeronaves (ALP, do inglês Aircraft Landing Problem). O objetivo do ALP é otimizar os tempos de pousos das aeronaves que chegam na pista do aeroporto.”, explica Lorrany.

“A solução para esse problema por métodos de resolução exata é pouco estudada.  Os métodos mais estudados na literatura para resolução do ALP são métodos heurísticos. No entanto, esses métodos não garantem a solução ótima do problema como a que buscamos. Aplicar novos métodos/técnicas seria o diferencial deste trabalho. E, portanto, conseguir um algoritmo eficiente para contribuir com os problemas de gerenciamento”.

Modelo matemático tenta resolver problema de pouso de aeronaves

Uma trabalho orientado por pesquisadores do CEPID - CeMEAI busca planejar, de forma mais eficiente, a utilização de pistas para pousos de aeronaves. Entenda melhor a pesquisa: http://bit.ly/pousos-aeronaves

Publicado por CEPID - CeMEAI em Quinta-feira, 16 de maio de 2019

 

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O CeMEAI é estruturado para promover o uso de ciências matemáticas como um recurso industrial em quatro áreas básicas: Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Modelagem de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software.

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Pesquisadora do CeMEAI recebe honraria do Isaac Newton Institute

Claudia Sagastizábal participa de programa que premia mulheres cientistas

 

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Foto: Isaac Newton Institute

 

A pesquisadora da Unicamp e do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), Claudia Sagastizábal, é uma das mulheres cientistas a ter o trabalho reconhecido e premiado pelo Kirk Distinguished Visiting Fellowship , programa do Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences.

O programa fornece financiamento para acolher no instituto matemáticos seniores por áreas distintas de pesquisa, escolhidos pela relevância dos trabalhos. Os premiados são especialmente mulheres, com a intenção de ajudar a criar e promover nomes de influência dentro do campo, abordando o desiquilíbrio histórico de gênero que persiste dentro da ciência.

Claudia explica que passou seis semanas em Cambridge no programa The Mathematics of Energy Systems, que tratou do avanço e desafios da geração de energia renovável que, em escalas de tempo mais curtas, tem problemas crescentes de controle e otimização, enquanto novas questões de projeto físico e econômico estão surgindo nos prazos de investimento mais longos.

“Em Cambridge, há uma política agressiva, no melhor sentido da palavra, para promover a igualdade entre homens e mulheres, com apoio especialmente de Ewan Kirk para que houvesse também bolsas prestigiosas para as mulheres. Este é o primeiro ano que outorgam essas distinções à mulheres cientistas”, comentou Claudia.

Ainda segundo ela, a intenção do Instituto é ampliar a visibilidade de mulheres que têm êxito em seus trabalhos para que inspirem jovens a fazer pesquisa de alto nível em matemática. “Eu fiquei muito impressionada com as políticas e programas que apoiam o crescimento das mulheres na ciência. Por exemplo, a hospedagem se paga igual ao ir sozinha, ou com a família. Durante a jornada de trabalho, os filhos podem ficar em creches especiais ao lado do instituto, enquanto as mães desenvolvem suas pesquisas, trabalhos e estudos. Temos muito a aprender com eles”, observou.

Na entrevista concedida ao Instituto, Claudia Sagastizábal fala mais sobre problemas que a otimização pode resolver, o papel das mulheres na matemática, e o significado do prêmio. Leia a entrevista completa.

 

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Raquel Vieira - Comunicação CeMEAI

 

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Artigo de pesquisadores do CeMEAI se destaca no cenário acadêmico

Trabalho também resultou em software de simulações de dinâmica molecular

 

No início de 2003, os pesquisadores José Mario Martínez, do Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica (IMECC) da Unicamp, e Leandro Martínez, do Instituto de Química também da Unicamp, publicaram um artigo a respeito de geração automática de configurações iniciais para simulações dinâmicas de moléculas.

O trabalho foi o início de uma série de estudos que se desenvolveu e, em 2009, culminou em um segundo artigo sobre o tema e que contava também com a participação de Ernesto Birgin, do Instituto de Matemática e Estatística (IME) da USP. A segunda publicação já trazia uma novidade importante: era o software Packmol, que criou novas perspectivas para a área das simulações de dinâmica molecular.

A importância do Packmol tem sido refletida pelos números de citações em artigos científicos. Os autores, que são membros de Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) da FAPESP – José Mario e Ernesto do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI) e Leandro do Centro de Pesquisa em Engenharia e Ciências Computacionais (CCES) – têm comemorado o alcance internacional do artigo.

Em dezembro de 2015, a publicação tinha cerca de 500 citações na plataforma Web of Science. Atualmente, já são por volta de 1500. Esse número faz com que o artigo seja o 3º mais citado na Web of Science entre os financiados pela Fapesp, o 3º da Unicamp em todos os tempos, o 4º entre os da CAPES e o 9º do CNPq.

Outro exemplo da popularização do artigo vem em forma de vídeos. Curiosamente, já são até encontrados tutoriais do Packmol em persa e tailandês. O software continua sendo atualizado com apoio do CeMEAI e, até o mês de novembro deste ano, já foi baixado mais de 23 mil vezes. Conheça melhor o software:

 

Um programa desenvolvido por pesquisadores do CEPID - CeMEAI e do eScience trouxe novidades na área de simulações de dinâmica molecular. Entenda como o Packmol funciona: http://goo.gl/ItVxL0

Publicado por CEPID - CeMEAI em Quarta-feira, 9 de dezembro de 2015

 

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Leonardo Zacarin - Assessoria CEPID-CeMEAI

 

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A matemática que traz resultados para indústrias de móveis

Pesquisa auxilia no problema de corte e aproveitamento dos painéis de madeira

 

Um dos problemas operacionais das empresas de pequeno e médio porte fabricantes de móveis é o corte de painéis retangulares de madeira mantidos em estoques em retângulos menores de acordo com uma demanda pré-especificada, um problema conhecido como o problema do corte de estoque bidimensional.

O tema foi atacado pela pesquisadora do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI) Maria do Socorro Nogueira Rangel, do Departamento de Matemática Aplicada da Unesp de São José do Rio Preto. Ela coordena uma pesquisa que visa contribuir com a iniciativa de aumentar a produtividade e a qualidade da indústria moveleira.

Para chegar até o modelo que apresentasse as melhores soluções foram analisados padrões de corte adotados pela fábrica que participou da pesquisa e foi proposto um algoritmo para a geração de um conjunto de padrões de corte, mesclando adaptações a procedimentos clássicos da literatura com soluções novas e inovadoras.

Uma versão web do sistema já está em funcionamento e pode ser acessado de forma pública neste link.

“Testes apontaram economia por produto de até 3% nos cortes, no entanto, o que queremos é facilitar o processo de decisão destas empresa no que se refere ao problema de otimização combinatória porque o número de soluções possíveis é muito alto. Estas decisões muitas vezes são feitas de forma manual e o sistema contribui com mais agilidade e soluções eficientes”, comentou a pesquisadora.

Assista também ao vídeo sobre a pesquisa:

 

A matemática que traz resultados para indústrias de móveis

As pequenas e médias empresas que fabricam móveis geralmente encaram um problema operacional no processo: cortar os painéis retangulares de madeira em retângulos menores, de acordo com a demanda. Uma pesquisa coordenada por uma pesquisadora do CEPID - CeMEAI busca aumentar a produtividade e a qualidade desse setor da indústria. Conheça o trabalho: https://goo.gl/JfRQNW

Publicado por CEPID - CeMEAI em Quinta-feira, 2 de agosto de 2018

 

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Recentemente, divulgamos um convênio firmado entre o Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI) e o Serviço Autônomo de Água e Esgoto de São Carlos (SAAE), coordenado pela pesquisadora Maristela dos Santos, que desenvolveu um modelo matemático que serve como base de apoio para que os funcionários e tomadores de decisão tenham parâmetros precisos sobre o gerenciamento, por exemplo, das bombas de captação e distribuição de água.

Os resultados positivos do trabalho já podem ser confirmados na prática. O SAAE confirmou uma economia de pelo menos 10% na conta de energia elétrica podendo chegar a 1 milhão de reais de economia aos cofres do município em um ano.

O tema foi destaque do Diário Oficial de São Paulo nesta semana. Leia a matéria:

A matemática que economiza energia elétrica para fornecedoras de água

CeMEAI e SAAE São Carlos aprimoram parceria que otimiza operações

 

A maioria das empresas privadas ou públicas que fazem a gestão e fornecimento de água para os municípios brasileiros não tem uma tecnologia que otimize os processos de distribuição, resultando desta forma em economia de energia elétrica para as próprias empresas e ganhos ao meio ambiente.

É neste contexto que um grupo de pesquisadores coordenados pela professora do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC-USP), de São Carlos e pesquisadora do CEPID-CeMEAI, Maristela dos Santos trabalha.

“Desenvolvemos um modelo matemático que serve como base de apoio para que os funcionários/tomadores de decisão tenham parâmetros precisos sobre o gerenciamento, por exemplo, das bombas de captação e distribuição de água. Fazendo a operação do sistema de forma ótima, o resultado é a economia de energia elétrica e redução nos custos da empresa”, resumiu Maristela.

Saiba mais no vídeo:

 

A matemática que economiza energia elétrica para fornecedoras de água

A matemática está em todo lugar - até na economia de energia elétrica do SAAE São Carlos, empresa responsável pelo abastecimento de água na cidade. Entenda melhor essa história: https://goo.gl/ZjpofD

Publicado por CEPID - CeMEAI em Quarta-feira, 16 de maio de 2018

Otimização em prática: alunos da Poli resolvem problemas reais de empresas

Trabalhos foram orientados por pesquisadora do CeMEAI

 

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Fellipe (à esquerda) e Rodrigo foram orientados pela professora Débora Ronconi 


A matemática está presente na rotina de qualquer tipo de empresa. Seja na simples conta do troco do cliente ou em cálculos mais complexos, como a criação de modelos avançados para problemas específicos, a matemática aparece com frequência e pode ajudar – e muito – as organizações.

Na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP), dois trabalhos recentes de conclusão de curso orientados pela professora Débora Ronconi representam muito bem essa colaboração da matemática no dia a dia das empresas. Para finalizar o curso de engenharia de produção, os alunos Rodrigo Redenschi e Fellipe Marcellino decidiram estudar problemas reais de instituições completamente diferentes.

Rodrigo trabalhou com uma grande empresa brasileira do setor de transportes. “A empresa realiza, mensalmente, mais de 300 rotas de transporte. Para cada uma dessas rotas, é necessário decidir qual é a melhor fornecedora a ser contratada, e essa decisão leva em conta diversos fatores – custo, qualidade, capacidade de transporte e demanda”, explica.

A solução encontrada por ele foi criar um modelo matemático que leva todas essas variáveis em consideração e, em dois minutos, determina a solução ótima – ou seja, a melhor possível – e que atende a todas as restrições impostas. “A empresa ficou muito satisfeita com os resultados do trabalho e, inclusive, pediu auxílio para testar novos cenários e implementar novas funcionalidades no modelo”, comemora.

Crescimento rápido – e planejado

O ramo de entregas a domicílio de alimentos saudáveis congelados é a área de atuação da startup Liv Up, empresa formada por ex-alunos da Poli e que contou com a ajuda de Fellipe para resolver um problema de logística. “A Liv Up está em uma fase de crescimento acelerado e precisa escalar suas operações para absorver o crescimento no número de clientes. Nesse contexto, a empresa elabora, todos os dias, um roteiro com a ordem das entregas de seus produtos aos clientes. Esse roteiro era feito manualmente e levava cerca de uma hora, além de ter problemas em relação a custo, nível de serviço e gestão”, conta.

Assim como Rodrigo, Fellipe utilizou conceitos de pesquisa operacional para automatizar o processo. Ele desenvolveu uma ferramenta de roteirização das entregas que, além de reduzir os custos e aumentar o nível do serviço, facilitou a gestão e diminuiu para 15 minutos o tempo total do processo. “A ferramenta foi implantada na startup e a empresa ficou muito satisfeita com os resultados. Eles também ficaram impressionados com a facilidade da ferramenta em simular cenários para as tomadas de decisão”, relata.

Conhecimento prático

A professora Débora é pesquisadora do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI) e tem experiência nesses esforços de aproximar a sala de aula do mercado. Ela já orientou trabalhos que estudaram, por exemplo, problemas de empresas da área de produção de fraldas e de indústrias de cosméticos. “Através dessas experiências, os alunos vivenciam o retorno que a aplicação da teoria pode gerar no dia a dia das empresas, além de desenvolverem capacidades para adequá-las ao problema real”, salienta a professora.

Para os alunos, a aplicação da teoria é uma fase importante no processo de aprendizado. “Acredito que em cursos muito teóricos os alunos sentem dificuldade em enxergar aplicações práticas da teoria, especialmente em disciplinas da área de exatas. É muito importante utilizar o conhecimento adquirido para resolver problemas reais e entender a importância de uma base teórica no mercado de trabalho”, opina Fellipe. “É muito gratificante poder aplicar, na prática, teorias aprendidas em sala de aula e perceber que elas agregam um imenso valor para qualquer empresa, seja ela grande ou pequena”, corrobora Rodrigo.

 

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IBILCE recebe pesquisador de universidade inglesa

Visita conta com palestra na próxima quarta-feira

 

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O Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas (IBILCE) da UNESP em São José do Rio Preto receberá, na próxima quarta-feira (12), o pesquisador Chandra Irawan, do Departamento de Matemática da Faculdade de Tecnologia de Portsmouth, na Inglaterra.

Irawan é membro do Centro de Pesquisa Operacional e Logística (CORL) da Universidade de Portsmouth e é especialista em técnicas multiobjetivo. A visita é consequência da aprovação do projeto de Irawan que foi aprovado pelo programa Research Mobility and Young Investigator Awards for UK Researchers in Brazil, uma chamada conjunta das fundações Newton Fund, FAPESP, CONFAP e UK Academies. Irawan ficará no Brasil durante todo o mês de abril trabalhando com a professora Helenice Silva, do Instituto de Biociências da UNESP em Botucatu e pesquisadora do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI). O pesquisador também dará uma palestra no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP em São Carlos.

A palestra “An optimisation model for scheduling the decommissioning of an offshore wind farm” será realizada às 14h na sala 1N do Departamento de Matemática Aplicada (DMAP). O evento é aberto ao público e não é necessária inscrição prévia. Veja abaixo mais detalhes da apresentação:

Abstract

An optimisation model is proposed for scheduling the decommissioning of an offshore wind farm to minimise the total cost which is comprised of jack-up vessel, barge (transfer) vessel, inventory, processing, and on-land transportation costs. This paper also presents a comprehensive review of the strategic issues relating to the decommissioning process and scheduling models that have been applied to offshore wind farms. A mathematical model using mixed integer linear programming (MILP) is developed to determine the optimal schedule considering several constraints such as the availability of vessels and planning delays. As the decommissioning problem is challenging to solve, a matheuristic approach based on the hybridization of a decomposition approach and an exact method is also proposed to find the best solutions for the problems. A set of computational experiments has been carried out on two datasets to assess the proposed approaches.

Key words: Mathematical programming, Decomposition Method, Decommissioning Scheduling, Offshore Wind Farm, Renewable Energy Optimisation.

 

Biography

Chandra Irawan has been a research fellow in the Department of Mathematics at the University of Portsmouth involved in the Leanwind Project (EU 7th Framework Programme project) since September 2014. He holds a PhD in Management Science from University of Kent UK in 2014. He got his MSc and BSc in Industrial Engineering from Bandung Institute of Technology (ITB) Indonesia. His main Research Interests are in facility location problems, offshore wind farm, and meta-heuristic methods. He has published papers in various international journals such as The European Journal of Operational Research, Computers & Operations Research, Journal of Heuristics, Journal of Global Optimization, and Renewable Energy.

 

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Estudos em redes de distribuição de água são tema de workshop na USP em São Carlos

Evento é coordenado por pesquisadora do CeMEAI

 

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Na próxima quinta-feira (13), o Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP em São Carlos sediará o Workshop da Água, evento que tem por objetivo apresentar pesquisas e um software voltados a redes de distribuições de água.

O workshop é coordenado pela professora Maristela Oliveira dos Santos, do ICMC e pesquisadora do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), e será composto por três apresentações. Na primeira delas, o mestrando em Engenharia Hidráulica e Saneamento João Paulo Siqueira apresentará o software EPANET, utilizado para realizar modelagens hidráulicas de redes de água.

Na segunda apresentação, Siqueira mostrará um trabalho que utiliza um código escrito em Matlab para quantificar os vazamentos de uma rede de distribuição de água qualquer através da medição de pontos de pressão e vazão. O código utiliza o EPANET para calibrar a rede em questão.

Por fim, ao lado da professora Edilaine Martins Soler, da Unesp em Bauru, Maristela apresentará um modelo de programação inteira mista proposto para resolver um problema de rede de distribuição e captação de água. A ideia é determinar as políticas de acionamento de bombas para captação e distribuição de água visando a minimização dos custos com garantia no abastecimento de água para população e outras limitações da rede.

O evento tem início previsto para as 9h45 e será realizado na sala 4-111 do ICMC. O workshop é aberto ao público e não é necessária inscrição prévia.

 

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