Resumo: Em um estudo anterior recente, modelos de otimização para a programação e o sequenciamento das frentes de colheita de cana-de-açúcar foram propostos. Esse é um problema agrícola e logístico complexo que envolve vários fatores, tais como o estágio de maturação da matéria-prima, a colheita na unidade agrícola e o transporte dessa matéria-prima para a unidade industrial, bem como a capacidade de moagem da unidade industrial. No presente estudo, aplica-se um dos modelos de otimização do estudo anterior para representar esse problema por meio de um modelo de programação inteira mista (PIM) de dimensionamento e sequenciamento de lotes da produção em máquinas paralelas com custos e tempos de setup dependentes da sequência. Propõem-se métodos baseados em heurísticas PIM para resolver esse modelo em uma situação real de uma safra de uma empresa típica do setor, inspirados em uma heurística de agregação de blocos de colheita, em heurísticas de construção do tipo relax-and-fix e heurísticas de melhoria do tipo fix-and-optimize. Para comparar os desempenhos desses métodos heurísticos foram realizados vários experimentos com diferentes combinações e variações desses métodos, e três abordagens foram capazes de gerar soluções de boa qualidade, sendo que uma delas é aqui detalhada e analisada, com resultados promissores para apoiar decisões de programação e sequenciamento das frentes de colheita de cana-de-açúcar.

Abstract: In a recent study, optimization models were proposed for programming and scheduling sugarcane harvesting fronts. This is a complex agricultural and logistic problem comprising various factors, such as raw material maturation stage, harvesting at the agricultural unit, transporting of raw material to the plant, and milling capacities of the plant. In this study, one of the optimization models previously studied was used to represent this problem using Mixed Integer Programming (MIP) of a lot sizing and scheduling model in parallel machines with sequence dependent setup times and costs. The proposed methods are based on MIP heuristics to solve this model in a real situation of a harvest season of a typical company from this sector inspired by harvest block aggregation heuristics, relax-and-fix constructive heuristics, and fix-and-optimize improvement heuristics. To compare the performance of the heuristic methods, various experiments were conducted using different combinations and variations of these methods. Three approaches were able to produce good quality solutions. One of them is described in detail and analyzed in this study, showing promising results in terms of making programming and scheduling decisions concerning sugarcane harvesting fronts.

Resumo A produção de açúcar, álcool e energia elétrica a partir de cana-de-açúcar passa necessariamente pela colheita e transporte da matéria-prima, que são operações custosas, complexas e que interferem na eficiência industrial. Neste estudo, propõe-se abordagens de otimização para apoiar decisões de programação e sequenciamento das frentes de colheita inspiradas na representação do problema por meio de um modelo de dimensionamento e sequenciamento de lotes da produção em máquinas paralelas, com custos e tempos de setup dependentes da sequência, muito estudados na literatura. Para verificar a adequação e coerência dessa representação foram desenvolvidos vários experimentos com dados realistas. Os resultados obtidos mostram que as abordagens propostas representam apropriadamente o modelo conceitual estudado e têm grande potencial para redução de custos na prática.

Abstract The production of sugar, ethanol, and electricity from sugarcane necessarily involves harvesting and transportation of raw materials, which are expensive and complex operations that affect industrial efficiency. The present study proposes optimization approaches to support programming and scheduling harvest front decisions, based on considering the representation of the lot sizing and scheduling problem on parallel machines with sequence-dependent setup times and costs, a modeling technique widely reported in the literature. We carried out real data experiments in order to verify the adequacy and consistency of this representation. The results show that the proposed approaches adequately represent the conceptual model studied and have great potential to reduce cost in real-life situations.

Em um trabalho anterior (JUNQUEIRA; MORABITO, 2006) foi apresentado um modelo de otimização linear para auxiliar nas decisões do planejamento tático da produção, estocagem e transporte de sementes de milho, de forma a minimizar custos de produção, logísticos e fiscais, e satisfazer restrições de programação da colheita, capacidade das plantas e demanda dos clientes. O modelo foi testado apenas em situações simplificadas da realidade. No presente trabalho, analisamos a aplicação deste modelo para gerar um planejamento agregado otimizado em um estudo de caso de uma safra completa de uma empresa do setor de sementes de milho. Foram gerados e avaliados diversos cenários por meio deste modelo, considerando, entre outros, os custos fiscais de ICMS e de secagem de sementes, e os resultados obtidos foram comparados com os do método de planejamento utilizado pela empresa. Estes resultados mostram que reduções de custo importantes podem ser obtidas nos planos de produção e logística, quando consideradas as premissas presentes no modelo.

An earlier study (JUNQUEIRA; MORABITO, 2006) presented a linear optimization model to support tactical planning decisions in corn seed production, storage and transportation, aimed at minimizing production, logistics and tax costs and meeting restrictions in harvest scheduling, production capacities and client requirements. The model was tested only in simplified real situations. In the present study, this model was applied to generate an optimized aggregate production plan for a case study of the crop of a corn seed producer during a complete season. Using the model, several scenarios were evaluated considering, for example, different ICMS tax and seed drying costs, and the results obtained were compared with the planning method used by the company. These results indicated that costs in aggregate production and logistic plans can be reduced substantially when the model's premises are taken into account.

A produção de sementes de milho envolve uma cadeia de produção agroindustrial complexa cujos agentes devem primar por oferecer produtos de alta qualidade a um baixo custo para se manterem competitivos no mercado. Neste trabalho, um modelo de otimização linear é proposto para auxiliar nas decisões do planejamento tático da produção, estocagem e transporte de sementes de milho, de forma a minimizar custos de produção, logísticos e fiscais, atendendo às restrições de programação da colheita, capacidade das plantas e demanda dos clientes. Para verificar a coerência do modelo e validar a abordagem, o modelo foi implementado na linguagem de modelagem GAMS e aplicado para resolver diferentes cenários de um exemplo baseado em dados realistas de uma empresa. Os resultados mostraram a importância de se considerar os custos fiscais de ICMS no planejamento agregado da produção e logística de sementes de milho.

The production of corn seeds involves a complex agro-industrial production chain whose main agents must offer products of high quality and low price to stay competitive in the market. This work proposes a linear optimization model to support decisions in the tactical planning of production, storing and transportation of corn seeds, designed to minimize production, logistics and tax costs and to satisfy crop planning, plant capacity and client demand constraints. In order to verify the consistency of the model and validate the approach, the model was implemented in the GAMS modeling language and applied to solve different scenarios of an example based on realistic data of a company. The results showed the importance of considering tax costs in the production and logistics aggregate planning of corn seeds.

O presente trabalho trata do problema do carteiro chinês (CPP). Primeiramente, por meio da estruturação e análise de uma revisão bibliográfica, propõe-se um algoritmo para auxiliar na escolha de métodos adequados a fim de se resolver o CPP. Em seguida, o algoritmo desenvolvido é utilizado na escolha de métodos para resolução do CPP em dois casos reais. O trabalho também verifica se, nos problemas práticos de logística urbana estudados, é válida uma premissa citada na literatura de que a complexidade do CPP com uma única entidade em problemas mistos é muito maior do que para problemas direcionados e não direcionados. Para isto, são selecionados casos reais de coleta de lixo e correios em uma cidade do interior paulista. Este trabalho conclui que, para problemas extraídos de situações logísticas reais, inexistem significativas diferenças entre o tempo computacional para a resolução dos modelos matemáticos com vistas à obtenção de grafos eulerianos não direcionados, direcionados e mistos.

This work deals with Chinese Postman Problem (CPP). First, this paper, based on structuring and analyzing a CPP literature review, proposes an algorithm to help choosing suitable methods to solve CPP. The proposed algorithm is used on two real-world cases. This paper also verifies if in real urban logistics cases it is valid the assumption that the obtaining the optimal solution for the mixed 1 vehicle CPP is more difficult than directed and undirected cases. To accomplish this goal real-world cases are selected (household refuse collection and postal service). This work concludes that for real-world situations there are no significant differences on computational time between directed, undirected and mixed CPP.