Orientador: Maura Seiko Tsutsui Esperancini / Coorientadora: Helenice de Oliveira Florentino Silva / Banca: Luiz Cesar Ribas / Banca: Paulo André de Oliveira / Banca: Daniela Renata Cantane / Banca: Antonio Roberto Balbo / Resumo: Nos últimos anos, diversos fatores afetaram a indústria canavieira do Brasil, como a queda na produtividade agrícola, baixa taxa de utilização da capacidade industrial e redução dos rendimentos dos processos agrícolas mecanizados, principalmente na colheita da cana-de-açúcar. O objetivo inicial deste estudo foi propor uma metodologia para a estimativa de indicadores de desempenho operacional e econômico para operações de colheita mecanizada de cana-de-açúcar. Objetivo principal foi o desenvolvimento de um modelo matemático para a maximização da produção, por meio da escolha de variedades de cana-de-açúcar mais produtivas e dentro dos parâmetros de qualidade da matéria-prima exigidos pela indústria. Com base no resultado do modelo matemático avaliou-se o impacto da maximização da produção sobre o custo operacional do subsistema de corte e carregamento da colheita mecanizada de cana-de-açúcar. Os dados foram coletados por meio de pesquisa documental realizada numa propriedade pertencente a uma usina sucroenergética situada na região de Botucatu-SP. A metodologia deste trabalho foi dividida em duas etapas distintas. Na primeira etapa buscou-se analisar um cenário inicial (A) em que foram estimados indicadores de desempenho operacional e econômico, por meio de um estudo de caso, com a obtenção de informações sobre a área colhida na propriedade na safra 2011. Na segunda etapa foi projetado um cenário otimizado (B), que foi desenvolvido com a formulação de um modelo matemático para a maximização da produção da cana-de-açúcar na área estudada. Para a escolha das variedades mais produtivas foram coletadas informações sobre os indicadores de produtividade (t ha-1), fibra (%) e POL (%), dos primeiros quatro anos de corte, no período de 2008 a 2012, de vinte e cinco variedades de cana-de-açúcar, dispostas em áreas próprias e arrendadas da ... / Abstract: In recent years, several factors have affected the sugarcane industry in Brazil, as the drop in agricultural productivity, low rate of industrial capacity utilization and decrease in the yield of agricultural processes, especially in harvesting process. The initial objective of this study was to propose a methodology for the estimation of operational and economical performance indicators for mechanical harvesting of sugarcane operations. The main objective was to develop a mathematical model to maximize sugarcane yield choosing the most productive sugarcane varieties which are within the highest quality level required by industry. Based on mathematical model results it was evaluated the impact of maximizing production on cutting and loading subsystem operational costs of the mechanized harvesting process. Data were collected through desk research conducted in a sugarcane plant located in the region of Botucatu, São Paulo State. Methodology was divided into two distinct stages. In the first one, an initial scenario (A) was analyzed and operational and economical performance indicators were estimated within a study case which collected information on the harvesting area in 2011. The second stage, an optimized scenario (B), was developed by formulating a mathematical model for maximizing sugarcane production within the studied area. For choosing the most productive varieties data from twenty-five varieties of sugarcane were collected by means of mechanized processes indicating indexes of productivity (t ha-1), fiber (%) and POL (%), along the first four years of cutting, from 2008 to 2012. Average of the indexes was used considering the first four cuts to solve the mathematical model programmed on GUSEK platform (GLPK Under Scite Extended Kit). Optimized scenario (B) enabled the estimation of operational and economical performance indicators in order to validate the proposed mathematical model... / Doutor

Orientador: Helenice de Oliveira Florentino Silva / Banca: Daniela Renata Cantane / Banca: Marcelo de Almeida Silva / Banca: Magno Luiz de Abreu / Banca: Andrea Carla Gonçalves Vianna / Resumo: Nos últimos anos, devido à busca por fontes alternativas de energia, a cana-de-açúcar tem se destacando tanto no mercado interno como no externo, principalmente por causa do álcool combustível e da cogeração de energia através do bagaço da cana-de-açúcar. Como decorrência, a demanda por cana-de-açúcar tem aumentado cada vez mais, dessa forma, faz-se necessário obter altas produtividades, o que implica em um planejamento adequado do sistema de produção da cana-de-açúcar. Uma das etapas de maior importância desse sistema é o plantio, pois, planeja-lo constitui tarefa complexa, que requer cuidados dos gestores do setor, pois essas decisões influenciam todo o sistema de produção. Nesse contexto, evidencia-se a necessidade de técnicas que auxiliem os gerentes das empresas a planejarem o plantio, entre as quais a modelagem matemática pode funcionar como importante ferramenta. Neste trabalho, formularam-se dois modelos de otimização para auxiliar nesse planejamento. Dividiu-se a metodologia proposta em duas partes: a primeira consiste em planejar, de forma otimizada, a divisão da área de plantio em talhões, utilizando uma técnica matemática de otimização de corte, visando o máximo rendimento da colhedora da cana-de-açúcar. A segunda, em utilizar o modelo de otimização proposto para escolher a variedade de cana-de-açúcar que deve ser plantada em cada talhão e determinar em qual período do ano se deve fazer o plantio, de forma a maximizar a produção total ao longo de quatro cortes. Propôs-se também um algoritmo genético para a resolução do problema de planejamento do plantio.Os resultados apresentados mostram que as metodologias propostas mostraram-se bons instrumentos para planejar o plantio da cana de açúcar de forma otimizada, visto a redução do número de manobras em mais de 40% e o aumento da produção de cana-de-açúcar em 17,8% nas áreas ... / Abstract: Due to the search for alternative sources of energy in recent years, sugarcane has come to stand out both domestically and in foreign markets, due mainly to ethanol and power cogeneration using sugarcane bagasse. To meet the resulting demand for sugarcane, high yields must be obtained in the biofuels industry, which requires proper planning of the sugarcane crop cycle from planting to harvest. One of the most important steps of this cycle is the planting, since well-planned planting results in a number of benefits, particularly increased production. Because these decisions affect the entire crop cycle, planning of planting is a complex task that requires great care. From this complexity comes the need for techniques that help corporate managers in the creation of a planting plan, and mathematical models can be used as just such a technique. In the present study, we formulate two optimization models to assist in planning sugarcane planting. The proposed methodology is divided into two parts. The first part divides the acreage into plots using a mathematical optimization technique of cuts in an effort to maximize sugarcane yield. The second part uses the proposed optimization model to choose the variety of sugarcane that should be planted in each plot and determine in which period of the year this planting should be done, thus maximizing total production over a five-year period. We also propose a genetic algorithm to solve this optimization model. We then present the results of computational simulations of plantings performed using these tools. The proposed methodology proves to be an effective tool for optimized planning the planting of sugarcane, producing a reduction in the number of maneuvers over 40% and increasing production in 17,8% in the fields considered. / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-10-25Bitstream added on 2014-06-13T18:42:30Z : No. of bitstreams: 1 000751159.pdf: 753662 bytes, checksum: cddd21c3e2ad2580f6fbe65f98797164 (MD5) / Nos últimos anos, diversos fatores afetaram a indústria canavieira do Brasil, como a queda na produtividade agrícola, baixa taxa de utilização da capacidade industrial e redução dos rendimentos dos processos agrícolas mecanizados, principalmente na colheita da cana-de-açúcar. O objetivo inicial deste estudo foi propor uma metodologia para a estimativa de indicadores de desempenho operacional e econômico para operações de colheita mecanizada de cana-de-açúcar. Objetivo principal foi o desenvolvimento de um modelo matemático para a maximização da produção, por meio da escolha de variedades de cana-de-açúcar mais produtivas e dentro dos parâmetros de qualidade da matéria-prima exigidos pela indústria. Com base no resultado do modelo matemático avaliou-se o impacto da maximização da produção sobre o custo operacional do subsistema de corte e carregamento da colheita mecanizada de cana-de-açúcar. Os dados foram coletados por meio de pesquisa documental realizada numa propriedade pertencente a uma usina sucroenergética situada na região de Botucatu-SP. A metodologia deste trabalho foi dividida em duas etapas distintas. Na primeira etapa buscou-se analisar um cenário inicial (A) em que foram estimados indicadores de desempenho operacional e econômico, por meio de um estudo de caso, com a obtenção de informações sobre a área colhida na propriedade na safra 2011. Na segunda etapa foi projetado um cenário otimizado (B), que foi desenvolvido com a formulação de um modelo matemático para a maximização da produção da cana-de-açúcar na área estudada. Para a escolha das variedades mais produtivas foram coletadas informações sobre os indicadores de produtividade (t ha-1), fibra (%) e POL (%), dos primeiros quatro anos de corte, no período de 2008 a 2012, de vinte e cinco variedades de cana-de-açúcar, dispostas em áreas próprias e arrendadas da... / In recent years, several factors have affected the sugarcane industry in Brazil, as the drop in agricultural productivity, low rate of industrial capacity utilization and decrease in the yield of agricultural processes, especially in harvesting process. The initial objective of this study was to propose a methodology for the estimation of operational and economical performance indicators for mechanical harvesting of sugarcane operations. The main objective was to develop a mathematical model to maximize sugarcane yield choosing the most productive sugarcane varieties which are within the highest quality level required by industry. Based on mathematical model results it was evaluated the impact of maximizing production on cutting and loading subsystem operational costs of the mechanized harvesting process. Data were collected through desk research conducted in a sugarcane plant located in the region of Botucatu, São Paulo State. Methodology was divided into two distinct stages. In the first one, an initial scenario (A) was analyzed and operational and economical performance indicators were estimated within a study case which collected information on the harvesting area in 2011. The second stage, an optimized scenario (B), was developed by formulating a mathematical model for maximizing sugarcane production within the studied area. For choosing the most productive varieties data from twenty-five varieties of sugarcane were collected by means of mechanized processes indicating indexes of productivity (t ha-1), fiber (%) and POL (%), along the first four years of cutting, from 2008 to 2012. Average of the indexes was used considering the first four cuts to solve the mathematical model programmed on GUSEK platform (GLPK Under Scite Extended Kit). Optimized scenario (B) enabled the estimation of operational and economical performance indicators in order to validate the proposed mathematical model...

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-06-27Bitstream added on 2014-12-02T11:21:38Z : No. of bitstreams: 1 000791573.pdf: 1638010 bytes, checksum: 1dce114149aba56bee81846455d3c909 (MD5) / Nos últimos anos, devido à busca por fontes alternativas de energia, a cana-de-açúcar tem se destacando tanto no mercado interno como no externo, principalmente por causa do álcool combustível e da cogeração de energia através do bagaço da cana-de-açúcar. Como decorrência, a demanda por cana-de-açúcar tem aumentado cada vez mais, dessa forma, faz-se necessário obter altas produtividades, o que implica em um planejamento adequado do sistema de produção da cana-de-açúcar. Uma das etapas de maior importância desse sistema é o plantio, pois, planeja-lo constitui tarefa complexa, que requer cuidados dos gestores do setor, pois essas decisões influenciam todo o sistema de produção. Nesse contexto, evidencia-se a necessidade de técnicas que auxiliem os gerentes das empresas a planejarem o plantio, entre as quais a modelagem matemática pode funcionar como importante ferramenta. Neste trabalho, formularam-se dois modelos de otimização para auxiliar nesse planejamento. Dividiu-se a metodologia proposta em duas partes: a primeira consiste em planejar, de forma otimizada, a divisão da área de plantio em talhões, utilizando uma técnica matemática de otimização de corte, visando o máximo rendimento da colhedora da cana-de-açúcar. A segunda, em utilizar o modelo de otimização proposto para escolher a variedade de cana-de-açúcar que deve ser plantada em cada talhão e determinar em qual período do ano se deve fazer o plantio, de forma a maximizar a produção total ao longo de quatro cortes. Propôs-se também um algoritmo genético para a resolução do problema de planejamento do plantio.Os resultados apresentados mostram que as metodologias propostas mostraram-se bons instrumentos para planejar o plantio da cana de açúcar de forma otimizada, visto a redução do número de manobras em mais de 40% e o aumento da produção de cana-de-açúcar em 17,8% nas áreas ... / Due to the search for alternative sources of energy in recent years, sugarcane has come to stand out both domestically and in foreign markets, due mainly to ethanol and power cogeneration using sugarcane bagasse. To meet the resulting demand for sugarcane, high yields must be obtained in the biofuels industry, which requires proper planning of the sugarcane crop cycle from planting to harvest. One of the most important steps of this cycle is the planting, since well-planned planting results in a number of benefits, particularly increased production. Because these decisions affect the entire crop cycle, planning of planting is a complex task that requires great care. From this complexity comes the need for techniques that help corporate managers in the creation of a planting plan, and mathematical models can be used as just such a technique. In the present study, we formulate two optimization models to assist in planning sugarcane planting. The proposed methodology is divided into two parts. The first part divides the acreage into plots using a mathematical optimization technique of cuts in an effort to maximize sugarcane yield. The second part uses the proposed optimization model to choose the variety of sugarcane that should be planted in each plot and determine in which period of the year this planting should be done, thus maximizing total production over a five-year period. We also propose a genetic algorithm to solve this optimization model. We then present the results of computational simulations of plantings performed using these tools. The proposed methodology proves to be an effective tool for optimized planning the planting of sugarcane, producing a reduction in the number of maneuvers over 40% and increasing production in 17,8% in the fields considered.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-06-14Bitstream added on 2014-06-13T20:52:19Z : No. of bitstreams: 1 lima_ad_me_botfca.pdf: 553331 bytes, checksum: e7a9326febcc2e68e1373242a1cdad23 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar do mundo. Essa cultura é primariamente produzida para obtenção de álcool e açúcar. O país fechou a temporada de 2005/2006 registrando recorde histórico, com uma produção de aproximadamente 436,8 milhões de toneladas, o que representa um aumento de 5,1% em relação à safra anterior, a extensão de terra cultivada com cana-de-açúcar no Brasil aumentou de 5,625 milhões de hectares, na safra 2004/2005, para 5,877 milhões de hectares, na safra 2005/2006. A confirmação dos preços do petróleo em patamares recordistas nos tempos atuais está contribuindo fortemente para aumentar a rentabilidade do setor sucroalcooleiro. Além disso, as vendas de carros bicombustíves têm superado as expectativas promovendo uma demanda crescente de álcool para os próximos anos. Neste contexto, a cana tornou-se uma das culturas mais importantes do país e muita atenção tem sido dada ao seu cultivo. Nessa cultura, é fundamental avaliar a renovabilidade e a sustentabilidade, visando aprimorar a matéria prima destinada ao setor, que inclui todo um sistema de produção, desde o preparo do solo, extração da matéria-prima até a sua utilização final. Devido às dimensões e complexidade, a cadeia produtiva de cana-de-açúcar se depara com diversos problemas no decorrer da sua cultura. Assim, todas as ferramentas para auxílio na resolução destes problemas têm sido aceitas e uma muito importante é a modelagem matemática. Este trabalho apresenta alguns problemas existentes na produção de cana-de-açúcar com destaque para os indicadores de eficiência de energia, desde o cultivo da cana-de-açúcar até à sua utilização final. Apresenta também um 2 levantamento de modelos matemáticos que podem auxiliar na resolução de tais problemas e obter estimativas para auxílio em tomadas de decisões dentro... / Brazil is the greater sugar-cane producer of the world. This culture is primarily produced to obtain alcohol and sugar. The country closed the 2005/2006 season registering historical record, with a production of almost 436,8 million tons, that represent a increase of 5,1% in relation to previous harvest. The extension of cultivated land with sugarcane in the Brazil increased of 5,625 million/ha at the 2004/2005 harvest to 5,877 million/ha at the 2005/2006 harvest. The confirmation of the oil prices currently is contributing intensely to increase the sugar and alcohol industry sector rentability. Moreover, the sales of flex-fuel cars have overcome the expectations promoting a growing demand of alcohol to the next years. In this context, the sugar-cane became one of the more important cultures of the country and very attention have been given to its culture. In this culture is important to evaluate the renew 4 sustainability, aiming to improve the raw destined to the sector including all the production system since the soil prepare, raw extraction until its final utilization. Due to the dimension and complexity, the sugar-cane productive chain comes across with several problems. Thus, all the tools for aid in the resolution of these problems have been accepted and one very important is the mathematical modeling. This work shows some problems existing in the sugar-cane production detaching the energy efficiency indicators since the sugar-cane culture until it is final utilization. Shows too a raising of mathematical models that can assist in the problems resolution and to obtain estimates to aid in taking of decisions inside of the sugar and alcohol industry. It is proposed the use of the mathematical models to planning of the sugar-cane production.

Orientador: Helenice de Oliveira Florentino Silva / Banca: Flávio Ferrari Aragon / Banca: Andrés Vercik / Resumo: O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar do mundo. Essa cultura é primariamente produzida para obtenção de álcool e açúcar. O país fechou a temporada de 2005/2006 registrando recorde histórico, com uma produção de aproximadamente 436,8 milhões de toneladas, o que representa um aumento de 5,1% em relação à safra anterior, a extensão de terra cultivada com cana-de-açúcar no Brasil aumentou de 5,625 milhões de hectares, na safra 2004/2005, para 5,877 milhões de hectares, na safra 2005/2006. A confirmação dos preços do petróleo em patamares recordistas nos tempos atuais está contribuindo fortemente para aumentar a rentabilidade do setor sucroalcooleiro. Além disso, as vendas de carros bicombustíves têm superado as expectativas promovendo uma demanda crescente de álcool para os próximos anos. Neste contexto, a cana tornou-se uma das culturas mais importantes do país e muita atenção tem sido dada ao seu cultivo. Nessa cultura, é fundamental avaliar a renovabilidade e a sustentabilidade, visando aprimorar a matéria prima destinada ao setor, que inclui todo um sistema de produção, desde o preparo do solo, extração da matéria-prima até a sua utilização final. Devido às dimensões e complexidade, a cadeia produtiva de cana-de-açúcar se depara com diversos problemas no decorrer da sua cultura. Assim, todas as ferramentas para auxílio na resolução destes problemas têm sido aceitas e uma muito importante é a modelagem matemática. Este trabalho apresenta alguns problemas existentes na produção de cana-de-açúcar com destaque para os indicadores de eficiência de energia, desde o cultivo da cana-de-açúcar até à sua utilização final. Apresenta também um 2 levantamento de modelos matemáticos que podem auxiliar na resolução de tais problemas e obter estimativas para auxílio em tomadas de decisões dentro... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Brazil is the greater sugar-cane producer of the world. This culture is primarily produced to obtain alcohol and sugar. The country closed the 2005/2006 season registering historical record, with a production of almost 436,8 million tons, that represent a increase of 5,1% in relation to previous harvest. The extension of cultivated land with sugarcane in the Brazil increased of 5,625 million/ha at the 2004/2005 harvest to 5,877 million/ha at the 2005/2006 harvest. The confirmation of the oil prices currently is contributing intensely to increase the sugar and alcohol industry sector rentability. Moreover, the sales of flex-fuel cars have overcome the expectations promoting a growing demand of alcohol to the next years. In this context, the sugar-cane became one of the more important cultures of the country and very attention have been given to its culture. In this culture is important to evaluate the renew 4 sustainability, aiming to improve the raw destined to the sector including all the production system since the soil prepare, raw extraction until its final utilization. Due to the dimension and complexity, the sugar-cane productive chain comes across with several problems. Thus, all the tools for aid in the resolution of these problems have been accepted and one very important is the mathematical modeling. This work shows some problems existing in the sugar-cane production detaching the energy efficiency indicators since the sugar-cane culture until it is final utilization. Shows too a raising of mathematical models that can assist in the problems resolution and to obtain estimates to aid in taking of decisions inside of the sugar and alcohol industry. It is proposed the use of the mathematical models to planning of the sugar-cane production. / Mestre