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[en] EXACT AND HEURISTIC METHODS FOR THE FOREST HARVEST PLANNING PROBLEM / [pt] MÉTODOS EXATOS E HEURÍSTICAS PARA O PROBLEMA DE PLANEJAMENTO DA COLHEITA FLORESTALGABRIEL DURAES GUTH 28 November 2024 (has links)
[pt] O Brasil é um dos principais produtores e exportadores de celulose e
papel no mundo, beneficiando-se de condições climáticas e de solo favoráveis,
além de investimentos substanciais em pesquisa. Um desafio significativo nesse
setor é o Problema de Planejamento de Colheita Florestal (PPCF), semelhante
a um derivado do Problema de Roteamento de Veículos (VRP), com uma
frota heterogênea, demanda periódica e ganho de volume de madeira. Este
estudo aborda o PPCF utilizando um modelo matemático de Programação
Linear Inteira Mista (MILP) e a metaheurística Greedy Randomized Adaptive
Search Procedure (GRASP) em cenários simulados e reais para otimizar o
sequenciamento dos times de colheita entre as unidades produtivas. O objetivo
é reduzir os custos operacionais e aumentar o crescimento do volume ao
longo de um horizonte de planejamento de 12 meses, considerando também
as restrições de janelas de tempo. Um total de 12 instâncias foram testadas
para avaliar o desempenho do GRASP, sendo que a metaheurística superou
o resultado do modelo MILP em nove casos. Além disso, três instâncias
refletem cenários reais de uma grande empresa brasileira de celulose e papel.
Quando comparado aos resultados da equipe de planejamento da empresa, o
GRASP alcançou uma redução de até 61,9 por cento nos custos totais. Além disso, o
GRASP fornece planos de colheita detalhados em um curto tempo de execução,
reduzindo a carga de trabalho da equipe de planejamento e aumentando a
flexibilidade na tomada de decisões. / [en] Brazil is one of the world s leading producers and exporters of pulp and
paper, benefiting from favorable climatic and soil conditions, coupled with
substantial investments in research. A significant challenge in this sector is
the Forest Harvesting Planning Problem (FHPP), akin to a derivative of the
Vehicle Routing Problem (VRP) featuring a heterogeneous fleet, periodic demand, and wood volume gain. This study addresses FHPP by employing Mixed
Integer Linear Programming (MILP) modeling and the Greedy Randomized
Adaptive Search Procedure (GRASP) metaheuristic across real and simulated
scenarios to optimize the sequencing of harvesting teams among stands. The
objective is to reduce operational costs and enhance volume growth over a 12-
month planning horizon, while also considering time windows and scheduling
constraints. A total of 12 instances were tested to evaluate GRASP s performance, with the metaheuristic matching or outperforming the MILP model
in nine cases. Additionally, three instances reflect real scenarios from a major Brazilian pulp and paper company. When compared against the company s
planning team results, GRASP achieved up to a 61.9 percent reduction in total costs.
Furthermore, GRASP provides detailed harvesting plans within a short execution time, reducing planning team workload and enhancing decision-making
flexibility.
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Proposta de um framework para problemas que integram decisões de localização, roteamento e empacotamento / Proposal for a framework for problems that integrate location, routing, and packing decisionsFerreira, Kamyla Maria 16 February 2018 (has links)
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Previous issue date: 2018-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This research deals with the resolution of problems that involve the location, routing, and packing decisions
with focus on the location routing problem, capacitated vehicle routing problem with two-dimensional
loading constraints, and location routing problem with two-dimensional loading constraints. For that, it is
proposed a framework that reuses part of the algorithms, which are of a common domain, such that the
development of the project is systematized. The objective of the framework is allowing the resolution of
different variants of problems that integrate location, routing, and packing decisions without the need to
replicate algorithms. As a proposal for an algorithm, it is developed a hybrid heuristic, which involves the
cooperation between the simulated annealing and the artificial algae algorithm. The simulated annealing has
four neighborhood operators, local search, and three procedures to diversify the solution. The artificial algae
algorithm is combined with the skyline method in order to verify the feasibility of the two-dimensional
packing constraints. Once the framework and heuristics have been codified, computational experiments are
performed to test its performance, as well as comparisons are made with the most recent results published in
the literature. The results show that the heuristic is competitive with other methods from the literature since
it could obtain 36.25% solutions equal to the best ones reported in the literature of the location routing
problem, besides the average GAP being 0.57%. For the vehicle routing problem with two-dimensional
loading constraints, the heuristic could obtain 43.05% solutions equal to the best known in the literature,
besides the average GAP being 3.33%. The results obtained for the location routing problem with twodimensional
loading constraints were satisfactory. / Este trabalho trata da resolução de problemas que envolvem decisões de localização,
roteamento e empacotamento com foco nos problemas de localização e roteamento,
roteamento de veículos capacitado com restrições de empacotamento bidimensional, e
localização e roteamento com restrições de empacotamento bidimensional. Para tanto,
propõe-se um framework capaz de reutilizar parte dos algoritmos, que são de domínio
comum, para que o desenvolvimento do projeto seja sistematizado. O objetivo é que o
framework possibilite a resolução de diferentes variantes do problema que integram as
decisões de localização, roteamento e empacotamento sem ter que replicar algoritmos. Como
proposta de algoritmo, desenvolve-se uma heurística híbrida, a qual envolve a cooperação
entre dois métodos, o recozimento simulado e o algoritmo artificial de algas. O recozimento
simulado possui quatro operadores de vizinhança, procedimentos de busca local e três
procedimentos para diversificar a solução. O algoritmo artificial de algas é combinado com a
técnica Skyline para verificar as restrições de empacotamento bidimensional. A partir da
codificação do framework e da heurística, experimentos computacionais foram realizados para
testar o seu desempenho e comparar os resultados com os mais recentes da literatura. Os
resultados indicam que a heurística é competitiva com os demais métodos da literatura, sendo
possível obter 36,25% de soluções iguais às melhores reportadas na literatura do problema de
localização e roteamento, além do GAP médio ter sido de 0,57%. No problema de roteamento
de veículos com restrições de empacotamento bidimensional, a heurística obteve 43,05%
soluções iguais às melhores conhecidas na literatura, além do GAP médio ter sido de 3,33%.
Os resultados obtidos para o problema de localização e roteamento com restrições de
empacotamento bidimensional foram satisfatórios.
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