O problema de corte de estoque unidimensional com datas de entrega e setup
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Data
2025-05-30
Autores
Oliveira, Elisama de Araújo Silva
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Editor
Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
Resumo
Esta tese aborda o Problema Multiperíodo de Corte de Estoque Unidimensional com Datas de Entrega (1D-PCE-DE), uma extensão do problema clássico de corte de estoque que incorpora restrições de tempo associadas a pedidos. Essa adaptação torna o problema mais alinhado aos desafios industriais reais, em que o atendimento oportuno da demanda é crucial. Inicialmente, formulamos o 1D-PCE-DE e desenvolvemos um método de solução trifásico, avaliando sua eficácia por meio de testes computacionais. A partir dessa análise inicial, o modelo foi expandido para considerar setup independente da sequência, resultando no 1D-PCE-DE-SI. Incluir setup na modelagem é essencial para capturar os custos e tempos envolvidos na reconfiguração da máquina ao alternar entre diferentes tipos de corte ou materiais. Essa consideração impacta diretamente a eficiência da produção, os custos operacionais e os níveis de estoque, fornecendo uma solução mais realista aplicável ao ambiente industrial. Além disso, propomos uma modelagem ainda mais abrangente, 1D-PCE-DE-SD, que incorpora setup dependente da sequência. Nesse caso, os custos e tempos de configuração não são fixos, mas variam de acordo com a ordem dos padrões de cortes. Essa característica torna o problema significativamente mais complexo, pois exige a consideração do sequenciamento da produção, fator crítico em setores industriais nos quais a troca entre determinados materiais ou formatos requer ajustes específicos. Para avaliar a eficácia dos modelos propostos, comparamos seus desempenhos, analisando-os em relação a variáveis críticas, como atraso, lead time, estoque, setup e custo total. Os resultados de testes computacionais foram obtidos utilizando o solver CPLEX, garantindo a validação da qualidade das soluções obtidas. Para resolução dos problemas propostos, foram desenvolvidos algoritmos matheurísticos para cada versão do problema. Especificamente, os algoritmos empregados foram baseados nas matheurísticas Local Branching, Relax-and-Fix, Fix-and-Optimize e de Arredondamento, cada um com características específicas para otimizar o desempenho, dependendo das variáveis e restrições de cada problema. O desempenho desses algoritmos foi comparado com o do solver CPLEX, observando-se não apenas a qualidade das soluções obtidas, mas também o tempo de execução. No geral, os resultados indicaram que os algoritmos matheurísticos, como o Local Branching, apresentaram uma capacidade superior de escapar de ótimos locais, enquanto o Relax-and-Fix mostrou eficácia na construção de soluções viáveis. Os resultados desta pesquisa não apenas demonstram a relevância dos modelos propostos, mas também as suas possibilidades de aplicação.
Descrição
Palavras-chave
Problema de corte de estoque, Programação (Matheurística), Programação de produção, Espaço de configuração, Algoritmos