Meta-Heurística Aplicada ao Planejamento de Atividades de Lotes de Vagões em Terminais Ferroviários

Nome: Gustavo de Luna Pinto
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 28/03/2019
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Rodrigo de Alvarenga Rosa Orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Patrício José Moreira Pires Examinador Interno
Rafael Buback Teixeira Examinador Externo
Rodrigo de Alvarenga Rosa Orientador

Resumo: A ferrovia é muito importante para a economia do Brasil, principalmente no transporte de grãos agrícolas e minérios. Uma das áreas de estudo da operação ferroviária é voltada para pátios e terminais ferroviários, sendo um terminal ferroviário um pátio especializado em carga e descarga de produtos. Nesses terminais, os vagões ferroviários passam metade de suas vidas úteis e realizam diversas atividades, geralmente feitas em conjuntos de vagões chamados de lotes. Uma atividade no terminal pode ter uma predecessora, ou seja, requer o término de outra atividade para ser iniciada. Além disso, cada uma pode ser executada de mais de um modo (Multi-modo), demandando diferentes recursos, que são caros e escassos, portanto, concorridos. Como os atrasos na operação podem gerar multas, busca-se minimizar o tempo total em que os lotes de vagões permanecem nos terminais (tempo de estadia), considerando a limitação de recursos do terminal. A operação nos terminais possui outras características que aumentam sua complexidade, como: tempo de setup entre atividades específicas; variação de disponibilidade de recursos ao longo do tempo (manutenção programada); e a característica de retenção, que mantém um recurso ocupado pelo lote mesmo após o término da atividade, devido à restrição de movimentação do lote imposta por trilhos e/ou outras instalações. Considerando as características do problema, só foi levantado um trabalho propondo um modelo matemático baseado no Resource Constrained Project Scheduling Problem (RCPSP). No entanto, o modelo leva muito tempo para resolver as instâncias, tornando-o inviável para a dinâmica da operação de um terminal ferroviário. Assim, foi desenvolvida nessa dissertação uma meta-heurística baseada na Ant Colony Optimization (ACO) para o planejamento de atividades de lotes de vagões em terminais ferroviários, visando a minimização do tempo de estadia dos lotes no terminal e um tempo de processamento condizente com a realidade operacional da ferrovia. Apesar de existirem inúmeras meta-heurísticas na literatura abordando o RCPSP, inclusive ACO, não foi encontrada nenhuma que considerasse todas as características do problema. A ACO desenvolvida é também a primeira a abordar o conceito de retenção de um recurso, considerando múltiplos recursos por atividade. Comparados com o modelo matemático encontrado na literatura, a meta-heurística gerou resultados iguais ou próximos do ótimo, porém levando um tempo muito reduzido de processamento, ou seja, mais indicada para a necessidade de negócio dos terminais.

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