Programação e controle de produção de unidades em batelada com agregação de tempo e modelos de desempenho. - Faro, Mauro (2001)
A pesquisa e o desenvolvimento de modelos matemáticos baseados em programação matemática para o scheduling de plantas em batelada esteve limitado até o final da década de 80, devido à sua complexidade operacional e à escassez de recursos computacionais que pudessem gerar soluções satisfatórias. As decisões para o gerenciamento da produção eram baseadas em cálculos manuais e na experiência pessoal dos programadores. No entanto, a crescente competição em nível mundial passou a exigir um gerenciamento mais eficiente dos recursos disponíveis. Aliado a este fato, o desenvolvimento de ferramentas computacionais para otimização e a queda dos custos de hardware possibilitaram um desenvolvimento significativo desta área de pesquisa nos anos 90, passando a resolver problemas de grande porte com relevância prática. Neste sentido, este trabalho objetiva elaborar modelos matemáticos de scheduling para plantas químicas em batelada que incorporam modelos de desempenho, visando otimizar a operação destas através da utilização de técnicas de programação mista inteira (MIP) e avaliação do desempenho dos algoritmos utilizados. O problema abordado é o scheduling cíclico de plantas em batelada com múltiplos produtos e unidades em paralelo. Consideram-se restrições operacionais e tem-se como objetivo a minimização de custo, composto pelos custos de estocagem, transição e operação. São tomadas decisões de alocação e seqüenciamento de ordens, sujeitos a uma política de estocagem pré-definida. São propostos modelos de programação mista inteira linear (MILP), a serem resolvidos utilizando uma estratégia de parametrização do número de ciclos, visando encontrar o número de ciclos em que deve ser dividido o horizonte de planejamento de modo que o custo total seja mínimo. Inicialmente os problemas de minimização de custo de estocagem e de minimização do custo de transição entre produtos são estudados de forma separada. Posteriormente, ) propõe-se um modelo que engloba estas duas parcelas de forma simultânea. Finalmente, são inseridos modelos de desempenho das unidades de processo, possibilitando tempos de processamento variáveis e adicionando ao custo total a parcela referente ao custo de operação. Foram estudados dois casos práticos de grande porte, obtendo-se resultados satisfatórios e possibilitando análises relativas ao esforço computacional exigido.