Programação de produção de plantas multiprodutos através de técnicas de otimização mista-inteira.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2005
Autor(a) principal: Liza, Jorge Casas
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-11122025-160433/
Resumo: Neste trabalho são estudados os problemas de programação de produção em plantas multiprodutos e posteriormente, desenvolvidos modelos de otimização utilizando técnicas de programação matemática mista-inteira. Inicialmente, estuda-se o problema da programação de produção dos óleos lubrificantes básicos e parafinas de uma refinaria de petróleo. A planta de estudo é composta de unidades de processamento que operam de modo contínuo e descontínuo, e algumas delas executam a mesma tarefa. A capacidade de armazenamento é limitada e a maioria dos tanques são dedicados a um produto específico, exceto para os óleos lubrificantes básicos que podem ser armazenados em qualquer tanque disponível. Existem limites tanto do número de transições de campanha nas unidades quanto do número de desligamentos das unidades descontínuas. Duas formulações matemáticas sob a representação discreta e contínua do tempo foram desenvolvidas e comparadas entre se, assim como a outros modelos de representação contínua. Resultados com redução significativa no tempo computacional são gerados com o modelo de tempo contínuo proposto, permitindo a aplicação do mesmo a horizontes de tempo reais, com nível de detalhe adequado da programação. Em seguida, trata-se o problema da programação de produção de plantas contínuas com decaimento de desempenho, sendo abordado como um problema de programação de lote econômico. A principal decisão relacionada a este problema refere-se à interrupção do processamento daunidade para manutenção de forma a restaurar o desempenho ao estado inicial. O comportamento dinâmico do sistema ao longo do tempo é representado por uma função de decaimento exponencial. O problema é formulado como um Programa Não-Linear Misto-Inteiro (MINLP). Além disso, um modelo de Programação Linear Misto-Inteira (MILP) que resulta da discretização do tempo de ciclo é desenvolvido. ) Os modelos são testados em problemas com diversos cenários e valores de parâmetros e os resultados mostram que o MINLP atinge as soluções ótimas em tempos computacionais menores. Não obstante, a utilidade do MILP é mostrada ao fornecer limites mais justos que propiciam a convergência do MINLP. Além disso, as formulações são comparadas às abordagens hierárquicas.
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Existem limites tanto do número de transições de campanha nas unidades quanto do número de desligamentos das unidades descontínuas. Duas formulações matemáticas sob a representação discreta e contínua do tempo foram desenvolvidas e comparadas entre se, assim como a outros modelos de representação contínua. Resultados com redução significativa no tempo computacional são gerados com o modelo de tempo contínuo proposto, permitindo a aplicação do mesmo a horizontes de tempo reais, com nível de detalhe adequado da programação. Em seguida, trata-se o problema da programação de produção de plantas contínuas com decaimento de desempenho, sendo abordado como um problema de programação de lote econômico. A principal decisão relacionada a este problema refere-se à interrupção do processamento daunidade para manutenção de forma a restaurar o desempenho ao estado inicial. O comportamento dinâmico do sistema ao longo do tempo é representado por uma função de decaimento exponencial. O problema é formulado como um Programa Não-Linear Misto-Inteiro (MINLP). Além disso, um modelo de Programação Linear Misto-Inteira (MILP) que resulta da discretização do tempo de ciclo é desenvolvido. ) Os modelos são testados em problemas com diversos cenários e valores de parâmetros e os resultados mostram que o MINLP atinge as soluções ótimas em tempos computacionais menores. Não obstante, a utilidade do MILP é mostrada ao fornecer limites mais justos que propiciam a convergência do MINLP. Além disso, as formulações são comparadas às abordagens hierárquicas.This work addresses the optimal scheduling of multiproduct plants with mixed-integer mathematical programming techniques. Initially, the scheduling problem of basic lube oil and paraffin of a petroleum refinery is studied. The plant is composed of processing units that operate in continuous and discontinuous modes, and some also may execute the same task. There is finite storage capacity and most of the tanks are dedicated to a specified product, except for the basic lube oils that can be stored in any available tank. There are upper bounds for campaign changes in the units as well as of the shutdown numbers of the discontinuous units. Two mathematical formulations were developed under a discrete and continuous-time representation and compared to each other as well as to other continuous-time models. Results with significant reduction in the computational time are generated with the continuous-time proposed model, allowing to the application of the same to real-world time horizons with a significant level of scheduling detail. Moreover, the scheduling problem of continuous plants with performance decay is studied, being formulated as an economic lot scheduling problem. The main decision related to this problem concern processing interruption for maintenance so to restore unit performance to the initial state. The dynamic behavior of the system along time is represented by an exponential decay function. The problem is formulated as a Mixed Integer Non LinearProgram (MINLP). In addition, a Mixed Integer Linear Program (MILP) that results from the discretization of cycle time is developed. The models are tested in problems with several scenarios and parameter values and the results show that the MINLP model achieves the optimal solutions in shorter CPU times. Nevertheless, the usefulness of the MILP is shown as it provides tight bounds that provide convergence of the MINLP. ) Finally, the formulations are compared to hierarchical approaches.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPPinto, Jose MauricioLiza, Jorge Casas2005-08-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-11122025-160433/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-12-11T18:11:06Zoai:teses.usp.br:tde-11122025-160433Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-12-11T18:11:06Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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