Aplicação de técnicas de programação mista-inteira não-linear para a programação de produção em refinaria de petróleo.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2002
Autor(a) principal: Smania Filho, Paulo
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
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-11092025-130520/
Resumo: Em virtude dos significativos ganhos estimados, muitas companhias vêm buscando aperfeiçoar o seu sistema de gerenciamento da produção, o qual engloba as atividades do planejamento e programação da produção (scheduling). Esta última é a única etapa que ainda não possui ferramentas de apoio consolidadas. A atividade de programação da produção tem por finalidade, através de decisões de base diária, buscar viabilizar a produção proposta no planejamento da produção. Em decorrência do grande elenco de processos, operações e produtos existentes em uma refinaria de petróleo, é grande o número de decisões a serem tomadas, o que faz da otimização da programação da produção uma tarefa de extrema complexidade. Estes fatos, aliados aos recursos computacionais e de software hoje existentes, limitam a elaboração de ferramentas de apoio a esta atividade que visualizem a planta industrial de forma abrangente. Muitas ferramentas para a programação de refinarias já foram propostas, mas em geral estas abrangem parte do problema, como por exemplo, a alocação do petróleo nos tanques e sistemas de misturas de correntes. As que abrangem a refinaria como um todo carecem de mecanismos que auxiliem ao programador a obtenção de um resultado ótimo. Neste trabalho são propostos diversos modelos baseados em programação mista-inteira não-linear e na discretização uniforme do tempo ao longo do horizonte de programação, que em nível crescente de complexidade permitem a obtenção de soluções ótimas,tendo como foco o problema global. O solver, através dos modelos propostos e a partir de condições de fornecimento de matéria-prima, da demanda de cada produto, os estoques e qualidades iniciais, das restrições de capacidade de processamento, de estocagem e de movimentações, obtém uma solução ótima viável que serve de apoio à tomada de decisões do programador da produção. O desenvolvimento de modelos foi realizado de modo crescente de complexidade. ) O primeiro modelo considera uma formulação que abrange o balanço volumétrico, as restrições de capacidade, de movimentações e a ocorrência de diferentes campanhas nas unidades modeladas. O segundo modelo, além das considerações anteriores, abrange restrições de qualidade das correntes e produtos. Um caso protótipo foi inicialmente modelado e os respectivos resultados obtidos. O protótipo foi então ampliado a fim de considerar um maior número de elementos. Como etapa final, o modelo ampliado foi aplicado a um problema de maior horizonte de programação. São ainda citados diversos aspectos que, se implementados poderão permitir uma melhora na modelagem tornando o resultado mais aderente à realidade, e com desempenho superior.
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Em decorrência do grande elenco de processos, operações e produtos existentes em uma refinaria de petróleo, é grande o número de decisões a serem tomadas, o que faz da otimização da programação da produção uma tarefa de extrema complexidade. Estes fatos, aliados aos recursos computacionais e de software hoje existentes, limitam a elaboração de ferramentas de apoio a esta atividade que visualizem a planta industrial de forma abrangente. Muitas ferramentas para a programação de refinarias já foram propostas, mas em geral estas abrangem parte do problema, como por exemplo, a alocação do petróleo nos tanques e sistemas de misturas de correntes. As que abrangem a refinaria como um todo carecem de mecanismos que auxiliem ao programador a obtenção de um resultado ótimo. Neste trabalho são propostos diversos modelos baseados em programação mista-inteira não-linear e na discretização uniforme do tempo ao longo do horizonte de programação, que em nível crescente de complexidade permitem a obtenção de soluções ótimas,tendo como foco o problema global. O solver, através dos modelos propostos e a partir de condições de fornecimento de matéria-prima, da demanda de cada produto, os estoques e qualidades iniciais, das restrições de capacidade de processamento, de estocagem e de movimentações, obtém uma solução ótima viável que serve de apoio à tomada de decisões do programador da produção. O desenvolvimento de modelos foi realizado de modo crescente de complexidade. ) O primeiro modelo considera uma formulação que abrange o balanço volumétrico, as restrições de capacidade, de movimentações e a ocorrência de diferentes campanhas nas unidades modeladas. O segundo modelo, além das considerações anteriores, abrange restrições de qualidade das correntes e produtos. Um caso protótipo foi inicialmente modelado e os respectivos resultados obtidos. O protótipo foi então ampliado a fim de considerar um maior número de elementos. Como etapa final, o modelo ampliado foi aplicado a um problema de maior horizonte de programação. São ainda citados diversos aspectos que, se implementados poderão permitir uma melhora na modelagem tornando o resultado mais aderente à realidade, e com desempenho superior.As a consequence of significant potential benefits, many companies are aiming to improve their production management system, which is composed of production planning and scheduling activities. The latter is the only step for that decision support tools are still not available. The activity of production scheduling has as main objective, through daily-based decisions, to implement the production proposed at the planning level. As a result of the large number of existing processes, operations and products there are many decisions that must be taken and therefore makes the production scheduling activity an extremely complex task. Such aspects, combined with the existing computational resources and software, limit the development of decision support tools that are able to handle the plant-wide problem. Several tools for refinery scheduling have been proposed, but in general these rely simply on part of the problem, such as the assignment of crude oil to tanks and blending systems for products. Those that have the complete refinery as the scope lack the mechanisms that support the operator to obtain an optimal solution at the global level. In this work, several models are proposed that are based on mixed-integer nonlinear programming and on the discrete representation of the time domain along the scheduling horizon. These models are developed in an increasing level of complexity and allow the generation of optimal solutions with the objective of achievingthe overall solution. The solver, from the proposed models that contain the raw-material supply conditions, the demand for each product, the initial inventories and qualities, the capacity constraints for processing, storage and transfer obtains a feasible and optimal solution that supports the production scheduler. The development of the models was developed at a growing level of complexity and two of such models were generated. ) The first model considers a formulation that comprises volumetric balances, capacity, transfer constraints and the occurrence of several campaigns in the modeled units. The second model, besides the previous considerations, contains several quality constraints on products and streams. A prototype case was first modeled and its respective results obtained. This case was extended to a more complete case that contains more elements. As a final step, the extended model was applied to a problem with a longer scheduling horizon. Several aspects are also mentioned that if implemented will allow an improvement of the modeling procedure thus making the results more cohesive and with superior performance.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPPinto, Jose MauricioSmania Filho, Paulo2002-07-01info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-11092025-130520/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/openAccesspor2025-09-11T16:20:02Zoai:teses.usp.br:tde-11092025-130520Biblioteca 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:27212025-09-11T16:20:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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