O problema de roteamento e programação de navios com coleta e entrega na indústria de petróleo : modelagem e métodos de solução exatos

• Main Author: Furtado, Maria Gabriela Stevanato
• Other Authors: Morabito Neto, Reinaldo
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de São Carlos 2017
• Subjects: Roteamento e programação de navios; Problemas de coleta e entrega; Indústria petrolífera; Métodos exatos; Método branch-and-cut; Método branch-and-price; Routing and scheduling of vessels; Pickup and delivery problem; Oil industry; Exact methods; Branch-and-cut method; Branch-and-price method; ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO::PESQUISA OPERACIONAL
• Online Access: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/8486

Submitted by Alison Vanceto ([e-mail]) on 2017-01-24T10:38:55Z No. of bitstreams: 1 TeseMGSF.pdf: 2372267 bytes, checksum: 33d2a1fb8316befd39ea4c2aa4e6a69e (MD5) === Approved for entry into archive by Camila Passos ([e-mail]) on 2017-02-08T10:50:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseMGSF.pdf: 2372267 bytes, checksum: 33d2a1fb8316befd39ea4c2aa4e6a69e (MD5) === Approved for entry into archive by Camila Passos ([e-mail]) on 2017-02-08T10:51:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseMGSF.pdf: 2372267 bytes, checksum: 33d2a1fb8316befd39ea4c2aa4e6a69e (MD5) === Made available in DSpace on 2017-02-08T10:51:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseMGSF.pdf: 2372267 bytes, checksum: 33d2a1fb8316befd39ea4c2aa4e6a69e (MD5) Previous issue date: 2016-04-01 === Outra === Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) === Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) === The object of this study is the routing and scheduling problem of vessels with pickup and delivery and time windows in the oil industry. A case study was performed in a Brazilian oil industry that produces crude oil in o shore platforms, that is, located in the ocean, and transports to the terminals located in the Brazilian coast. Then, it was proposed a mixed integer model to represent the problem adequately and for this, a detailed analysis of the real problem in order to know all its characteristics and consider some simplifying assumptions. Therefore, to the pickup and delivery problem with time windows present in the literature were aggregated other speci c restrictions of the case study, for example, multiple depots, ship mooring restrictions, exible draft and dynamic positioning. Besides that, the eet is heterogeneous related to capacity, LOA (length overall), dynamic positioning and velocity. In practice, in general there are no identical vessels. This problem can be represented as a combinatorial optimization model, which belongs to the NP-hard class and its solution is a challenging in practice depending on the size of the real problems. Then, were proposed several exact branch-and-cut methods based on models with 2 and 3-index variables for routing problems with pickup and delivery and time windows to solve speci cally the Brazilian oil industry problem. Finally, we proposed a branch-and-price method, which includes all characteristics of the problem in oil industry. In summary, the main contributions of this thesis are related to the study and modeling of this problem in practice, and the proposal and development of exact solution methods to solve it, based on branch-and-cut and branch-and-price. The performance of the mathematical model in optimization software and the exact methods were veri ed using a real data set provided by the company. Results show that these approaches may be e ective to solve problems of moderate size in real situations. === O objeto de estudo deste trabalho é o problema de roteamento e programação de navios com coleta e entrega e janelas de tempo na indústria petrolífera. Foi realizado um estudo de caso com uma empresa petrolífera brasileira que produz óleo cru em plataformas o shore, isto é, localizadas no oceano e os transporta até os terminais localizados na costa brasileira. Então, foi proposto um modelo de programação inteira mista para representar o problema adequadamente e para isso, foi necessária uma análise detalhada do problema real, com o intuito de conhecer todas as suas características e considerar hipóteses simpli cadoras. Desta maneira, ao problema de coleta e entrega e janelas de tempo da literatura foram agregadas outras restrições especí cas do problema do estudo de caso como, por exemplo, múltiplos depósitos, restrições de atracação dos navios, calado exível e posicionamento dinâmico. Além disso, a frota de navios é heterogênea em relação à capacidade, LOA (length overall ), posicionamento dinâmico e velocidade. Na prática, em geral não existem navios iguais. Este problema pode ser representado como um modelo de otimização combinatória que pertence à classe NP-difícil e sua solução é bastante desa adora na prática em função do tamanho dos problemas reais. Depois, foram propostos vários métodos do tipo branch-and-cut baseados em modelos com variáveis de 2 e 3-índices para problemas de roteamento com coleta e entrega e janelas de tempo para resolver especi camente o problema da empresa brasileira. E por m, foi proposto um método do tipo branch-and-price, o qual abrange todas as características do problema da indústria petrolífera. Em síntese, as principais contribuições desta tese referem-se ao estudo e modelagem deste problema na prática, e a proposta e desenvolvimento de métodos de solução exatos para resolvê-lo, baseados em branch-and-cut e branch-and-price. O desempenho do modelo matemático em softwares de otimização e também dos métodos exatos propostos foi veri cado usando-se exemplares reais fornecidos pela empresa. Os resultados mostram que essas abordagens podem ser efetivas para resolver problemas de tamanho moderado em situações reais.