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Otimização e Pesquisa Operacional

Otimização e Pesquisa Operacional (9)

Otimização na Produção de Fraldas

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Pesquisadores

Débora Pretti Ronconi

O projeto desenvolveu um modelo matemático de sequenciamento e dimensionamento da produção de fraldas que chega a resultados muito próximos da solução considerada ideal.

A série de equações do modelo de programação linear inteira mista teve como objetivo principal reduzir o tempo gasto com o setup das máquinas, ou seja, o tempo gasto para mudar a preparação destas máquinas e passar a fazer outro tipo de fralda.

Várias restrições foram levadas em consideração: a demanda deve ser atendida e as máquinas têm velocidades diferentes. Há mudanças, por exemplo, de acordo com o tipo de fralda (simples, especial, super especial etc.), com o tamanho dela (RN, P, M, G, GG etc.) e com o tamanho do pacote em que ela será embalada.

Otimização na Indústria de Cosméticos

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Pesquisadores

Débora Pretti Ronconi

O estudo avaliou o processo logístico de uma grande empresa de cosméticos presente em todo o país e, analisando a demanda das unidades de cada estado e a capacidade de cada uma, decidiu em quais delas era válido expandir o estoque para gerar mais lucro à empresa. Os resultados foram satisfatórios: valeria a pena avançar o estoque em 14 das 24 lojas. Isso geraria um aumento de caixa de 7% para a empresa. O novo modelo também mostrou que a entrega era feita em apenas 8,9% do volume total da empresa. Então, era possível de ser expandido em até 11 vezes e a empresa ainda seria capaz de suportar.

Simulação de Dinâmica Molecular (Packmol)

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Pesquisadores

Ernesto Birgin, José Mario Martinez Perez, Leandro Martinez.

PACKMOL is a free software for building initial configurations for Molecular Dynamics. This software combines optimization tools with physical-chemical insight and is the result of a partnership of the AOG with Prof. Leandro Martínez, from the Institute of Chemistry - Unicamp, who is in charge of its maintenance. The main paper that describes Packmol has 355 citations in Webofscience (Core Collection). Packmol has been downloaded 11547 times from 6932 different users.

Packmol creates an initial point for molecular dynamics simulations by packing molecules in defined regions of space. The packing guarantees that short range repulsive interactions do not disrupt the simulations.

The great variety of types of spatial constraints that can be attributed to the molecules, or atoms within the molecules, makes it easy to create ordered systems, such as lamellar, spherical or tubular lipid layers.

The user must provide only the coordinates of one molecule of each type, the number of molecules of each type and the spatial constraints that each type of molecule must satisfy.

The package is compatible with input files of PDB, TINKER, XYZ and MOLDY formats.

http://www.ime.unicamp.br/~martinez/packmol/

Publicações

  1. L Martinez, R Andrade, E G Birgin and J M Martinez. PACKMOL: A package for building initial configurations for molecular dynamics simulations. Journal of Computational Chemistry 30(13):2157–2164, 2009.
    URL, DOI

  2. Jose Mario Martinez and Leandro Martinez. Packing optimization for automated generation of complex system's initial configurations for molecular dynamics and docking. Journal of Computational Chemistry 24(7):819–825, 2003.
    URL, DOI

Otimização de Reconstrução de Imagens de Tomografia

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Pesquisadores

Elias Helou Neto, Eduardo Xavier Miqueles.

Reduction of computational time in high resolution image reconstruction is essential in basic research and applications as well. This reduction is important for different types of traditional non diffractive tomography in medical diagnosis as well as for applications in nanomaterials research, related to modern technologies. Alternatives to alleviate the computationally intense part of each iterative method in tomographic reconstruction have all been based on interpolation over a regular grid in the Fourier domain or in fast nonuniform Fourier transforms. Both approaches speed up substantially the computation of each iteration of classical algorithms, but are not suitable for being used in a large class of more advanced faster algorithms: incremental methods such as OS-EM, BRAMLA or BSREM, cannot benefit from these techniques. This proposal aims at developing the application of the Radon transform over a log-polar grid, where FFT algorithms can be used in order to execute projections/backprojections of parts of the data efficiently, in order to speed up each iteration of incremental methods in tomographic image reconstruction. Apart from classical tomographic inversion, we will also study the application of the generalized projection/backprojection operators that appear in more recent acquisition techniques.

Publicações

  1. Eduardo X Miqueles, Elias S Helou and Alvaro De R Pierro. Generalized Backprojection Operator: Fast Calculation. Journal of Physics: Conference Series 490(1):012148, 2014.
    URL

  2. Elias Salomão Helou, Yair Censor, Tai-Been Chen, I-Liang Chern, Álvaro Rodolfo De Pierro, Ming Jiang and Henry Horng-Shing Lu. String-averaging expectation-maximization for maximum likelihood estimation in emission tomography. Inverse Problems 30(5):055003, 2014.
    URL

Cortes Irregulares de Tecidos

Cortes Irregulares de Tecidos

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Pesquisadores

Franklina Toledo

O projeto busca otimizar o corte irregular em tecidos para melhorar a produção nas fábricas. Foi desenvolvido um software que determina as melhores maneiras de dispor os moldes das peças no tecido para que se gaste menos material. Além de mais eficiente, o processo computacional também é muito mais veloz que o manual.

O programa leva em conta diversas variáveis, como o tamanho da peça a ser produzida, a quantidade e o tamanho dos bolsos em cada uma etc.

Publicações

{bibtex}corte_tecidos.bib{/bibtex}

Operação do Sistema de Abastecimento de Água de uma Cidade

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Pesquisadores

Maristela Oliveira dos Santos, Edilaine Martins Soler (DM/Unesp Bauru), José Carlos Vieira Júnior (EESC/USP)

This project focuses on the minimization of the energy costs necessary to manage water distribution network (composed of artesian wells, resorvoirs or tanks, rivers and treatment station and consumers).We propose to develop mathematical resources used to pump and distribute water.

Publicações

{bibtex}SAAE.bib{/bibtex}

Rotas de Navios

Rotas de Navios

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Pesquisadores

Reinaldo Morabito, Pedro Munari, Maria Gabriela Furtado

Este projeto de pesquisa estuda o problema de roteamento e programação de navios com coleta e entrega na indústria petrolífera. Um estudo de caso foi realizado com uma empresa brasileira que realiza a operação de extração do petróleo em plataformas offshore (localizadas no oceano) e transporta o produto para os terminais da costa brasileira. Para representar este problema foi proposto um modelo de programação inteira mista, baseado no modelo de coleta e entrega de veículos da literatura, no qual foram agregadas outras restrições práticas relacionadas às indústrias de petróleo. Além disso, foram propostos métodos exatos do tipo branch-and-cut e branch-and-price para resolver este mesmo problema. Os testes computacionais foram realizados com exemplares reais fornecidos pela empresa e os resultados mostraram que o método mais bem sucedido foi o branch-and-price, o qual resolve um maior número de exemplares e em menor tempo computacional, comparado ao modelo matemático e ao método branch-and-cut.

Publicações

{bibtex}navio.bib{/bibtex}

Otimização de Carga em Fundições

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Pesquisadores

Franklina Maria Bragion de Toledo, Silvio Alexandre de Araujo, Marcos Nereu Arenales, Viviane Tonaki e Victor Camargo.

Neste projeto abordamos um problema de planejamento de cargas em fundições de pequeno porte. O problema consiste em determinar as ligas que serão fundidas e para cada liga as peças que serão vazadas. O objetivo principal é melhor aproveitar a capacidade de fusão do forno. Desenvolvemos um software para resolver o problema com base em soluções propostas em pesquisas do grupo. O software precisa ser amigável e de fácil compreensão.

Publicações

  1. Franklina M B Toledo, Victor C B Camargo, Nathan P B Oliveira and Viviane S Tonaki. Dimensionamento de lotes em fundições de pequeno porte com múltiplos fornos. Blucher Mathematical Proceedings 1(1):654 - 659, 2015.
    URL, DOI

  2. Victor C B Camargo, Leandro Mattiolli and Franklina M B Toledo. A Knapsack Problem As a Tool to Solve the Production Planning Problem in Small Foundries. Comput. Oper. Res. 39(1):86–92, 2012.
    URL, DOI

  3. V S Tonaki and Franklina Maria Bragion Toledo. An approach for solving the lot-sizing problem of a market-driven foundry. JORS 61(1):108–114, 2010.
    URL, DOI

  4. Silvio A Araujo, Marcos N Arenales and Alistair R Clark. Lot sizing and furnace scheduling in small foundries. Computers & Operations Research 35(3):916 - 932, 2008.
    URL, DOI

Otimização em Granjas

Otimização em Granjas

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Pesquisadores

José Mario Martínez Perez, Dante Conti

We consider the production of broiler chicken into chicken houses, where the objective is to control parameters that influence the animal environment, the comfort of the birds and the rapid synthesis of protein for human consumption.

The birds are bred for slaughter in places called broiler houses, with varying degrees of technology, where power, temperature, humidity, sound intensity, biological vectors and lighting should be carefully monitored and controlled to optimize the variables of interest. Further, both control and state variables should be subject to external measurements by appropriate sensors, working in consistent intervals of time and optimally located.

The control model aims an online recording of all relevant variables, an online setting of the parameters according to the response evidenced by the sensors, and making decisions regarding the operation of the controls. Taking into account that the number of variables of interest are not small, the model is naturally divided into sub-models.

Publicações

{bibtex}projeto.bib{/bibtex}