Multi-choice mixed integer goal programming optimization for real problems in a sugar and ethanol milling company

Goal Programming (GP) is an important analytical approach devised to solve many realworld problems. The first GP model is known as Weighted Goal Programming (WGP). However, Multi-Choice Aspirations Level (MCAL) problems cannot be solved by current GP techniques. In this paper, we propose a Multi-Choice Mixed Integer Goal Programming model (MCMI-GP) for the aggregate production planning of a Brazilian sugar and ethanol milling company. The MC-MIGP model was based on traditional selection and process methods for the design of lots, representing the production system of sugar, alcohol, molasses and derivatives. The research covers decisions on the agricultural and cutting stages, sugarcane loading and transportation by suppliers and, especially, energy cogeneration decisions; that is, the choice of production process, including storage stages and distribution. The MCMIGP allows decision-makers to set multiple aspiration levels for their problems in which the more/higher, the better and the less/lower, the better in the aspiration levels are addressed. An application of the proposed model for real problems in a Brazilian sugar and ethanol mill was conducted; producing interesting results that are herein reported and commented upon. Also, it was made a comparison between MCMI GP and WGP models using these real cases. © 2013 Elsevier Inc.

Modelo de tomada de decisão integrando teoria das restrições, programação linear e simulação: estudo de caso numa Indústria Siderúrgica

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Desenvolvimento de técnicas eficientes de programação linear na utilização de metaheurísticas para o problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Modelos de programação linear inteira mista para resolver problemas de otimização de sistemas de distribuição de energia elétrica radiais

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

DESIGN OF MICROIRRIGATION SYSTEMS IN SLOPING LANDS USING LINEAR PROGRAMMING

Quando a área a ser irrigada apresenta um elevado gradiente de declive na direção das linhas de derivação, uma opção de dimensionamento é o uso de tubulações com vários diâmetros para economizar no custo e também para manter a variação de pressão dentro dos limites desejados. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um modelo de programação linear para dimensionar sistemas de irrigação por microaspersão com linhas de derivação com mais de um diâmetro e operando em declive, visando a minimização do custo anualizado da rede hidráulica e do custo anual com energia elétrica, além de assegurar que a máxima variação de carga hidráulica na linha será respeitada. Os dados de entrada são: configuração da rede hidráulica do sistema de irrigação, custo de todos os componentes da rede hidráulica e custo da energia. Os dados de saída são: custo anual total, diâmetro da tubulação em cada linha do sistema, carga hidráulica em cada ponto de derivação e altura manométrica total. Para ilustrar a potencialidade do modelo desenvolvido, ele foi aplicado em um pomar de citros no Estado de São Paulo, Brasil. O modelo demonstrou ser eficiente no dimensionamento do sistema de irrigação quanto à obtenção da uniformidade de emissão desejada. O custo anual com bombeamento deve ser considerado no dimensionamento de sistemas de irrigação por microaspersão porque ele gera menores valores de custo anual total quando comparado com a mesma alternativa que não considera aquele custo.

The open capacitated arc routing problem

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A Bilevel Approach to Transmission Expansion Planning Within a Market Environment

We present a bilevel model for transmission expansion planning within a market environment, where producers and consumers trade freely electric energy through a pool. The target of the transmission planner, modeled through the upper-level problem, is to minimize network investment cost while facilitating energy trading. This upper-level problem is constrained by a collection of lower-level market clearing problems representing pool trading, and whose individual objective functions correspond to social welfare. Using the duality theory the proposed bilevel model is recast as a mixed-integer linear programming problem, which is solvable using branch-and-cut solvers. Detailed results from an illustrative example and a case study are presented and discussed. Finally, some relevant conclusions are drawn.

Uma abordagem fuzzy para a avaliação técnico-econômica de redes de acesso

O surgimento de novas tecnologias e serviços vem impondo mudanças substanciais ao tradicional sistema de telecomunicações. Múltiplas possibilidades de evolução do sistema fazem da etapa de planejamento um procedimento não só desejável como necessário, principalmente num ambiente de competitividade. A utilização de metodologias abrangentes e flexíveis que possam auxiliar no processo de decisão, fundadas em modelos de otimização, parece um caminho inevitável. Este artigo propõe um modelo de programação linear inteiro misto para ajudar no planejamento estratégico de sistemas de telecomunicações, e em particular da rede de acesso. Os principais componentes de custo e receita são identificados e o modelo é desenvolvido para determinar a configuração da rede (serviços, tecnologias, etc) que maximize a receita esperada pelo operador do sistema. O conceito de números fuzzy é adotado para avaliar o risco técnico-econômico em situações de imprecisão nos dados de demanda. Resultados de experimentos computacionais são apresentados e discutidos.

Planejamento e controle da produção de cilindros para laminação: um estudo de caso quantitativo

Este trabalho apresenta um modelo de otimização-simulação aplicado em um estudo de caso real no setor de cilindros para laminação de uma siderúrgica, buscando melhorar o gerenciamento da área/equipamento gargalo da linha de produção. A simulação atuou em conjunto com um modelo de otimização da programação linear inteira (PLI) para melhorar o atendimento de prazo junto aos clientes em uma produção não seriada. Como resultado deste procedimento combinado da PLI e simulação, o processo produtivo foi otimizado e as filas de espera e o lead-time foram reduzidos, melhorando o atendimento aos clientes.

Um problema de programação da produção numa fundição automatizada

Este trabalho apresenta a modelagem de um problema particular de Programação da Produção numa Fundição Automatizada e sua resolução por um algoritmo de busca heurística, que explora a estrutura do problema.

Planejamento de Fontes Reativas em Sistemas de Energia Elétrica utilizando a técnica de Decomposição de Benders e o algoritmo de Branch-and-Bound

This paper presents the Benders decomposition technique and Branch and Bound algorithm used in the reactive power planning in electric energy systems. The Benders decomposition separates the planning problem into two subproblems: an investment subproblem (master) and the operation subproblem (slave), which are solved alternately. The operation subproblem is solved using a successive linear programming (SLP) algorithm while the investment subproblem, which is an integer linear programming (ILP) problem with discrete variables, is resolved using a Branch and Bound algorithm especially developed to resolve this type of problem.

Optimal allocation of capacitors in radial distribution systems with distributed generation

This paper presents a mixed-integer linear programming approach to solving the optimal fixed/switched capacitors allocation (OCA) problem in radial distribution systems with distributed generation. The use of a mixed-integer linear formulation guarantees convergence to optimality using existing optimization software. The results of one test system and one real distribution system are presented in order to show the accuracy as well as the efficiency of the proposed solution technique. © 2011 IEEE.

Domain reduction using GRASP construction phase for transmission expansion planning problem

This paper proposes a new strategy to reduce the combinatorial search space of a mixed integer linear programming (MILP) problem. The construction phase of greedy randomized adaptive search procedure (GRASP-CP) is employed to reduce the domain of the integer variables of the transportation model of the transmission expansion planning (TM-TEP) problem. This problem is a MILP and very difficult to solve specially for large scale systems. The branch and bound (BB) algorithm is used to solve the problem in both full and the reduced search space. The proposed method might be useful to reduce the search space of those kinds of MILP problems that a fast heuristic algorithm is available for finding local optimal solutions. The obtained results using some real test systems show the efficiency of the proposed method. © 2012 Springer-Verlag.

When less is better: Insights from the product mix dilemma from the Theory of Constraints perspective

Perhaps due to its origins in a production scheduling software called Optimised Production Technology (OPT), plus the idea of focusing on system constraints, many believe that the Theory of Constraints (TOC) has a vocation for optimal solutions. Those who assess TOC according to this perspective indicate that it guarantees an optimal solution only in certain circumstances. In opposition to this view and founded on a numeric example of a production mix problem, this paper shows, by means of TOC assumptions, why the TOC should not be compared to methods intended to seek optimal or the best solutions, but rather sufficiently good solutions, possible in non-deterministic environments. Moreover, we extend the range of relevant literature on product mix decision by introducing a heuristic based on the uniquely identified work that aims at achieving feasible solutions according to the TOC point of view. The heuristic proposed is tested on 100 production mix problems and the results are compared with the responses obtained with the use of Integer Linear Programming. The results show that the heuristic gives good results on average, but performance falls sharply in some situations. © 2013 Copyright Taylor and Francis Group, LLC.

Product mix: The approach of throughput per day

Defining product mix is very important for organisations because it determines how productive resources are allocated among various operations. However, it is often defined subjectively. The methods commonly used for this definition are Integer Linear Programming and heuristics based in Theory of Constraints, which use maximum throughput as a performance measure. Although this measure provides maximum throughput to specific problem, it does not consider aspects of time, as days, utilised to make the throughput. Taking this into account, the aim of this paper is to present a throughput per day approach to define product mix, as well as to propose a constructive heuristic to help in this process. The results show that the proposed heuristic obtained satisfactory approximation when compared to the optimum values obtained by enumeration. © 2013 Copyright Taylor and Francis Group, LLC.