Minimização de Custos em Terminais Ferroviários Amadeu Almeida Coco Projeto Orientado de Computação I Orientador : Geraldo Robson Mateus 10/06/2010
Introdução No contexto ferroviário pátios e terminais são locais de grande importância estratégica. Nestes locais ocorrem a formação dos trens e a carga/descarga dos mesmos Os trens estão em estações durante 66,6% do seu tempo de vida. E deste em 60% eles estão ociosos. Neste tempo os veículos geram apenas despesas para a empresa. Além disso há fatores trabalhistas, bastante rigídos na area ferroviária
Operações de um pátio Durante um ciclo tem-se as seguintes operações: Recepção do trem; Descarga de passageiros e tripulantes; Partição e classificação dos vagões; Descarregamento de insumos; Tempo ocioso; Carregamento de insumos; Reagrupamento dos trens, seja com os mesmos vagões, ou não; Carga de passageiros e tripulantes; Partida do trem. Obs: nem todas as operações são realizadas em todos os ciclos
Tipos de trens * Trem de passagem: que não realiza nenhuma operação no terminal, portanto aquele terminal é apenas intermediário para aquele trem; Trem de chegada: se origina em terminais externos ao atual e ele passará por poucas alterações em sua composição original naquele terminal especifico, como por exemplo, descarregamento de parte da carga e depois disso seguirá viagem; Trem de partida: que é o trem formado naquele pátio, carregado no mesmo e se destina a outros locais; Trem local: no qual a viagem se inicia e termina naquele terminal, e durante o caminho o trem sofre alterações em sua composição.
Objetivo O trabalho busca uma solução viável de minimização do custo em pátios e terminais de uma ferrovia. Tal solução deve ser obtida dentro de restrições prédeterminadas por diversos setores da sociedade como: sindicatos, empresas de trem, empresas que utilizam a ferrovia e etc. A minimização de custos vêm junto da maximização do lucro que é seu problema dual. Um problema dual é aquele no qual o máximo(mínimo) ótimo é igual ao mínimo(máximo) do problema primal, que no caso é a minimização
Justificativa Nos ultimos anos técnicas de pesquisa operacional têm auxiliado a resolver a mais váriada gama de problemas No Brasil temos uma malha de 30.000km, o que dá aproximadamente 3,1 m/km 2 de ferrovias, o que é algo muito baixo Na malha ferroviária brasileira são transportados: grãos, produtos siderúrgicos, contêineres, água, vinho, pedra e cimento. Por isso na área ferroviaria, vários trabalhos tem sido desenvolvidos para a minimização de custos e a alocação de trens ou até mesmo de funcionários. Porém poucos deles até hoje procurou unir as duas coisas, alocação de funcionários e locomotivas,.
Brasil - Mapa Ferroviário
Motivação Este trabalho procura atingir algo ainda não muito explorado anteriormente, mas de forma simples e didática, simplificando e unificando trabalhos anteriores. Com isso pode-se minimizar custos ferroviários por outro ângulo. Assim visa-se atingir um ponto viável para a utilização prática de algoritmos de minimização de custos em ferrovias.
Possíveis soluções Otimização do tempo de chegada e partida dos trens através de uma timetable, de forma que os trens fiquem o menor tempo possível nos pátios Máximização do tamanho dos trens, restringido a problemas físico como tamanho da estação Minimização dos custos por pátio, com cénario dado préviamente, que foi a solução escolhida.
Passos para a solução Pesquisar na Web trabalhos anteriores sobre o assunto Elaborar um modelo em linguagem humana e matemático para o problema. Resolver o modelo através de um solver, software que soluciona problemas de programação inteira Utilizar um caso especial para testes mais profundos Estender para qualquer conjunto de ferrovias
O que já foi feito e estado atual Leitura de trabalhos anteriores sobre o assunto, como os de Fonseca Neto e Ahuja. Elaboração de um modelo em linguagem humana para o problema, seguindo as regras. Elaboração do modelo do problema. Atualmente vêm sendo concluída a documentação do modelo.
Modelo 1. Soma dos funcionários de carga/descarga, montagem, manutenção e locomotivas numero de funcionários do pátio; 2. Soma das locomotivas de montagem, manutenção e utilizadas número de locomotivas do pátio; 3. Soma dos vagões de carga/descarga, montagem, manutenção e utilizadas número de vagões no pátio; 4. Soma do tamanho das locomotivas mais a soma dos vagões utilizados leq tamanho do menor terminal; 5. Soma das capacidades das locmotivas em puxar vagões demanda por locomotivas; 6. Soma das capacidades dos vagões em carregar insumos demanda de vagões; 7. Número de funcionários número de locomotivas utilizadas; 8. Número de funcionarios por locomotiva 1; 9. 4*Número de funcionários de carga e descarga Número de vagoes em carga e descarga; 10. 4*Número de funcionários de manutenção Número de vagões em manutenção; 11. 2*Número de funcionários de montagem Número de vagões em montagem; 12. Soma das locomotivas e vagões em manutenção Número de vagas para manutenção; 13. Número de locomotivas em manutenção taxa de manutenção * número de locomotivas; 14. Número de vagões em manutenção taxa de manutenção * número de vagões; 15. Número de locomotivas em uso 2 - Numero de patios*(1 - uso de locomotiva; 16. locomotivas em uso uso de locomotiva; 17. locomotivas utilizadas, em manutenção, em processo de montagem,vagoes utilizados, em manutenção, em processo de montagem e em processo de carga e descarga, funcionarios de locomotivas, de manutenção de montagem e de carga e descarga 0,1.
Conclusão e trabalhos futuros Com a conclusão do modelo em linguagem humana e em linguagem matemática conclui-se a primeira parte do projeto orientado de computação. Como visto no slide anterior um modelo realista e aplicavel no contexto de ferrovias foi criado. O próximo passo é criar um algoritmo que resolva esse modelo e aplica-lo em um sofware comercial. Para um trabalho futuro pode ser realizado o aprofundamento desse modelo.
Refêrencias 1. Fonseca Neto, Raul. Modelo de Planejamento e Otimização Ferroviário. Rio de Janeiro, Julho de 1986. 2. Constituição Brasileira. Consolidação das Leis do Trabalho. Rio de Janeiro, Maio de 1943. 3. dos Santos, Marcos Bicalho. Retenções em trens unitários em pátios e terminais. Rio de Janeiro, Outubro de 1979. 4. Areias, Maria Carlota E. Santos. Avaliação da Capacidade Operacional de um sistema de administração ferroviária regional. Rio de Janeiro, Fevereiro de 1980. 5. Ahuja, Ravindra K. ; Liu, Jian; Orlin, James B. ; Sharma, Dushyant; Shughart, Larry A. Solving Real-Life Locomotive Scheduling Problems. EUA, Abril de 2002. 6. Ahuja, R. K. ; Jha K. C.; Vaidyanathan B; Multicommodity network flow approach to the railroad crew-scheduling problem. EUA, Maio de 2007. 7. Narendra, P. M., Fukunaga, K. ; A Branch and Bound Algorithm for Feature Subset Selection, Setembro de 1977. 8. Dantzig, George. Notes on linear programming. Rand Corporation. EUA, 1953. 9. Pádua, Clarindo Isaías P. da Silva, Zambalde André L., O documento científico em Ciência da Computação - Suas Partes e sua redação: estudo e análise em uma instuição federal de ensino superior(ifes). Belo Hozionte, 2007.
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