Planejamento da produção e da logística para empresas produtoras de sementes de milho

The production of corn seeds involves a complex agro-industrial production chain whose main agents must offer products of high quality and low price to stay competitive. Efficient tools to coordinate this chain are thus essential to fulfill these conditions. This work proposes a linear programming model for the strategic planning of production, storing and transportation, designed to minimize production, transportation and tax costs. The model is a function of crop planning, capacity and client demand restrictions. Although relevant to the product s final cost, taxes are not traditionally considered by the planning methods currently used by the seed industry. The raw material is generally sent to the industrial unit closest to the farm; proximity to the end consumer is of secondary importance. The main productive processes and features of the seed industry described here are based on literature and visits to plants that produce corn seeds. The mathematical model detailed in this work is implemented using the GAMS programming language and the resulting system of equations solved with CPLEX. The model was validated by using different scenarios with real-world data collected during the visits to the plants; the results were consistent with those expected. Next, the results given by the model of a case study with data for an entire season were compared against those obtained by one of the companies employing the traditional method of shortest distance between farm and industrial unit. The proposed model showed a substantial decrease in total cost when compared to the traditional method. This study also confirmed the importance of integrating taxes with production and transportation planning at the logistics level.A produção de sementes de milho envolve uma cadeia de produção agroindustrial complexa cujos agentes devem primar por oferecer produtos de alta qualidade a um baixo custo para se manterem competitivos no mercado. Instrumentos eficientes para a coordenação dessa cadeia são fundamentais para atender a esta exigência, orientando seus agentes para o cumprimento dos objetivos comuns. Neste trabalho um modelo de programação linear é proposto para realizar o planejamento tático da produção, estocagem e de transportes de forma a minimizar custos de produção, transportes e fiscais, atendendo ao mesmo tempo às restrições de programação da colheita, de capacidade e de demanda. Tradicionalmente, não são considerados nos métodos de planejamento do setor custos fiscais, como o de ICMS, que se mostram relevantes no custo unitário do produto final. A matéria-prima, em geral, é enviada para a unidade mais próxima ao campo de produção agrícola, deixandose para um segundo plano a proximidade da demanda. As principais características do processo produtivo e do setor são descritas de acordo com a literatura e visitas a empresas produtoras de sementes. Utilizou-se a linguagem GAMS e o solver CPLEX para resolver o modelo matemático. O modelo foi implementado e testado com dados realistas das empresas visitadas em diferentes cenários, verificando-se coerência nas respostas obtidas. Realizou-se um estudo de caso em uma das empresas estudadas utilizando-se os dados completos de uma safra e os resultados obtidos com o modelo proposto foram comparados com o método empregado na empresa, que considerava apenas a menor distância entre a região agrícola e a unidade industrial. Os resultados dessa comparação foram bastante satisfatórios, proporcionando uma redução significativa dos custos considerados. Além disso, foi confirmada, também para este caso, a importância de incorporar os custos fiscais na disciplina de logística integrando planejamento tributário com o de produção e dos transportes

Programação das frentes de colheita de cana-de-açúcar: uma modelagem visando o equilíbrio das capacidades de colheita e transporte

The production of sugar, ethanol and electricity from sugar cane necessarily involves harvesting and transportation of raw materials, which are expensive and complex operations and have significant influence on the quality of the industrial raw material. The literature reports several optimization approaches related to the planning of planting, harvesting and transporting of sugarcane, however the scheduling of harvesting fronts is underexplored. This thesis intends to contribute to the state-of-art of this important issue in the context of the Brazilian agribusiness. Optimization approaches to support scheduling decisions of harvesting fronts considering the balance of harvesting and transportation capacities, as well as good agronomic management are proposed. The approaches are inspired by the representation of the problem as a lot sizing and scheduling model with parallel machines and sequence-dependent setup costs and times, a modelling technique well studied in the production planning and control literature. Three variants of this formulation, based on mathematical programming models, were developed and tested in two real case studies of medium size sugar mills. Heuristic methods based on aggregation procedures and mathematical programming have also been studied and developed to solve large scaled problems found in practice. Among the three variants studied, one presented the best solution quality within the expected execution time. Important scenario analysis were done indicating that the schedule s fulfilment provides reduction of harvesting and transporting complexity to the following season, which can generate significant saves in the cases studied. Besides that, comparing the proposed scheduling method with one of the sector s practice, it can be generated also significant cost reduction in the cases studied. The results were analyzed according to a validation methodology (descriptive facet of tetraedrum) well known in the literature.A produção de açúcar, álcool e energia elétrica a partir de cana-de-açúcar passa necessariamente pela colheita e transporte da matéria-prima, que são operações custosas, complexas e que interferem significativamente na qualidade da matéria-prima industrial. A literatura reporta várias abordagens de otimização relacionadas ao planejamento do plantio, da colheita e do transporte de cana-de-açúcar, todavia a programação das frentes de colheita é pouco explorada. Nesta tese pretende-se contribuir para o estado da arte deste importante tema no contexto do agronegócio brasileiro. Propõe-se abordagens de otimização para apoiar decisões de programação das frentes de colheita, considerando-se o equilíbrio das capacidades de colheita e transporte, bem como um bom manejo agronômico. As abordagens são inspiradas na representação do problema por meio de um modelo de dimensionamento de lotes e sequenciamento da produção em máquinas paralelas com custos e tempos de setup dependentes da sequência, bem estudado na literatura em contextos de planejamento e controle da produção. Para isso foram desenvolvidas três variantes desta formulação baseadas em programação matemática, voltadas para a programação das frentes de colheita, que foram testadas em dois estudos de caso reais de usinas de cana-de-açúcar de médio porte do setor. Métodos heurísticos baseados em procedimentos de agregação e programação matemática também foram estudados e desenvolvidos para a resolução dos problemas de grande porte encontrados na prática. Das três variantes estudadas, uma delas apresentou melhor qualidade da solução dentro de tempos computacionais aceitáveis para o problema. Análises de cenário importantes foram feitas indicando que o cumprimento da programação proporciona redução de complexidade da colheita e transporte na safra seguinte, podendo gerar economias significativas nos casos estudados. Além disso, a comparação dos resultados das abordagens aqui exploradas com o que é praticado no setor indica um potencial de redução de custos também significativo para os casos estudados. Os resultados foram analisados de acordo com uma metodologia de validação (faceta descritiva do tetraedro) conhecida na literatura

Programação e sequenciamento das frentes de colheita de cana-de-açúcar: modelo e métodos de solução para problemas de grande porte

Resumo: Em um estudo anterior recente, modelos de otimização para a programação e o sequenciamento das frentes de colheita de cana-de-açúcar foram propostos. Esse é um problema agrícola e logístico complexo que envolve vários fatores, tais como o estágio de maturação da matéria-prima, a colheita na unidade agrícola e o transporte dessa matéria-prima para a unidade industrial, bem como a capacidade de moagem da unidade industrial. No presente estudo, aplica-se um dos modelos de otimização do estudo anterior para representar esse problema por meio de um modelo de programação inteira mista (PIM) de dimensionamento e sequenciamento de lotes da produção em máquinas paralelas com custos e tempos de setup dependentes da sequência. Propõem-se métodos baseados em heurísticas PIM para resolver esse modelo em uma situação real de uma safra de uma empresa típica do setor, inspirados em uma heurística de agregação de blocos de colheita, em heurísticas de construção do tipo relax-and-fix e heurísticas de melhoria do tipo fix-and-optimize. Para comparar os desempenhos desses métodos heurísticos foram realizados vários experimentos com diferentes combinações e variações desses métodos, e três abordagens foram capazes de gerar soluções de boa qualidade, sendo que uma delas é aqui detalhada e analisada, com resultados promissores para apoiar decisões de programação e sequenciamento das frentes de colheita de cana-de-açúcar

Planejamento otimizado da produção e logística de empresas produtoras de sementes de milho: um estudo de caso Optimizing production and logistics planning in corn seeds companies: a case study

Em um trabalho anterior (JUNQUEIRA; MORABITO, 2006) foi apresentado um modelo de otimização linear para auxiliar nas decisões do planejamento tático da produção, estocagem e transporte de sementes de milho, de forma a minimizar custos de produção, logísticos e fiscais, e satisfazer restrições de programação da colheita, capacidade das plantas e demanda dos clientes. O modelo foi testado apenas em situações simplificadas da realidade. No presente trabalho, analisamos a aplicação deste modelo para gerar um planejamento agregado otimizado em um estudo de caso de uma safra completa de uma empresa do setor de sementes de milho. Foram gerados e avaliados diversos cenários por meio deste modelo, considerando, entre outros, os custos fiscais de ICMS e de secagem de sementes, e os resultados obtidos foram comparados com os do método de planejamento utilizado pela empresa. Estes resultados mostram que reduções de custo importantes podem ser obtidas nos planos de produção e logística, quando consideradas as premissas presentes no modelo.<br>An earlier study (JUNQUEIRA; MORABITO, 2006) presented a linear optimization model to support tactical planning decisions in corn seed production, storage and transportation, aimed at minimizing production, logistics and tax costs and meeting restrictions in harvest scheduling, production capacities and client requirements. The model was tested only in simplified real situations. In the present study, this model was applied to generate an optimized aggregate production plan for a case study of the crop of a corn seed producer during a complete season. Using the model, several scenarios were evaluated considering, for example, different ICMS tax and seed drying costs, and the results obtained were compared with the planning method used by the company. These results indicated that costs in aggregate production and logistic plans can be reduced substantially when the model's premises are taken into account

Abordagens de otimização para a programação e sequenciamento das frentes de colheita de cana-de-açúcar

Resumo A produção de açúcar, álcool e energia elétrica a partir de cana-de-açúcar passa necessariamente pela colheita e transporte da matéria-prima, que são operações custosas, complexas e que interferem na eficiência industrial. Neste estudo, propõe-se abordagens de otimização para apoiar decisões de programação e sequenciamento das frentes de colheita inspiradas na representação do problema por meio de um modelo de dimensionamento e sequenciamento de lotes da produção em máquinas paralelas, com custos e tempos de setup dependentes da sequência, muito estudados na literatura. Para verificar a adequação e coerência dessa representação foram desenvolvidos vários experimentos com dados realistas. Os resultados obtidos mostram que as abordagens propostas representam apropriadamente o modelo conceitual estudado e têm grande potencial para redução de custos na prática

Programming and scheduling sugarcane harvesting fronts: model and solution methods for large-scale problems

<p></p><p>Abstract: In a recent study, optimization models were proposed for programming and scheduling sugarcane harvesting fronts. This is a complex agricultural and logistic problem comprising various factors, such as raw material maturation stage, harvesting at the agricultural unit, transporting of raw material to the plant, and milling capacities of the plant. In this study, one of the optimization models previously studied was used to represent this problem using Mixed Integer Programming (MIP) of a lot sizing and scheduling model in parallel machines with sequence dependent setup times and costs. The proposed methods are based on MIP heuristics to solve this model in a real situation of a harvest season of a typical company from this sector inspired by harvest block aggregation heuristics, relax-and-fix constructive heuristics, and fix-and-optimize improvement heuristics. To compare the performance of the heuristic methods, various experiments were conducted using different combinations and variations of these methods. Three approaches were able to produce good quality solutions. One of them is described in detail and analyzed in this study, showing promising results in terms of making programming and scheduling decisions concerning sugarcane harvesting fronts.</p><p></p