Marina Andretta.

Este grupo, apoiado pela SIAM (Society for Industrial and Applied Mathematics), tem o objetivo de conectar alunos de graduação, especialmente do Bacharelado em Matematica Aplicada e Computacao Cientifica, com pesquisadores do CeMEAI e problemas da industria.

Neste projeto, uma ampla gama de problemas de pesquisa operacional e otimização discreta é estudada com a finalidade de contribuir com abordagens e soluções inovadoras para os problemas de gestão da produção e cadeias de suprimentos. Os problemas a serem estudados neste Projeto Temático são divididos em: (A) problemas de corte, (B) problemas de empacotamento, (C) problemas de dimensionamento de lotes, (D) problemas de programação da produção, (E) problemas de roteamento, (F) problemas de localização e (G) a integração destes problemas. Além do estudo e desenvolvimento de modelos matemáticos relacionados a estes problemas, métodos de solução e algoritmos para resolvê-los serão desenvolvidos e seus desempenhos computacionais serão analisados. No projeto, visa-se também dar continuidade à integração e colaboração de grupos de pesquisadores de diferentes instituições interessados nestas pesquisas, assim como a formação de recursos humanos e a capacitação em pesquisa e desenvolvimento tecnológico. Pretende-se intensificar a cooperação entre o setor produtivo e a academia, com o desenvolvimento de estudos de caso nas empresas. Espera-se, com isso, possibilitar colaborações e parcerias no estudo destes problemas e no desenvolvimento de ferramentas computacionais para serem utilizadas na prática. A equipe deste projeto é formada por vários pesquisadores em diversos estágios de suas carreiras acadêmicas, desde alunos de pós-graduação e recém-doutores, até pesquisadores experientes. Este projeto é uma continuação de outros três Projetos Temáticos FAPESP, sendo o primeirodesenvolvido entre 2006 e 2010, o segundo entre 2010 e 2015 e o terceiro entre 2017 e 2023. Nos dois primeiros projetos foram estudados principalmente problemas em (A), (B), (C) e (D), bem como, algumas integrações destes problemas (G). No terceiro projeto, os problemas em (E) e (F) foram adicionados e o estudo das integrações entre os problemas foi intensificado.

Os problemas de Cortes e Empacotamentos (CE) são difíceis problemas de otimização combinatória que surgem em várias indústrias de manufatura ou processo e suas cadeias de abastecimento. Ocorrem sempre que um objeto ou espaço maior tem que ser dividido em partes menores, minimizando-se o desperdício. Poderá corresponder ao corte de rolos de papel, ao corte de placas de madeira em painéis retangulares na indústria do mobiliário, ao corte de componentes de vestuário a partir de rolos de tecido, mas também ao carregamento de caixas em paletes e seu empacotamento em contentores, em aplicações logísticas. A resolução destes problemas é não só um desafio científico como tem também um grande impacto econômico, uma vez que contribuiu para a diminuição de um importante fator de custo: as matérias-primas que chegam a ascender a 40 dos custos totais de produção. Tem ainda uma repercussão ambiental significativa, ao conduzir a uma menor exaustão dos recursos naturais de onde as matérias-primas são extraídas e ao diminuir a quantidade de lixo produzida. Nas aplicações logísticas a minimização do espaço desperdiçado na carga dos contentores e caminhões conduz diretamente a um menor custo logístico e a uma menor poluição ambiental. A investigação tem prestado pouca atenção ao papel da incerteza nestes problemas, impedindo as empresas de adotarem amplamente os seus resultados. No dia-a-dia das empresas a incerteza é um facto. As quantidades encomendadas e as datas de entrega mudam. Se a incerteza na procura futura fosse tida em consideração, poupar-se-ia matéria-prima. Na indústria das confecções e do vestuário, surgem defeitos no tecido que obrigam ao replanejamento da produção. Padrões de corte menos sensíveis aos defeitos levariam a um menor impacto na cadeia produtiva. Operadores logísticos recebem carga em datas e com dimensões diferentes das que foram previamente declaradas pelos clientes. Se esta variabilidade fosse tida em consideração, planos de carga mais eficientes para os caminhões e contentores, e respectivas rotas, seriam alcançados. Planear para a variabilidade é uma necessidade para as empresas, mas os resultados da investigação ainda não são suficientes para tal. A incorporação explícita da incerteza, e a variabilidade que ela induz, na resolução de problemas de CE com técnicas de otimização, é a ideia nuclear deste projeto. Construindo sobre a extensa experiência do grupo de investigação na resolução de problemas de CE, serão utilizadas avançadas técnicas de otimização (baseadas em modelos de programação matemática, metaheurísticas e sua hibridização) para desenvolver e disponibilizar a próxima geração de algoritmos de CE. Este é um projeto conjunto entre o INESC TEC e um grupo de investigação do Estado de São Paulo, Brasil. Esta é uma já longa colaboração que provou o seu valor, quer no que diz respeito à complementaridade de competências quer relativamente a criação de massa crítica para a abordagem de problemas complexos.

Problemas de Corte e Empacotamento buscam determinar um arranjo ótimo de peças menores (que chamaremos de itens) dentro de peças maiores (que chamaremos de recipientes), obedecendo a certas restrições, e sempre visando minimizar custos, seja maximizando a ocupação de espaços ou minimizando desperdícios. São problemas difíceis, que têm em comum a existência de um subproblema geométrico, motivado pelas restrições de não sobreposição entre os itens. Devido à dificuldade intrínseca e à importância prática, diversas técnicas de resolução dos problemas de Corte e Empacotamento têm sido desenvolvidas, baseadas, predominantemente, em meta-heurísticas. Algoritmos exatos, que garantem encontrar a solução ótima, também foram desenvolvidos. No entanto, nestes algoritmos, o tempo de execução cresce drasticamente com o aumento da quantidade de objetos usados no problema. No cenário econômico atual, para uma empresa se manter competitiva é necessário: reduzir a utilização dos recursos, minimizar o tempo das operações, manter uma flexibilidade entre os colaboradores e seus cargos, reduzindo as tarefas que só podem ser executadas por uma pessoa. Além disso, o desperdício de recursos (renováveis e não renováveis) não pode ser considerado apenas do ponto de vista econômico, mas sim do ponto de vista sustentável. Para um crescimento sustentável, as organizações devem minimizar a utilização destes recursos para reduzir os impactos ambientais e deixar o sistema produtivo mais ecológico. Dentre os problemas de Corte e Empacotamento, os problemas de corte de itens irregulares (ou problemas de nesting) são os que apresentam uma componente geométrica mais complexa, dado que lidam com itens e/ou recipientes de formas irregulares (não retangulares, não circulares). Na prática, os problemas de nesting estão presentes em diversos ramos da indústria onde se necessita cortar ou encaixar múltiplos itens irregulares, como, por exemplo, na indústria têxtil, de móveis e de calçados. Problemas de corte de itens regulares ou irregulares podem ter restrições ou objetivos diferentes, levando a problemas diferentes, que necessitam de métodos de resolução específicos. Em resumo, este projeto tem por fim estudar e propor modelos matemáticos e métodos de solução para diversas variantes de problemas de Corte e Empacotamento, além de contribuir para geração de novos conhecimentos na área de pesquisa operacional, formação de recursos humanos e fortalecer a relação da universidade com a indústria.

Os problemas a serem estudados neste Projeto Temático podem ser divididos em: (A) problemas de corte, (B) problemas de empacotamento, (C) problemas de dimensionamento de lotes, (D) problemas de programação da produção, (E) problemas de roteamento, (F) problemas de localização e (G) a integração destes problemas. Além do estudo e desenvolvimento de modelos matemáticos relacionados a estes problemas, métodos de solução e algoritmos para resolvê-los serão desenvolvidos e seus desempenhos computacionais serão analisados. O projeto visa também dar continuidade à integração e colaboração de grupos de pesquisadores de diferentes instituições interessados nestes problemas, assim como a formação de recursos humanos e a capacitação em pesquisa e desenvolvimento tecnológico. Pretendemos intensificar a cooperação entre o setor produtivo e a academia, com o desenvolvimento de estudos de caso nas empresas. Esperamos, com isso, possibilitar colaborações e parcerias no estudo destes problemas e no desenvolvimento de ferramentas computacionais para serem utilizadas na prática. A equipe deste projeto é formada por vários pesquisadores em diversos estágios de suas carreiras acadêmicas, desde alunos de pós-graduação e recém-doutores, até pesquisadores experientes na pesquisa destes problemas. Observamos que este projeto é uma continuação de outros dois Projetos Temáticos FAPESP, sendo o primeiro desenvolvido entre 2006 e 2010 e o segundo entre 2010 e 2015. Nos projetos anteriores foram estudados principalmente problemas em (A), (B), (C) e (D), bem como, algumas integrações destes problemas.

Projeto de colaboração com a Universidade do Porto. Diárias e passagens financiadas pela Universidade de São Paulo e pela Universidade do Porto. Prof. Bernardo Almada-Lobo é o coordenador português. Aprovado em 2013, com início em 2014

O foco desta proposta é a transferência de conhecimento matemático para outras áreas da ciência, tecnologia e indústria, por meio de um centro de pesquisa estruturado para esse fim. Todo o conhecimento matemático é, em última análise, aplicável. se não diretamente, por meio de outros conhecimentos. Em algumas áreas da matemática a aplicação é quase imediato. Entretanto, a colocação em prática
de tal aplicabilidade se encontra muitas vezes travada por tradições incorretas, academicismo mal direcionado e dificuldades operacionais. Nos últimos anos, o crescimento da ciência no Brasil, e da matemática em particular, foi notável. Entretanto, a aplicação tecnológica, muitas vezes medida pelas patentes registradas, não teve o mesmo sucesso. Para fechar essa lacuna é necessário a criação de estruturas institucionais que estabeleçam as pontes entre as ciências matemáticas e aplicações como um objetivo em si mesmo. Não se trata apenas de orientar os trabalhos teóricos a áreas "potencialmente aplicáveis", mas de avançar nas aplicações até as últimas consequências, isto é, sua efetiva implementação na indústria, em sentido amplo. Não é mais possível descansar na posição de que a aplicação é problema de outros.
É, de fato, problema de todos e reflete o necessário comprometimento da ciência aplicada e pura com o progresso material e espiritual da sociedade. A estratégia do presente projeto envolve, em primeiro lugar, a aglutinação de grupos destacados nas áreas mais aplicáveis da matemática no Estado visando seu direcionamento para aplicações efetivas. Os grupos selecionados têm demonstrado sua excelência na
atividade científica convencional, em primeiro lugar, e em muitos casos, em aplicações relevantes. No CEPID proposto os grupos participantes continuarão com sua atividade científica habitual, e, ao mesmo tempo, desenvolverão "Ações de Transferência" de acordo com o roteiro: 1) Teses de mestrado e doutorado necessariamente vinculadas com aplicações em sentido amplo, com co-orientação explícita de
especialistas nesses setores. 2) Realização de pelo menos um Workshop anual de Transferência, onde participarão os membros do CEPID e representantes de indústrias, administração, serviços, setores educativo e tecnológico. 3) Visitas periódicas de membros do CEPID a instituições com potencial para aplicações relevantes. 4) Elaboração de uma publicação interna chamada em princípio "Transference
experiences" visando a consolidação de uma publicação mais permanente.

Este projeto tem por fim estudar modelos e métodos de solução para os problemas de planejamento da produção em vários contextos e desenvolvimento de métodos para problemas de programação inteira, além de contribuir para geração de novos conhecimentos na área de pesquisa operacional, formação de recursos humanos e fortalecer a relação universidade-empresa

Projeto Professor Visitante Especial - CNPq/CAPES (Ciência sem Fronteiras). Prof. Visitante: José Fernando Oliveira - Universidade do Porto (Portugal)

Visita do Prof. José Fernando Oliveira da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP - (Portugal), de 02 de abril de 2013 a 25 de maio de 2013

Visita do Prof. José Fernando Oliveira da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (Portugal), de 28 de abril de 2012 a 19 de maio de 2012

Visita do Prof. Antonio Miguel Gomes da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP - Portugal, de 28 de março de 2012 a 05 de abril de 2012

Problemas de cobertura maximal de pontos (MCLP - Maximal Covering Location Problems) surgem quando há recursos insuficientes para cobrir todos os pontos de demanda. Também surgem quando uma empresa busca maximizar o lucro para a cobertura selecionada. Qualquer ponto dentro da distância de cobertura é coberto e os demais pontos não são. O problema envolve implementar diferentes categorias de cobertura que possuem um custo específico associado a elas. O objetivo é cobrir os pontos que maximizam o lucro. Estamos interessados no problema de cobertura de pontos no plano por elipses: temos um conjunto de n pontos no plano (cada um com um peso associado), dispomos de um número m de elipses (cada uma com um custo associado à sua alocação) e desejamos alocar até k destas elipses de forma a cobrir os pontos no plano que tragam o maior lucro. O lucro é medido como a soma do peso dos pontos cobertos, subtraindo-se a soma dos custos das elipses alocadas. Há alguns métodos que podem ser usados para a resolução deste problema, vários dos quais empregam heurísticas e aproximações da solução. Estamos interessados em algoritmos exatos para solução do problema. Neste caso, faremos uma enumeração de subconjuntos das m elipses, com até k elementos. Para cada um destes subconjuntos, analisaremos quais pontos podem ser cobertos por estas elipses e encontraremos a melhor solução. Para descobrir onde posicionar uma elipse no plano de forma a cobrir um dado subconjunto de pontos (e se este posicionamento é possível), usaremos ALGENCAN, um método para resolver problemas de programação não linear. Estamos interessados também em desenvolver um método que considere o caso em que as elipses possuem tamanhos variáveis. Desta forma, o custo de sua alocação seria uma função de sua área. Um método para resolução deste problema mais genérico deve ser essencialmente diferente do método de enumeração mencionado acima.

Neste Projeto Temático pretendemos estudar: (i) problemas de corte e empacotamento, (ii) problemas de dimensionamento de lotes e programação (scheduling), (iii) integração dos problemas de corte ou empacotamento em (i) com os problemas de dimensionamento de lotes ou programação em (ii). Este projeto é uma continuação de outro Projeto Temático FAPESP concluído em 2010, em que foram estudados principalmente problemas em (i), mas também alguns problemas integrando problemas de (i) e (ii). Os objetivos deste projeto incluem o estudo e a modelagem matemática destes problemas, o desenvolvimento de métodos de solução e algoritmos para resolvê-los, bem como a análise de seus desempenhos computacionais. Também são objetivos deste projeto promover a integração e colaboração de grupos de pesquisadores de diferentes instituições interessados nestes problemas, assim como a formação de recursos humanos e a capacitação em pesquisa e desenvolvimento tecnológico. É nossa preocupação neste projeto motivar a aproximação entre universidades e empresas, por meio do desenvolvimento de estudos de caso dos problemas aqui estudados nas empresas. Esperamos com isso possibilitar colaborações e parcerias no estudo destes problemas e no desenvolvimento de ferramentas computacionais para serem utilizadas na prática. A equipe deste projeto é formada por vários pesquisadores em diversos estágios de suas carreiras acadêmicas, desde alunos de pós-graduação e recém-doutores, até pesquisadores ativos e experientes na pesquisa destes problemas. Contaremos também com a colaboração de diversos pesquisadores do exterior especializados nestes temas.

A pesquisa em métodos computacionais de otimização vem sendo desenvolvida no Departamento de Matemática Aplicada da Unicamp, sob a coordenação do responsável principal por este projeto, nos últimos 27 anos. A área de interesse do grupo é Otimização, nas suas três vertentes principais: Teoria sobre problemas e métodos, Implementação prática de Algoritmos e Aplicações. Neste projeto temático, a proposta consiste em dar continuidade a esse trabalho e ao projeto 2001/04597-4, com o mesmo título e o mesmo coordenador. O grupo está inserido no PRONEX de Otimização, atualmente em vigência

In this project we plan to develop new approaches and algorithms to solve hard combinatorial optimization problems. Many of these problems have important applications in practice. For instance, many problems that arise in the design of VLSI circuits can be formulated as combinatorial optimization problems. We are specially interested in packing problems. Such problems have been broadly investigated not only because of their interesting theoretical aspects, but also due to their many practical applications, such as in cloth, glass, paper and wood industries. They also have applications in design of VLSI circuits, warehouse storage, newspapers paging, production of alcohol in the sugar cane industry, and in several other contexts. In this project we intend to develop new algorithms for a variety of packing problems. All participants have ongoing experience on this subject, and this project is a natural attempt to combine their skills to solve new hard problems.