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Clase: Trabalho de Conclusão de Curso
Título : Otimização da alocação de vagões no transporte logístico ferroviário integrando programação inteira mista e algoritmo genético
Autor(es): Mattos, Mariana Guedes
Orientador: Silva Junior, Ivo Chaves da
Co-orientador: Costa, Luiz Claúdio Antunes
Miembros Examinadores: Marcato, André Luis Marques
Resumo: Este trabalho apresenta um modelo híbrido de otimização para a alocação semanal de vagões plataforma na malha ferroviária da MRS Logística S.A. O objetivo principal é minimizar os cortes de volume (demanda não atendida) e, como objetivo secundário, reduzir o uso excessivo/ociosidade da frota por meio de uma penalidade α aplicada ao número de vagões. Inicialmente, empregou-se um modelo de Programação Inteira Mista (MIP), formulado em Pyomo e resolvido pelo solver open source CBC, garantindo soluções ótimas em instâncias de porte moderado. Para ampliar a escalabilidade e a flexibilidade de experimentação, desenvolveu-se um Algoritmo Genético (AG) com a biblioteca DEAP, calibrado via grid search e incluindo rotinas de reparo para assegurar a factibilidade das soluções. Os dados de entrada (demanda semanal, disponibilidade por subtipo, capacidades úteis e tempos de ciclo) foram extraídos de planilhas operacionais e tratados em Python. No caso histórico de junho/2024 (cinco semanas), o MIP atendeu 465 383 t de um total de 541 410 t (85,96 %). Enquanto o melhor AG obteve 453 050 t (83,68 %) com 5 985 vagões. Os tempos de processamento permaneceram abaixo de alguns minutos em ambos os métodos. Esses resultados evidenciam que ferramentas de código aberto são capazes de resolver problemas logísticos complexos com qualidade próxima ao ótimo e custo computacional competitivo, fornecendo uma metodologia reprodutível e economicamente vantajosa para o planejamento operacional ferroviário.
Resumen : This work presents a hybrid optimization model for the weekly allocation of flat wagons across the railway network of MRS Logística S.A. The primary objective is to minimize volume shortfalls (unmet demand), while a secondary objective focuses on reducing excessive fleet usage or idleness by applying a parameter, α, to the number of wagons. Initially, a Mixed-Integer Programming (MIP) model was employed—formulated in Pyomo and solved using the open-source solver CBC—which ensures optimal solutions for problems of moderate scale. To enhance scalability and experimental flexibility, a Genetic Algorithm (GA) was developed using the DEAP library; it was calibrated via grid search and incorporates repair routines to ensure the feasibility of the solutions. Input data—including weekly demand, availability by wagon subtype, effective capacities, and cycle times—were extracted from operational spreadsheets and processed using Python. In a historical case study covering June 2024 (five weeks), the MIP model met 465,383 tonnes of a total demand of 541,410 tonnes (85.96%), while the best-performing GA achieved 453,050 tonnes (83.68%) using 5,985 wagons. Processing times for both methods remained under a few minutes. These results demonstrate that open-source tools are capable of addressing complex logistical problems with near-optimal quality and competitive computational costs, offering a reproducible and economically advantageous methodology for railway operational planning.
Palabras clave : Logística ferroviária
Alocação de vagões
Programação inteira mista
Algoritmo genético
Otimização híbrida
Pyomo
DEAP
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Idioma: por
País: Brasil
Editorial : Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Sigla de la Instituición: UFJF
Departamento: Faculdade de Engenharia
Clase de Acesso: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Licenças Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI : https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/21617
Fecha de publicación : 11-ago-2025
Aparece en las colecciones: Engenharia Elétrica - Sistemas Eletrônicos -TCC Graduação



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