Uma proposta de modelo matemático para o problema de carregamento de mútiplos contêineres heterogêneos com restrições adicionais

Abstract

Resumo: Neste trabalho apresenta-se uma proposta de resolução para o problema de carregamento de múltiplos contêineres heterogêneos. Estes problemas consistem em empacotar caixas retangulares ortogonalmente e sem sobreposição dentro de contêineres, de modo a otimizar o valor total das caixas carregadas em um número limitado de contêineres ou maximizar a ocupação do espaço disponível. Tem-se como objetivo apresentar uma abordagem por meio de um modelo de programação linear inteira 0-1 capaz de considerar restrições práticas comumente encontradas em situações reais. Considerações de separação de itens, carregamento completo de grupos de caixas, estabilidade vertical e múltiplas orientações das caixas são descritas. Estas considerações, embora apareçam com grande frequência em situações reais, raramente são tratadas em trabalhos correlatos. Cenários foram modelados como problemas de programação linear por meio de um algoritmo em linguagem de programação e o solver CPLEX, com parâmetros default, foi utilizado para resolvê-los. Ao todo, trezentos e dezesseis problemas foram resolvidos com casos da literatura e dados gerados aleatoriamente. Os resultados obtidos mostram que, apesar do modelo proposto se limitar a resolver apenas problemas relativamente simples, o mesmo descreve de modo apropriado as considerações tratadas. Palavras-chave: Problema de carregamento de contêineres. Restrições práticas. Modelagem matemática.

Abstract: In this work we present a proposal to solve the multiple heterogeneous container loading problem. These problems consist of packing orthogonally and without overlap rectangular boxes inside containers of available space, in order to optimize the total value of loaded boxes or to maximize the occupation. The objective of this work is to present an approach through a 0-1 integer linear programming model able to consider practical constraints usually found in real situations. Considerations of separations of items, complete shipment, vertical stability and multiple orientations of the boxes are described. Although these considerations appear frequently in real situations, some often are rarely treated in related work. Scenarios were modeled as linear programming problems by using an algorithm in a programming language and the CPLEX solver with default parameters was used to solve them. Three hundred sixteen problems were solved with instances of literature and data generated randomly. The results show that the model is able to solve only relatively simple problems, however, it describes appropriately the treated considerations. Key-words: Container loading problem. Practical constraints. Mathematical Modelling.