Otimização de rotas de varredura sob a ótica do problema do caixeiro-viajante: estudo de caso de Leituristas de uma concessionária de Niterói

• Autor(a) principal: Brito, Fernando Sondahl
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: http://app.uff.br/riuff/handle/1/29677
• topic: Leiturista; Caixeiro-viajente; Problema do caixeiro-viajante; Python (Linguagem de programação de computador); Otimização combinatória; Programação linear; Meter readers; Traveling Salesman Problem; DFJ; Lazy Constraint; Python; Pyomo; Downsampling

Os leituristas desempenham importante papel na rotina de medição da indústria do saneamento no Rio de Janeiro. Realizam a medição dos hidrômetros, emitem e entregam as contas aos clientes; e, para isso, deslocam-se diariamente por vários quilômetros. O objetivo do presente trabalho é apresentar um modelo que minimize os trajetos percorridos pelos leituristas, à fim de reduzir os riscos de afastamentos por lesão, erros no processo de faturamento e retrabalhos. Para que se alcance o propósito do trabalho, a atividade desempenhada pelos leituristas foi modelada matematicamente a partir de um problema clássico de otimização combinatória, o problema do caixeiro viajante. O modelo clássico foi implementado em conjunto com a formulação Dantzig-Fulkerson-Johnson (DFJ), para que sejam restringidas as soluções definidas com subciclos. Para a não explosão exponencial do problema, as restrições DFJ foram geradas sob demanda a partir da técnica de Lazy Constraints. O modelo matemático foi instanciado no python através da biblioteca pyomo, desse modo, garantindo sua utilização em escala. O trabalho foi então desenvolvido através do estudo de caso, aplicando o modelo matemático definido para dados reais de rotas de leitura realizadas em Niterói. As caracteristicas inerentes às rotas de varredura percorridas pelos leituristas impuserem desafio para a convergência do modelo à solução ótima, sendo necessário adotar novas técnicas para que os objetivos fossem alcançados. Nesse sentido, foi utilizada a técnica de Downsampling para que se reduzisse a complexidade do problema e os requisitos computacionais necessários para a solução do modelo; a técnica foi implementada pela Clusterização de nós do problema através de buffer's. Por fim, a minimização do roteiro de leitura sob a perspectiva do modelo matemático do problema do caixeiro-viajante, com apoio do Downsampling, permitiu a determinação de uma rota ótima para o processo de leitura, reduzindo tanto o trajeto total percorrido pelo leiturista, como o tempo computacional.