Modelo matemático para o planejamento operacional de atividades agrícolas : estudo de caso em uma fazenda orgânica de médio porte

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Rosa, Artur Guerra
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio.unb.br/handle/10482/50530
Resumo: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronegócios, 2024.
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spelling Modelo matemático para o planejamento operacional de atividades agrícolas : estudo de caso em uma fazenda orgânica de médio portePlanejamento operacionalProgramação linearDistrito Federal (DF) - agriculturaDissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronegócios, 2024.A gestão eficiente das operações no setor agrícola depende do planejamento de produção, um processo crucial que organiza e otimiza as atividades e a carga de trabalho. Isso leva à redução de tempo e custos de produção, assegurando máxima eficiência ao determinar o que, quando e onde as tarefas devem ser realizadas. Os modelos matemáticos de apoio à decisão são ferramentas valiosas nesse cenário, pois podem incorporar diversos dados para encontrar as melhores formas de organização, minimizando custos ou maximizando lucros. Isso permite que os agricultores ajustem suas estratégias de plantio e colheita em cada área, levando em conta cenários de temperatura, precipitação e disponibilidade de mão de obra. Este trabalho, portanto, propõe um modelo matemático de apoio à decisão para atividades agrícolas em nível operacional, visando melhorar a gestão e a eficiência do setor. Para o processo de modelagem, também foi realizada uma revisão sistemática e narrativa do estado da arte de modelos parecidos, seguido de um estudo de caso com uma importante fazenda de orgânicos no Distrito Federal. O modelo matemático empregou apenas variáveis e restrições lineares, com a função objetivo de minimizar a distância total percorrida para atender todas as demandas de atividades do produtor dentro de um intervalo de dias disponíveis. O modelo segue o formato de roteamento, em que o maquinário percorre um caminho específico para atender às demandas, utilizando os nós (lotes) com suas respectivas distâncias em metros como percurso. Para avaliar a eficiência e o desempenho de resolução, realizou-se uma comparação dos tempos de resolução em diferentes períodos de planejamento – 7, 15, 30 e 60 dias – utilizando cinco solvers distintos: Gurobi, CPLEX, GLPK, CBC e HiGHS, sendo os dois primeiros pagos e os demais gratuitos. Em todos os períodos, as soluções ótimas foram encontradas em um tempo adequado, com os solvers conseguindo encontrar a solução ótima em até 3 segundos no período de 7 dias. A partir da janela de 15 dias, os solvers pagos Gurobi e CPLEX apresentaram desempenho estatisticamente equivalente, destacando-se significativamente em todos os períodos subsequentes, especialmente no último de 60 dias. Entre os solvers gratuitos, o CBC e o HiGHS obtiveram os melhores resultados, com o CBC sendo ligeiramente mais eficiente que o HiGHS; ambos são recomendados para a resolução em todos os períodos. Em contraste, o solver gratuito GLPK teve o pior desempenho em todos os períodos, levando muito mais tempo na janela de 60 dias, tornando-o não recomendado entre os gratuitos para a resolução deste modelo matemático. Esse trabalho contribuiu significativamente para o planejamento operacional em fazendas de produção orgânica ao desenvolver um modelo matemático validado e resolvido dentro de prazos adequados, consolidando-se como uma ferramenta viável para apoiar decisões nesse contexto. O modelo foi validado com informações reais do estudo de caso realizado, garantindo sua funcionalidade nos cenários apresentados.Efficient management of operations in the agricultural sector relies on production planning, a crucial process that organizes and optimizes activities and workload. This leads to reduced production time and costs, ensuring maximum efficiency by determining what, when, and where tasks should be performed. Decision support mathematical models are valuable tools in this context, as they can incorporate various data to find the best ways to organize, minimizing costs or maximizing profits. This allows farmers to adjust their planting and harvesting strategies in each area, considering temperature scenarios, precipitation, and labor availability. This work, therefore, proposes a decision support mathematical model for agricultural activities at the operational level, aiming to improve the sector's management and efficiency. For the modeling process, a systematic and narrative review of the state of the art of similar models was also conducted, followed by a case study with a significant organic farm in the Federal District. The mathematical model employed only linear variables and constraints, with the objective function of minimizing the total distance traveled to meet all the producer's activity demands within the available days. The model follows a routing format, where the machinery travels a specific path to meet the demands, using nodes (plots) with their respective distances in meters as the route. To evaluate efficiency and resolution performance, resolution times were compared across different planning periods – 7, 15, 30, and 60 days – using five different solvers: Gurobi, CPLEX, GLPK, CBC, and HiGHS, the first two being paid and the others free. In all periods, optimal solutions were found in an appropriate time, with the solvers managing to find the optimal solution in up to 3 seconds for the 7-day period. From the 15-day window onwards, the paid solvers Gurobi and CPLEX showed statistically equivalent performance, standing out significantly in all subsequent periods, especially the last one of 60 days. Among the free solvers, CBC and HiGHS achieved the best results, with CBC being slightly more efficient than HiGHS; both are recommended for resolution in all periods. In contrast, the free solver GLPK had the worst performance in all periods, taking much longer in the 60-day window, making it not recommended among the free solvers for the resolution of this mathematical model. This study contributed significantly to operational planning in organic production farms by developing a validated mathematical model solved within appropriate timeframes, consolidating itself as a viable tool to support decisions in this context. The model was validated with real information from the conducted case study, ensuring its functionality in the presented scenarios.Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária (FAV)Programa de Pós-Graduação em AgronegóciosReis, Silvia Araújo dosMedina, Gabriel da SilvaRosa, Artur Guerra2024-10-08T18:08:40Z2024-10-08T18:08:40Z2024-10-082024-06-21info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfROSA, Artur Guerra. Modelo matemático para o planejamento operacional de atividades agrícolas: estudo de caso em uma fazenda orgânica de médio porte. 2024. 88 f., il. Dissertação (Mestrado em Agronegócios) — Universidade de Brasília, Brasília, 2024.http://repositorio.unb.br/handle/10482/50530porA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-10-08T18:10:21Zoai:repositorio.unb.br:10482/50530Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-10-08T18:10:21Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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