Um modelo matemático para minimizar os custos de distribuição de grãos em uma cooperativa

Palavras-chave: Armazenagem, Pesquisa Operacional, Projeto de redes de suprimentos, Transporte

Resumo

A gestão de Cadeias de Suprimentos Alimentares (CSA) é um grande desafio para as empresas do setor, principalmente quando consideramos o contexto global em que a produção de alimentos se encontra. A otimização do desempenho das CSAs envolve a tomada de decisões relacionadas ao transporte, à armazenagem e à produção visando o atendimento das demandas previstas, o que tem sido feito na literatura com o auxílio de técnicas de Pesquisa Operacional (PO). Este trabalho propõe um modelo de otimização para a cadeia de suprimentos de uma cooperativa agroindustrial que atua no setor de grãos, visando a minimização dos custos totais com transporte e armazenagem e, ao mesmo tempo, atender as demandas da fábrica. O problema foi modelado usando Programação Linear Inteira Mista (PLIM) e resolvido usando o solver Gurobi 9.0. Dados reais da cooperativa foram coletados e as soluções obtidas apontam para uma redução de 1,1% dos custos totais da cooperativa.

Biografia do Autor

Fernanda Braz Volpato Czusz, Universidade Estadual de Maringá - UEM
Mestrando em engenharia de produção, Programação de Pós-graduação em Engenharia de Produção, Universidade Estadual de Maringá (UEM), Maringá, Paraná, Brasil.
Inês Barão Ferreira Miyamoto, Universidade Estadual de Maringá - UEM
Mestrando em engenharia de produção, Programação de Pós-graduação em Engenharia de Produção, Universidade Estadual de Maringá (UEM), Maringá, Paraná, Brasil.
Bruno Alexandre Nascimento de Carvalho, Universidade Estadual de Maringá - UEM
Mestrando em engenharia de produção, Programação de Pós-graduação em Engenharia de Produção, Universidade Estadual de Maringá (UEM), Maringá, Paraná, Brasil.
Rafael Henrique Palma Lima, Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR, Campus Londrina
Doutorado em Engenharia de Produção, Curso de Engenharia de Produção, Departamento de Engenharia de Produção, Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), Campus Londrina (PR), Brasil.
Gislaine Camila Lapasini Leal, Universidade Estadual de Maringá - UEM
Doutora em Engenharia Elétrica e Informática Industrial, Programa de Pós-graduação em Engenharia de Produção e Ciência da Computação, Universidade Estadual de Maringá (UEM, Maringá (PR), Brasil.

Referências

AHUMADA, O.; VILLALOBOS, R. Application of Planning Models in the Agri-Food Supply Chain: A Review. European Journal of Operational Research, v. 196, n. 1, p. 1–20, jul. 2009. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejor.2008.02.014.

ALBORNOZ, V. M.; URRUTIA-GUTIÉRREZ, C. A Mixed-Integer Linear Optimization Model for a Two-Echelon Agribusiness Supply Chain. Electronic Notes in Discrete Mathematics, v. 69, p. 253–260, ago. 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.endm.2018.07.033.

BEHZADI, G.; O’SULLIVAN, M. J.; OLSEN, T. L.; ZHANG, A. Agribusiness Supply Chain Risk Management: a review of quantitative decision models. Omega, v. 79, p. 21–42, set. 2018, DOI: https://doi.org/10.1016/j.omega.2017.07.005.

BILGEN, B.; OZKARAHAN, I. A Mixed-Integer Linear Programming Model for Bulk Grain Blending and Shipping. International Journal of Production Economics, v. 107, n. 2, p. 555-571, 2007. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijpe.2006.11.008.

BOTTANI, E.; MURINO, T.; SCHIAVO, M.; AKKERMAN, R. Resilient Food Supply Chain Design: Modelling Framework and Metaheuristic Solution Approach. Computers & Industrial Engineering, v. 135, p. 177–198, set. 2019, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cie.2019.05.011.

CAIXETA-FILHO, J. V. Pesquisa operacional: técnicas de otimização aplicadas à sistemas agroindustriais. São Paulo: Atlas, 2004.

CARVALHO, J. M. S. Programação Linear: algoritmos simples primal, dual, transporte e afetação. Porto: Vida Económica, 2014. 112 p.

CORADI, P. C.; BOFF DE OLIVEIRA, M.; CARNEIRO, L. O.; SOUZA, G. A. C.; ELIAS, M. C.; BRACKMANN, A.; TEODORO, P. E. Technological and sustainable strategies for reducing losses and maintaining the quality of soybean grains in real production scale storage units. Journal of Stored Products Research, v. 87, p. 101624, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jspr.2020.101624.

DANI, S.; DEEP, A. Fragile Food Supply Chains: Reacting to Risks. International Journal of Logistics Research and Applications, v. 13, n. 5, p. 395–410, out. 2010, DOI: https://doi.org/10.1080/13675567.2010.518564.

DWIVEDI, A.; JHA, A.; PRAJAPATI, D.; SREENU, N.; PRATAP, S. Meta-heuristic algorithms for solving the sustainable agro-food grain supply chain network design problem. Modern Supply Chain Research and Applications, v. 2, n. 3, p. 161-177, 2020. DOI: https://doi.org/10.1108/MSCRA-04-2020-0007.

GHOLAMI-ZANJANI, S. M.; KLIBI, W.; JABALAMELI, S.; PISHVAEE, M. S. The Design of Resilient Food Supply Chain Networks Prone to Epidemic Disruptions. International Journal of Production Economics, v. 233, p. 108001, mar. 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijpe.2020.108001

HENSON, S.; REARDON, T. Private agri-food standards: Implications for food policy and the agri-food system. Food Policy, v. 30, p. 241–253, 2005. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodpol.2005.05.002.

HIGGINS, A.; MILLER, C. J.; ARCHER, A. A.; TON, T.; FLETCHER, C.; MCALLISTER, R. Challenges of Operations Research Practice in Agricultural Value Chains. Journal of the Operational Research Society, v. 61, n. 6, p. 964–973, jun. 2010. DOI: https://doi.org/10.1057/jors.2009.57.

HOSSEINI-MOTLAGH, SM.; SAMANI, M.R.G.; ABBASI SAADI, F. Strategic optimization of wheat supply chain network under uncertainty: a real case study. Operational Research, 2019. DOI: https://doi.org/10.1007/s12351-019-00515-y.

JONKMAN, J.; BARBOSA-PÓVOA, A. P.; BLOEMHOF, J. Integrating Harvesting Decisions in the Design of Agro-Food Supply Chains. European Journal of Operational Research, v. 276, n. 1, p. 247–258, jul. 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejor.2018.12.024.

JOUZDANI, J.; KANNAN, G. On the Sustainable Perishable Food Supply Chain Network Design: A Dairy Products Case to Achieve Sustainable Development Goals. Journal of Cleaner Production, v. 278, p. 123060, jan. 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123060.

JUNQUEIRA, R. A. R.; MORABITO, R. Um modelo de otimização linear para o planejamento agregado da produção e logística de sementes de milho. Production, v. 16, n. 3, p. 510–525, dez. 2006. DOI: https://doi.org/10.1590/S0103-65132006000300012.

MAIYAR, M. L.; THAKKAR, J. J. A combined tactical and operational deterministic food grain transportation model: Particle swarm based optimization approach. Computers & Industrial Engineering, v. 110, p. 30-42, ago. 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cie.2017.05.023.

MAIYAR, M. L.; THAKKAR, J.J.; AWASTHI, A.; TIWARI, M. K. Development of an Effective Cost Minimization Model for Food Grain Shipments. IFAC-Papers On Line, v. 48, 3, p. 881-886, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.06.194.

MATOPOULOS, A.; VLACHOPOLOU, M.; MANTHOU, V. A conceptual framework for supply chain collaboration: empirical evidence from the agri-food industry. Supply Chain Management: An International Journal, v. 12, n. 3, p. 177-186, 2007. DOI: https://doi.org/10.1108/13598540710742491.

MEHRBANFAR, M.; AMIRI, A. B.; NASIRI, M. M. A Mathematical Programming Model for Sustainable Agricultural Supply Chain Network Design Under Uncertainty. Journal of Quality Engineering and Production Optimization, v. 5, n. 1, p. 189-220, 2020. DOI: https://doi.org/10.22070/JQEPO.2020.5666.1164.

MOGALE, D.G.; DOLGUI, A.; KANDHWAY, R.; KUMAR, S.K.; TIWARI, M.K., A multi-period inventory transportation model for tactical planning of food grain supply chain, Computers & Industrial Engineering, 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cie.2017.06.008

NEMATOLLAHI, M., TAJBAKHSH, A. Past, Present, and Prospective Themes of Sustainable Agricultural Supply Chains: A Content Analysis. Journal of Cleaner Production, v. 271, p. 122201, out. 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.122201.

NOURBAKHSH, S. M.; BAI, Y.; MAIA, G. D. N.; OUYANG, Y.; RODRIGUEZ, L. Grain Supply Chain Network Design and Logistics Planning for Reducing Post-Harvest Loss. Biosystem Engineering, v. 151, n. 216, p. 105-115. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2016.08.011

ONGGO, B. S.; PANADERO, J.; GORLU, C. G.; JUAN, A. A. Agri-Food Supply Chains with Stochastic Demands: A Multi-Period Inventory Routing Problem with Perishable Products. Simulation Modelling Practice and Theory, v. 97, p. 101970, dez. 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.simpat.2019.101970.

PACHECO, J. V. A.; MORABITO, R. Otimização de fluxos em rede na gestão financeira do caixa: aplicação em uma empresa agroindustrial. Production, v. 20, n. 2, p. 251–264, abr. 2010. DOI: https://doi.org/10.1590/S0103-65132010005000019.

PLÀ, L. M.; SANDARS, D. L.; HIGGINS, A J. A Perspective on Operational Research Prospects for Agriculture. Journal of the Operational Research Society, v. 65, n. 7, p. 1078–1089, jul. 2014. DOI: https://doi.org/10.1057/jors.2013.45.

PRETTY, J.; TOULMIN, C.; WILLIAMS, S. Sustainable Intensification in African Agriculture. International Journal of Agricultural Sustainability, v. 9, n. 1, p. 5–24, fev. 2011. DOI: https://doi.org/10.3763/ijas.2010.0583.

SEARCHINGER, T.; WAITE, R.; HANSON, C.; RANGANATHAN, J.; DUMAS. P.; MATTHEWS, E. Creating a Sustainable Food Future: A Menu of Solutions to Feed Nearly 10 Billon People by 2050. World Resource Institute, 2019. Open WorldCat, DOI: https://wrr-food.wri.org/sites/default/files/2019-07/WRR_Food_Full_Report_0.pdf.

SYAHRUDDIN, N.; KALCHSCHMIDT, M. Sustainable supply chain management in the agricultural sector: a literature review. International Journal of Engineering Management and Economics, v. 3, n. 3, p. 237-258, 2012. DOI: https://EconPapers.repec.org/RePEc:ids:ijemec:v:3:y:2012:i:3:p:237-258.

Publicado
2021-12-01