A operação portuária do Porto do Rio Grande modelada como uma rede de filas com alocação de buffers

Abstract

Esta tese tem como escopo apresentar uma modelagem para a operação portuária de um terminal de contêineres, com intuito de subsidiar os tomadores de decisão quanto à melhor utilização dos recursos disponíveis. A operação portuária pode ser vista como uma rede de filas com alocação de buffers, formada por navios, caminhões e trens que efetuam a carga e/ou descarga de produtos, analogamente a um sistema de manufatura, que pode ser modelado por redes de filas, a rede portuária seria formada por sistemas de filas conectados entre si, em que os usuários se movem entre eles para receber um serviço. O principal desafio encontrado foi modelar a chegada de contêineres, uma vez que a entidade de interesse na rede de filas é o contêiner. Para tanto, após intensa pesquisa bibliográfica, foi desenvolvido um modelo de filas com chegadas em bloco. A utilização de modelagem e programação matemática nesta tese teve como objetivo verificar se o modelo proposto é exequível para o caso real estudado, considerando a natureza aleatória das operações portuárias como um todo. Foram utilizados algoritmos específicos para o problema de redes de filas, como o Método de Expansão Generalizada para o tratamento da rede e o algoritmo de otimização NSGA-II para solucionar o problema de otimização multiobjetivo. Foi obtido um modelo de redes de filas com alocação de buffers que representa uma operação portuária, e que fornece um conjunto de resultados passível de análise de custos em investimentos.<br>

Abstract : This thesis aims to present a model for the port operation of a container terminal, in order to subsidize the decision makers regarding the best use of available resources. The port operation can be seen as a net of queues with allocation of buffers, consisting of ships, trucks and trains that load and / or unload products, similarly to a manufacturing system, which can be modelled by networks, the port network would be composed of connected queuing systems, which can be modelled for sequences of nets, the port net have been formed for a queues system connected to each other, wherein the users could move between them to receive an order. The main challenge was to model the arrival of containers, once the entity of interest in the queue net is the container, so, after an intense bibliographical research, a model of queue was developed with blocks arrivals. The use of mathematical modelling and programming in this thesis have an objective of verify if the proposed model is feasible for the actual case studied, considering the random nature of the port operations as a whole. Specific algorithms were used for the problem of queuing nets, such as the Generalized Expansion Method for the net treatment and the NSGA-II to solve the problem of optimization algorithm multiobjective. A queuing network model with buffers allocation was obtained that represents a port operation, and provides a set of results that can be analyzed for cost analysis in investments.