Modelos de otimização para a distribuição de combustíveis em curta distância marítima

Doutoramento em Matemática e AplicaçõesO transporte marítimo e o principal meio de transporte de mercadorias em todo o mundo. Combustíveis e produtos petrolíferos representam grande parte das mercadorias transportadas por via marítima. Sendo Cabo Verde um arquipelago o transporte por mar desempenha um papel de grande relevância na economia do país. Consideramos o problema da distribuicao de combustíveis em Cabo Verde, onde uma companhia e responsavel por coordenar a distribuicao de produtos petrolíferos com a gestão dos respetivos níveis armazenados em cada porto, de modo a satisfazer a procura dos varios produtos. O objetivo consiste em determinar políticas de distribuicão de combustíveis que minimizam o custo total de distribuiçao (transporte e operacões) enquanto os n íveis de armazenamento sao mantidos nos n íveis desejados. Por conveniencia, de acordo com o planeamento temporal, o prob¬lema e divido em dois sub-problemas interligados. Um de curto prazo e outro de medio prazo. Para o problema de curto prazo sao discutidos modelos matemáticos de programacao inteira mista, que consideram simultaneamente uma medicao temporal cont ínua e uma discreta de modo a modelar multiplas janelas temporais e taxas de consumo que variam diariamente. Os modelos sao fortalecidos com a inclusão de desigualdades validas. O problema e então resolvido usando um "software" comercial. Para o problema de medio prazo sao inicialmente discutidos e comparados varios modelos de programacao inteira mista para um horizonte temporal curto assumindo agora uma taxa de consumo constante, e sao introduzidas novas desigualdades validas. Com base no modelo escolhido sao compara¬das estrategias heurísticas que combinam três heur ísticas bem conhecidas: "Rolling Horizon", "Feasibility Pump" e "Local Branching", de modo a gerar boas soluçoes admissíveis para planeamentos com horizontes temporais de varios meses. Finalmente, de modo a lidar com situaçoes imprevistas, mas impor¬tantes no transporte marítimo, como as mas condicões meteorológicas e congestionamento dos portos, apresentamos um modelo estocastico para um problema de curto prazo, onde os tempos de viagens e os tempos de espera nos portos sao aleatórios. O problema e formulado como um modelo em duas etapas, onde na primeira etapa sao tomadas as decisões relativas as rotas do navio e quantidades a carregar e descarregar e na segunda etapa (designada por sub-problema) sao consideradas as decisoes (com recurso) relativas ao escalonamento das operacões. O problema e resolvido por um metodo de decomposto que usa um algoritmo eficiente para separar as desigualdades violadas no sub-problema.Maritime transportation is a major mode of transportation of goods worldwide. Most of cargo of the maritime transport accounted for liquid cargo oil and petroleum products. As Cape Verde is an archipelago, maritime transportation is of great importance for the local economic activity. We consider a fuel oil distribution problem where an oil company is responsible for the coordination of the distribution of oil products with the inventory management of those products at ports in order to satisfy the demands for the several oil products. The objective is to determine distribution policies that minimize the routing and operating costs, while inventory levels are maintained within given limits. For convenience, the planning problem is divided into two related subproblems accordingly to the length of the planning horizon: A short- term and medium-term planning. For the short-term planning problem we discuss mathematical mixed integer programming models that combine continuous and discrete time measures in order to handle with multiple time windows and a daily varying consumption rate of the various oil products. These models are strengthened with valid inequalities. Then the problem is solved using a commercial software. For the second subproblem several mixed integer formulations are discussed and compared for a short time horizon, and assuming constant consumption rates and new valid inequalities are introduced. Then, based on the chosen model, we compare several heuristic strategies that combine the well-known Rolling Horizon, Feasibility Pump and Local Branching heuristics, in or¬der to derive good feasible solutions for planning horizons of several months. Finally, as weather conditions and ports congestion are very impor¬tant in maritime transportation, we present a stochastic model for a short sea shipping problem, where traveling and waiting time are random. The problem is formulated as a two stage recourse problem, where in the first stage the routing and the load/unload quantities are defined, and in the second stage (subproblem) the scheduling of operations is determined. The problem is solved by a decomposition method that uses an efficient separation algorithm to include inequalities from the subproblem