Heuristic proposal for generation of valid solutions to a forest production planning problem
DOI:
https://doi.org/10.35699/2965-6931.2023.46940Keywords:
forestry planning, heuristics, valid solution, metaheuristicsAbstract
In the forestry sector, efficient planning of activities is considered essential for companies to achieve their goals and remain competitive in the market. In order to assist in this process, this work proposes the development and evaluation of a heuristic for generation of valid solutions for a forest production planning problem involving 120 stands and 81 management alternatives per field, totaling 9720 decision variables. In the tests carried out, such proposed heuristic presented promising results when compared to literature, indicating that it is capable of providing good quality solutions with low computational cost. Results also indicate that the inclusion of solutions obtained by using the proposed heuristic in the set of initial individuals/antibodies of Genetic Algorithm and Clonal Selection Algorithm can generate a significant improvement in the quality of final solutions and, consequently, in the performance of such meta-heuristics.
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References
BREDSTRÖM, David; JÖNSSON, Petrus; RÖNNQVIST, Mikael. Annual planning of harvesting resources in the forest industry.
International transactions in operational research, v. 17, n. 2, p. 155-177, 2010. doi: https://doi.org/10.1111/j.1475-3995.2009.00749.x
CHICHORRO, José Franklim; DA SILVA, André Luiz Pinheiro; ANDRADE, Wendel Sandro de Paula; HEGEDUS, Clovis Eduardo Nunes;
KUBOYAMA, Filipe Quirino Aquira. Custos e índices econômicos de povoamentos de eucalipto do Programa Produtor Florestal no Espírito Santo. Pesquisa Florestal Brasileira, v. 37, n. 92, p. 447-456, 2017. doi: https://doi.org/10.4336/2017.pfb.37.92.1232
GASPAR-CUNHA, António; TAKAHASHI, Ricardo; ANTUNES, Carlos Henggeler. Manual de computação evolutiva e metaheurística. Imprensa da Universidade de Coimbra, Coimbra, 2012. doi: http://dx.doi.org/10.14195/978-989-26-0583-8.
DE CASTRO, L. Nunes; VON ZUBEN, Fernando J. The clonal selection algorithm with engineering applications. Proceedings of GECCO. 2000. p. 36-39.
BATISTA, Lucas de Souza,. Investigação de novas abordagens em sistemas imunes artificiais para otimização. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) —Universidade Federal de Minas Gerais, 2010.
FERREIRA, Paulo Henrique Batista; MATOS, Lisandra Maria; DE ASSIS, Adriana Leandra; CABACINHA, Christian Dias; JÚNIOR, Carlos Alberto Araújo. Influência dos parâmetros da metaheurística simulated annealing em um problema de planejamento da produção florestal. Caderno de Ciências Agrárias-UFMG, 2018.
FIDELIS, Alessandro Cruvinel; REIS, Ricardo Pereira. Decisão no planejamento bianual da colheita florestal: o uso da programação inteira mista. Revista de Economia e Sociologia Rural, v. 39, n. 2, p. 9-26, 2019.
FUENTEALBA, Sebastián; PRADENAS, Lorena; LINFATI, Rodrigo; FERLAND, Jacques A.. Forest harvest and sawmills: An integrated tactical planning model. Computers and Electronics in Agriculture, v. 156, p. 275-281, 2019. doi: https://doi.org/10.1016/j.compag.2018.11.011.
GOMIDE, Lucas Rezende; ARCE, Julio Eduardo; DA SILVA, Arinei Carlos Lindbeck. Uso do algoritmo genético no planejamento florestal considerando seus operadores de seleção. Cerne, v. 15, n. 4, p. 460-467, 2009.
GONZÁLEZ-GONZÁLEZ, José Mario; VÁZQUEZ-MÉNDEZ, Miguel Ernesto; DIÉGUEZ-ARANDA, Ulises. Multi-objective models for the forest harvest scheduling problem in a continuous-time framework. Forest Policy and Economics, v. 136, p. 102687, 2022. doi: https://doi.org/10.1016/j.forpol.2021.102687.
IBÁ . Indústria Brasileira de Árvores. Relatório Anual 2020. Disponível em: https://iba.org/ publicacoes/relatorios; 2021. Acesso em: 31 de dez. 2021.
JASKIU, Eldemar. Planejamento florestal espacial atendendo exigências de áreas máximas e mínimas contínuas de colheita. 63 p. Dissertação (Mestrado em Ciências Florestais) —Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2015.
JOHNSON, K. Norman; SCHEURMAN, H. Lynn. Techniques for prescribing optimal timber harvest and investment under different objectives-discussion and synthesis. Forest Science, v. 23, n. suppl_1, p. a0001-z0001, 1977. doi: https://doi.org/10.1093/forestscience/23.s1.a0001.
JUNIOR, Antonio Almeida de Barros; DA SILVA, Gilson Fernandes; PEREIRA, Gustavo Willam; MELO, Robson. Aplicações de heuristicas para a solução de um problema de planejamento florestal. : Simpósio Brasileiro de Pesquisa Operacional. Rio de Janeiro, Brazil; 2012. p. 2430–241.
JÚNIOR, Carlos Alberto Araújo; CASTRO, Renato Vinícius Oliveira; MENDES, João Batista; LEITE, Helio Garcia. Can linear programming assist metaheuristics in forest production planning problem? FLORESTA, v. 51, n. 3, p. 751-759, 2021. doi: http://dx.doi.org/10. 5380/rf.v51i3.72612.
JÚNIOR, Carlos Alberto Araújo; MENDES, João Batista; CABACINHA, Christian Dias; DE ASSIS, Adriana Leandra; MATOS, Lisandra Maria Alves; LEITE, Helio Garcia. Meta-heuristic clonal selection algorithm for optimization of forest planning. Revista Árvore, v. 41, 2018b. doi: https://doi.org/10.1590/1806-90882017000600007.
JÚNIOR, Carlos Alberto Araújo; MENDES, João Batista; DE ASSIS, Adriana Leandra; CABACINHA, Christian Dias; STOCKS, Jonathan James; DA SILVA, Liniker Fernandes; LEITE, Helio Garcia. Tuning of the metaheuristic variable neighborhood search for a forest planning problem. Cerne, v. 24, p. 259-268, 2018a. doi: https://doi.org/10.1590/01047760201824032538.
JUVENAL, Thais Linhares; MATTOS, René Luiz Grion. O setor florestal no Brasil e a importância do reflorestamento. Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social. Acesso em: http://web.bndes.gov.br/bib/ jspui/handle/1408/3142; 2002. Acesso em: 15 de nov. 2021.
MACHADO, Carlos Cardoso; DA SILVA LOPES, Eduardo. Análise da influência do comprimento de toras de eucalipto na produtividade e custo da colheita e transporte florestal. Cerne, v. 6, n. 2, p. 124-129, 2000.
MATOS, Lisandra Maria Alves; JÚNIOR, Carlos Alberto Araújo; DE ASSIS, Adriana Leandra; CABACINHA, Christian Dias; FERREIRA, Paulo Henrique Batista; MAGALHÃES, Emanuelly Canabrava. Influência dos parâmetros da metaheurística algoritmo genético em um problema de planejamento florestal. Advances in Forestry Science, v. 6, n. 4, p. 767-774, 2019. doi: 10.34062/afs.v6i4.6197.
NOBRE, Silvana Ribeiro. A heurística da Razão-R aplicada a problemas de gestão florestal. Dissertação (Mestrado em Administração da Empresa Rural) —Universidade Federal de Lavras, Lavras, 1999.
PEREIRA, Gustavo Willam. Aplicação da técnica de recozimento simulado em problemas de planejamento florestal multiobjetivo. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) —Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2004.
SILVA, Gilson Fernandes da. Problemas no uso de programação matemática e simulação em regulação florestal. Tese (Mestrado em Engenharia) — Universidade de São Paulo, São Paulo, 2001.
SOUZA, Simone SF; ROMERO, Ruben. Algoritmo Imunológico Artificial CLONALG e Algoritmo Genético Aplicados ao Problema do Caixeiro Viajante. Proceeding Series of the Brazilian Society of Computational and Applied Mathematics, v. 2, n. 1, 2014. doi: https://doi.org/10.5540/03.2014.002.01.0106.
WERNEBURG, Mauro Antônio Pereira. Planejamento em grandes empresas florestais no Brasil. Dissertação (Mestrado em Ciência Florestal) — Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri; Diamantina; 2015.
