Pesquisa do CeMEAI utiliza VANT em pulverizações

Estudo busca automatizar a tarefa do despejo de agrotóxicos

Os veículos aéreos não tripulados (VANTs) têm se desenvolvido bastante na última década e podem ser usados em diversas tarefas. No campus da USP em São Carlos, pesquisadores do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI) desenvolveram um modelo que pode ajudar os agricultores.

A ideia do estudo orientado pelo professor Jó Ueyama, do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) e pesquisador do CeMEAI, é criar um equipamento que faça pulverizações sem depender de uma pessoa para controlá-lo. Utilizando a inteligência computacional, o VANT é monitorado por uma central eletrônica, que faz todos os cálculos necessários para despejar o agrotóxico no local exato e não poluir o meio-ambiente. “São vários agentes envolvidos, como um anemômetro, para medir a velocidade e a direção do vento, e uma estação base. Todos eles conversam entre si para fazer com que o agrotóxico caia na região correta”, conta Heitor Freitas, aluno de doutorado do ICMC.

Outro doutorando envolvido na pesquisa é Bruno Faiçal, também do ICMC. Ele explica como os testes funcionam: “Os voos são pré-programados. Nós estabelecemos uma rota desejada e passamos para o computador de bordo do VANT. No local onde o teste é realizado, nós só o colocamos no ar e, sozinho, ele segue a rota pré-estabelecida”.

Com o voo programado e a rota determinada, o VANT é capaz de despejar o agrotóxico apenas na área desejada e de forma autônoma, já que o equipamento calcula as variações do vento e da umidade do ar e compensa essas forças para que a margem de erro seja mínima.

O equipamento ainda não está finalizado. A cada cinco dias, Freitas e Faiçal fazem testes no campo de futebol da USP para aprimorar o dispositivo. O sistema do VANT em desenvolvimento pesa 1kg, carrega até 2,5kg de agrotóxico e tem autonomia de voo de aproximadamente 30 minutos.

A intenção dos pesquisadores é incorporar a ideia em aeronaves pulverizadoras maiores. “Esse aqui é um protótipo menor, para testarmos a ideia. O objetivo é levar para uma aeronave maior, que cubra uma área maior” frisa Freitas. E os pesquisadores já estão buscando apoio para isso. “Nós já estamos em contato com uma empresa norte-americana para esse fim e esperamos conseguir financiamento para uma aeronave maior”, finaliza Faiçal.

Sobre o CeMEAI

O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP. O CeMEAI é especialmente adaptado e estruturado para promover o uso de ciências matemáticas (em particular matemática aplicada, estatística e ciência da computação) como um recurso industrial.

As atividades do Centro são realizadas dentro de um ambiente interdisciplinar, enfatizando-se a transferência de tecnologia e a educação e difusão do conhecimento para as aplicações industriais e governamentais. As atividades são desenvolvidas nas áreas de Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Modelagem de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software.

Além do ICMC, o CEPID-CeMEAI conta com outras seis instituições associadas: o Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos (CCET-UFSCar); o Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica da Universidade Estadual de Campinas (IMECC-UNICAMP); o Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (IBILCE-UNESP); a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (FCT-UNESP); o Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE); e o Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP).

Leonardo Zacarin - Assessoria CEPID-CeMEAI

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A Matemática por trás da produção de fraldas

Como a Pesquisa Operacional pode ajudar a vida dos empresários do ramo

Se você tem filhos, fica mais fácil entender o texto a seguir. Ao ir ao supermercado atrás de fraldas, não há como não comprar uma, já que a criança está à espera dela. Não tem como adiar. Por isso, o produto é considerado altamente substituível: se você não achar a da marca preferida na prateleira, leva de outra. É fato. Para quem tem empresa de fraldas, é essencial ter também o produto sempre disponível aos consumidores. Ou perde para a concorrência.

Se a fralda não pode faltar, a produção tem que estar bem planejada. Foi pensando nisso que André Possatto, Engenheiro de Produção recém-formado pela Escola Politécnica da USP, desenvolveu, junto a Débora Ronconi, pesquisadora do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), um modelo matemático de sequenciamento e dimensionamento da produção de fraldas que chega a resultados muito próximos da solução considerada ideal. A série de equações do modelo de programação linear inteira mista teve como objetivo principal reduzir o tempo gasto com o setup das máquinas, ou seja, o tempo gasto para mudar a preparação destas máquinas e passar a fazer outro tipo de fralda.

Várias restrições foram levadas em consideração: a demanda deve ser atendida e as máquinas têm velocidades diferentes. Têm mudanças, por exemplo, de acordo com o tipo de fralda (simples, especial, super especial etc.), com o tamanho dela (RN, P, M, G, GG etc.) e com o tamanho do pacote em que ela será embalada. E se o mês tem 30 dias, é preciso levar em conta também que o máximo que a máquina trabalha são 24 horas por dia. Mais que isso, foge à realidade. O estudante explica que usou dois tipos de variáveis para definir a função objetivo do modelo: as reais (que vão de menos infinito até infinito e têm todos os valores fracionários nesse meio) e as binárias (zero-um).

Os dados reais cedidos em sigilo por uma empresa da área de higiene foram utilizados. Um software já conhecido (CPLEX) ia rodar o modelo. Para se ter ideia, em um dos testes, depois de 14 horas, o computador não tinha mais memória para seguir adiante. Então, André fez algumas adaptações: “Tive que simplificar, abrir mão de certa flexibilidade para conseguir que ele fosse executado. As alterações trazem dificuldades no pós-processamento, mas a solução final é tão boa quanto a do modelo anterior. Fui pesquisar, estudei, fiz várias tentativas para achar a melhor solução”. E o resultado foi compensador e considerado um grande diferencial do projeto. “Eu consigo em 10 minutos uma solução muito boa, melhor do que a utilizada atualmente, com uma redução de 21% no tempo total gasto com a preparação das máquinas, o setup total”, conclui.

Na prática, mensalmente, o programador da empresa entra com os dados (quantas fraldas de cada tipo, qual a embalagem, o tamanho do pacote) e o programa vai dizer qual a sequência a ser usada em cada máquina. “Ele simplesmente coloca os dados e a resposta sai”, explica André, que teve contato com a empresa por meio de um ex-estudante da graduação que atualmente é um dos funcionários da gerência. André esteve na planta da fábrica, conversou com o pessoal, tirou dúvidas e chegou à conclusão de que este era um problema interessante para ser tratado. Agora, André está no mercado de trabalho, mas, daqui a uns dois anos, planeja um mestrado. Ele afirma que dá para melhorar o modelo, mas o avanço dificilmente seria significativo. Se fosse para ir além, compensa mais adaptar o modelo para outras linhas de produção, como a de absorventes íntimos, porque, para a empresa, os resultados obtidos atualmente já são bastante satisfatórios. O modelo também está bem próximo de outros problemas encontrados na literatura de sequenciamento.

Outro diferencial notado por ele foi em uma das análises de sensibilidade. Ele considerou os três setups de máquinas: o para alterar o tamanho da fralda (12 horas), o para o tipo de fralda (seis horas) e o para o tamanho da embalagem (quatro horas). Verificou em qual desses setups poderia reduzir o tempo (em um terço) para ter maior impacto no tempo total gasto na produção. A princípio, o óbvio seria a redução do tempo de preparação de máquina que demora mais (12h), mas a resolução do modelo mostrou que o maior impacto seria obtido na redução do setup intermediário (de 6 horas para 4 horas) devido a sua maior frequência.

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O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP. O CeMEAI é especialmente adaptado e estruturado para promover o uso de ciências matemáticas (em particular matemática aplicada, estatística e ciência da computação) como um recurso industrial.

As atividades do Centro são realizadas dentro de um ambiente interdisciplinar, enfatizando-se a transferência de tecnologia e a educação e difusão do conhecimento para as aplicações industriais e governamentais. As atividades são desenvolvidas nas áreas de Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Modelagem de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software.

Além do ICMC, o CEPID-CeMEAI conta com outras seis instituições associadas: o Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos (CCET-UFSCar); o Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica da Universidade Estadual de Campinas (IMECC-UNICAMP); o Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (IBILCE-UNESP); a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (FCT-UNESP); o Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE); e o Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP).

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Pesquisa do DCTA busca reduzir ruídos de aeronaves e de veículos lançadores

Estudo é orientado por pesquisadores do CeMEAI

Pesquisadores do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA), em São José dos Campos, estudam o ruído gerado pelas turbinas de aviões e de motores foguete para tentar diminuí-lo. A pesquisa é coordenada por João Luiz Azevedo, chefe da Divisão de Aerodinâmica (ALA) do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), e por William Wolf, professor da Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM) da Unicamp. Os dois são pesquisadores do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI).

Os pesquisadores envolvidos no trabalho são estudantes do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Sami Yamouni é pós-doutorando e Carlos Junqueira Júnior é estudante de doutorado. “Existem vários aeroportos no meio de cidades. O pessoal que mora na região se incomoda com o barulho, e esses aeroportos começaram a colocar algumas restrições de emissão de ruídos. As indústrias que produzem aviões tiveram que prestar mais atenção nisso e nosso trabalho se enquadra nessa área”, conta Júnior. O ruído originado nas turbinas e nos motores foguete é consequência do escoamento do jato que emana destes dispositivos. “A dinâmica do escoamento do fluido cria fontes acústicas como resultado de flutuações de pressão nesse escoamento”, explica.

A partir desse ruído que se origina nas turbinas ou nas tubeiras de motores foguete, dois campos de estudo se completam para analisar a propagação do ruído: a aerodinâmica, que estuda a fonte – no caso, as flutuações de pressão no escoamento nas turbinas e no jato dos motores foguete – e a aeroacústica, que busca prever o comportamento do som a distâncias grandes – como, por exemplo, a de um aeroporto até as casas próximas. “A aerodinâmica é uma disciplina muito antiga. A aeroacústica surgiu na década de 50 e, sem a aerodinâmica, a aeroacústica não existe”, analisa Yamouni.

A ferramenta computacional desenvolvida pelos pesquisadores ainda está sendo aprimorada. Ela é capaz de simular o comportamento do ruído nas turbinas de aeronaves simples, que já foram testadas em outros estudos. A ideia agora é torná-la capaz de simular veículos mais complexos. “Vamos implementar novos conceitos na pesquisa para tentar entender melhor a dinâmica e a física do jato e o ruído gerado por ele”, observa Yamouni. “Vamos entregar uma ferramenta que foi comparada com a literatura. Ela consegue fazer computação paralela, ou seja, conseguimos usar com eficiência todo recurso computacional disponível no cluster do CeMEAI. Ela poderá ser usada para estudar outras configurações de jatos e validar estudos”, assegura Júnior.

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Você sabe qual a probabilidade de ter malária mais de uma vez na vida?

Uma das pesquisas do CeMEAI estuda essa possibilidade

Uma parceria entre pesquisadores do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI) e a Universidade Federal do Mato Grosso (UFMT) tem avançado no sentido de entender melhor quais são as chances de uma pessoa ter malária mais de uma vez na vida e sugerir ações mais efetivas no controle e combate da enfermidade.

A doença é causada por protozoários e transmitida pela fêmea infectada do mosquito Anópheles, que carrega o Plasmodium. A malária pode ser de diferentes tipos, e a maioria dos casos se concentra na região amazônica do país, nos estados do Acre, Amapá, Amazonas, Maranhão, Mato Grosso, Pará, Rondônia, Roraima e Tocantins. Os principais sintomas são febre alta, calafrios, suor em excesso, tremores e dor de cabeça. Muitos pacientes também apresentam náusea, vômito cansaço e falta de apetite. O tratamento é simples, eficaz e oferecido pelo Ministério da Saúde. Mas se não tratada, a doença pode levar a óbito.

O estudo tem como base informações fornecidas pela UFMT, onde o médico infectologista Cor Jesus Fernandes Fontes é um dos envolvidos. De acordo com ele, de agosto de 2010 a outubro de 2012, foram atendidas no Hospital Universitário Júlio Mülller 234 pessoas com malária. “Destas, 154 preencheram os critérios para a análise proposta pela pesquisa. Eram pacientes procedentes da área endêmica de malária no Mato Grosso, principalmente de municípios da região noroeste do estado, como Aripuanã, Colniza e Juína. Em geral, a doença acomete mais os homens, em virtude da maior exposição ao mosquito vetor da doença, já que eles frequentam mais as áreas de garimpo e de desmatamento. A proporção de homens na amostra analisada foi de 85% (199 homens e 35 mulheres), com idades entre 16 e 63 anos”.

Também participam do trabalho o professor e coordenador de Transferência Tecnológica do CeMEAI, Francisco Louzada, o professor Vicente Cancho, do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC/USP) e a pesquisadora Márcia Macera.

Já são dois anos e meio de estudo e dois artigos publicados. Márcia defendeu a tese dela sobre o assunto no início de setembro. Entre os resultados estão a percepção de que – no banco de dados avaliado – os pacientes com idades superiores a 37 anos têm risco de 40% maior de apresentar a recorrência da malária do que os demais pacientes.

A intenção é aperfeiçoar ainda mais os modelos matemáticos. Márcia explica: “a análise realizada com os dados de malária é um passo preliminar para o desenvolvimento de um modelo ainda mais complexo, considerando talvez outros fatores além dos estudados para a modelagem desses dados”. Os resultados também permitiram identificar, dentre os tratamentos, aquele que é considerado o mais efetivo (artemeter/lumefantrina/primaquina/cloroquina). A probabilidade de ser curado, por exemplo, é de 77% para um indivíduo pertencente ao grupo de referência (pessoas do sexo feminino com idade superior a 37 anos e que receberam tratamento com cloroquina+primaquina).

Márcia conta que os pesquisadores estavam em busca de dados reais novos, que ainda não estivessem na literatura sobre o assunto, para avaliar os modelos. “Os dados enviados pelo professor Cor foram de grande importância para o início do trabalho”, completa a pesquisadora. O médico Cor Jesus Fontes também ressalta que a parceria é muito relevante, porque “conhecer a probabilidade de recorrência da doença, chamada de recaída, poderá ser útil para o Programa Nacional de Controle da Malária no Brasil, permitindo a definição de estratégias específicas para prevenir esse evento entre os pacientes”. É a Modelagem de Risco ajudando os agentes de saúde a mapear e a reduzir os casos de malária no Brasil.

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Estudo possibilita a detecção automática de vazamentos em redes de água

Pesquisa tem participação de professor do CeMEAI

Um projeto de doutorado desenvolvido por uma aluna da USP em São Carlos promete criar um método que identifique a ocorrência de vazamentos em redes de distribuição de água de forma automática. Maria Mercedes Gamboa é doutoranda do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Hidráulica e Saneamento da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) e vem desenvolvendo e testando o método na rede de distribuição da cidade de Araraquara, abastecida pelo Departamento Autônomo de Água e Esgotos (DAAE).

O estudo faz parte de um convênio da USP com o DAAE. A parceria é coordenada pela professora Luisa Fernanda Ribeiro Reis, do Departamento de Hidráulica e Saneamento (SHS) da EESC, que é também orientadora da aluna. “A ideia do convênio é que eles cedam os dados dos sistemas deles para nós e, assim que produzimos resultados, disponibilizamos para que eles utilizem”, relata a professora.

O método se baseia na aplicação de técnicas de aprendizado de máquina usando os dados obtidos continuamente na rede. Para obter os dados da pressão da água nas tubulações, Maria instalou, com a ajuda do DAAE, nove sensores em diferentes pontos da cidade: Jardim Panorama, Vila Suconasa, Vila Melhado, Vila Normanda, Jardim Nova Época, Jardim Residencial Água Branca, Yolanda Ópice e Jardim Paulista. Todos fazem parte do setor Martinez, que abastece cerca de 18 mil habitantes.

Os sensores foram instalados especialmente para a pesquisa de Maria. “Foram feitas adaptações simples do ponto de vista técnico. Foram construídos pelo DAAE nove poços de visita e, dentro deles, nas redes, foram adaptados registros que permitem a conexão dos sensores de pressão”, explica Fernando Lourencetti, gerente de manutenção elétrica e mecânica do DAAE.

Os valores de pressão continuamente medidos constituem o banco de dados que é necessário para o modelo, e que se atualiza semanalmente durante a atual etapa do estudo.“Os sensores de pressão têm memória interna e medem os valores continuamente, registrando os valores a cada dois minutos. Eles conseguem armazenar mais ou menos uma semana de dados. Por isso, toda semana eu venho para Araraquara para transferir os dados para o computador”, conta Maria. A ideia é que, no futuro, essa tarefa seja automatizada.

As informações recolhidas são levadas de volta para São Carlos e analisadas pela aluna com a ajuda de ferramentas computacionais propostas pelo professor Rodrigo Mello, do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP e pesquisador do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI). “A minha parte é contribuir com a modelagem dos dados que a Maria obtém em Araraquara. Cada sensor produz uma série temporal, e essas séries são usadas para montar o modelo que pode detectar momentos em que há ou não o inicio de um vazamento”, esclarece Rodrigo.

Durante a análise dos dados, surgem inicialmente, na tela do computador, gráficos de pressão ao longo do tempo. Uma diminuição da pressão é, possivelmente, um indicativo de vazamento. Mas nem sempre é assim. A diminuição pode ter sido provocada por motivos diferentes ou também ficar mascarada pelas variações normais na rede. Por isso, a função do modelo matemático é distinguir as variações que de fato correspondem a um vazamento das variações que não correspondem. “Nós temos que encontrar limiares para indicar o que é normal e o que não é normal. Um dos componentes da série temporal permite essa análise com uma precisão maior”, conta o pesquisador.

O estudo ainda está em estágio de desenvolvimento, mas Maria já espera que o método, quando finalizado, possa ser usado em qualquer rede de abastecimento de água. “O objetivo do doutorado é criar o método. O que estamos fazendo em parceria com o DAAE é um estudo piloto para obter os dados e desenvolver esse método. Mas o objetivo é que a metodologia fique aberta, disponível para quem quiser implementá-la não só na cidade de Araraquara, mas no Brasil e no mundo todo”, frisa. Para o futuro, a ideia é que os sensores sejam interligados online com o sistema do DAAE e avisem, em tempo real, quando há a suspeita do início de um vazamento, o que diminuiria drasticamente o tempo de reparação do problema e o consequente desperdício de água.

Para Fernando, a pesquisa pode ajudar muito o setor de perdas do DAAE a diminuir a quantidade de água desperdiçada. “Atualmente, com as perdas em torno de 40%, há a necessidade de se buscar novas alternativas, novas tecnologias para baixar esse número. Com essa pesquisa, será possível buscar as perdas de uma forma muito mais rápida do que a usada atualmente”, finaliza.

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Professor da Universidade do Kansas visita o DCTA

Z. J. Wang fará palestra no ITA na próxima semana 

Na próxima segunda-feira (21), o professor Z. J. Wang, da Universidade do Kansas, nos Estados Unidos, ministrará uma palestra no Instituto de Tecnologia Aeronáutica (ITA), um dos institutos do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA), em São José dos Campos.

A palestra “Subgrid Scale Models for Large Eddy Simulations Using Discontinuous High-Order Methods” será realizada às 14h no Auditório Armel Picquenard, no prédio da Divisão de Engenharia Civil do ITA. Mais informações estão disponíveis no resumo da palestra.

Wang vem ao Brasil pelo programa Pesquisador Visitante Especial, do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), com o auxílio do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI).

O pesquisador é doutor pela Universidade de Glasgow, na Escócia, e, atualmente, preside o setor de Engenharia Aeroespacial da Escola de Engenharia da Universidade do Kansas. Mais informações sobre Wang podem ser encontradas no site da universidade.

A palestra é gratuita e não é necessário fazer inscrição.

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Aluno alemão visita a USP em São Carlos

Estudante de doutorado será co-orientado por pesquisador do CeMEAI

Desde o último mês de outubro, o doutorando Tim Kittel, do Instituto de Pesquisas de Impactos Climáticos de Potsdam (PIK), da Alemanha, está em São Carlos. O estudante vai passar quatro meses no Brasil e desenvolverá sua tese ao lado do professor Francisco Rodrigues, do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, que é pesquisador do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI).

Kittel veio estudar a modelagem de clima. “A modelagem de clima é feita da seguinte maneira: coletamos dados de temperatura e pressão do mundo todo, construímos uma rede e analisamos como ela se comporta ao longo do tempo. Assim, podemos prever como os efeitos meteorológicos variam e afetam a estrutura da rede”, explica Rodrigues.

A sincronização de osciladores também é objeto de estudo dos pesquisadores. “Se você tem osciladores que estão sincronizados e são acoplados, você pode analisar como o padrão de acoplamento muda o nível de sincronização. Isso pode ser aplicado, por exemplo, em uma rede de transmissão de energia elétrica. Você pode usar mecanismos para que, nessa rede, ocorra o mínimo de falhas possível”, finaliza o pesquisador do CeMEAI.

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A matemática que soluciona problemas da indústria de cosméticos

Pesquisadora do CeMEAI orientou projeto na área

O tema surgiu por acaso. O projeto, intitulado “Revisão da Malha Logística em uma empresa se Cosméticos”, foi desenvolvido pelo Engenheiro de Produção Eduardo Maroco Neto, recém-formado pela POLI/USP, junto à pesquisadora do CeMEAI Débora Ronconi.

Eduardo fazia um estágio na área de marketing em uma grande empresa do ramo e aproveitou para conversar com funcionários e ver possíveis abordagens para o estudo. A ideia inicial era fazer algo na área de operações dentro da fábrica.  Porém, na logística, depois de ter acesso a dados e analisar resultados, percebeu que a indústria tinha um problema na entrega dos produtos. A demora acabava suprimindo um potencial de crescimento de receita.

Autorizado pela empresa - desde que mantivesse a maior parte dos dados em sigilo – Eduardo passou a pesquisar soluções. “Usei técnicas de pesquisa operacional para decidir entre avançar ou não o estoque de algumas lojas que eles tinham, para fazer com que o produto estivesse mais próximo dos consumidores e para ver se, com isso, a receita aumentava”, explica Eduardo. A empresa tem 24 lojas em vários estados brasileiros. Junto a Débora, o aluno construiu um modelo matemático que levou em conta duas restrições: a demanda de cada estado e a capacidade das lojas de receber o aumento de estoque.  “Com o resultado que a gente obteve, valia a pena avançar o estoque em 14 das 24 lojas. Isso geraria um aumento de caixa de 7% para a empresa. O novo modelo também mostrou que a entrega era feita em apenas 8,9% do volume total da empresa. Então, era possível de ser expandido em até 11 vezes e a empresa ainda seria capaz de suportar”, complementa Eduardo.

Foi feito um projeto-piloto pra saber se a redução do tempo de entrega alterava a receita da fábrica de cosméticos. Foi concluído que era possível diminuir em até seis dias o prazo para o recebimento do produto, aumentando em cerca de 38% a receita. Mas, para ter esse lucro adicional, investimentos seriam necessários. O estudo avançou para a contabilidade. Eram 14 lojas e o investimento deveria ser da ordem de 12 milhões de reais. “Só que a empresa me disse que só tinha três milhões de reais por semestre. Uma análise de payback tornou possível saber em quais lojas o investimento deveria ser feito primeiramente, não excedendo o valor semestral estipulado. Foram selecionadas as unidades que tinham tempo de retorno menor", conta.

Para as lojas que receberiam avanço de estoque, a pesquisa também analisou a viabilidade de fazer um segundo pavimento no prédio ou comprar um terreno vizinho a ele. E o quanto valia a pena gastar em um investimento vertical ou na aquisição do terreno, com pagamento de três a cinco anos para cada uma das 14 lojas.  

Eduardo ressalta que o trabalho ficou até melhor do que o esperado e que foram seis meses intensivos de relacionamento direto com a empresa. Ele não imaginava chegar a um nível tão detalhado de soluções. O modelo de estoque desenvolvido pode ser aplicado em outras fábricas de outros setores. Ele acredita que a metodologia empregada para a resolução do problema ficará como um legado para a empresa, que nunca tinha utilizado essa abordagem nas decisões estratégicas.  “Uma coisa que eu acredito que tenha ficado de legado para a empresa foi uma mudança de visão, porque eles não levavam em consideração a otimização do modelo para a análise de sensibilidade. Eles usavam variações de cenários e viam qual era o melhor. Isso, a partir de agora, está fora de cogitação”, conclui o recém-formado.

Sobre o CeMEAI

O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP. O CeMEAI é especialmente adaptado e estruturado para promover o uso de ciências matemáticas (em particular matemática aplicada, estatística e ciência da computação) como um recurso industrial.

As atividades do Centro são realizadas dentro de um ambiente interdisciplinar, enfatizando-se a transferência de tecnologia e a educação e difusão do conhecimento para as aplicações industriais e governamentais. As atividades são desenvolvidas nas áreas de Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Modelagem de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software. 

Além do ICMC, o CEPID-CeMEAI conta com outras seis instituições associadas: o Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos (CCET-UFSCar); o Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica da Universidade Estadual de Campinas (IMECC-UNICAMP); o Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (IBILCE-UNESP); a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (FCT-UNESP); o Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE); e o Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP).

Assessoria CEPID-CeMEAI

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Software livre traz novidades nas simulações de dinâmica molecular

Packmol foi desenvolvido por pesquisadores do CeMEAI

Um programa de computador desenvolvido por pesquisadores do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI) e do Centro de Pesquisa em Engenharia e Ciências Computacionais (CCES) criou novas perspectivas para a área das simulações de dinâmica molecular. Desde 2005, o Packmol facilita a vida de quem precisa simular o comportamento de moléculas em ambientes complexos.

“As simulações servem para entender como as moléculas funcionam, com resolução atômica. É como se déssemos um zoom em qualquer objeto: vemos todas essas moléculas, átomo por átomo, e entendemos quais são suas propriedades”, conta o professor Leandro Martínez, do Instituto de Química da Unicamp.

Leandro desenvolveu o Packmol ao lado de seu pai, José Mario Martínez, que é professor do Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica (IMECC), também da Unicamp, e de Ernesto Birgin, do Instituto de Matemática e Estatística (IME) da USP em São Paulo. José Mario e Ernesto, que são pesquisadores do CeMEAI, foram responsáveis pelos métodos matemáticos do programa, cuja grande inovação é a facilidade de dispor as moléculas para dar início a simulações de sistemas complicados.

“Estamos acostumados a ouvir que é possível prever a trajetória de planetas ao longo do tempo se soubermos a posição inicial dos planetas e como eles interagem entre si. O que a gente faz numa simulação de dinâmica molecular é exatamente a mesma coisa. Precisamos saber as posições iniciais das moléculas e como elas se comportam, e o Packmol cria a posição espacial de todos os átomos no espaço”, esclarece Leandro.

“Basicamente, para isso, resolvemos problemas de empacotamento. Antes do Packmol, o início das simulações de dinâmica molecular era feito manualmente. O pesquisador ficava na frente do computador colocando as moléculas e tentando satisfazer uma série de restrições. O Packmol automatizou essa tarefa”, resume Ernesto.

Para desenvolver os modelos matemáticos, Leandro, José Mario e Ernesto encararam o problema físico-químico, que envolve as moléculas, como um problema de empacotamento. Empacotar é um problema de otimização, a área de especialidade de José Mario e Ernesto na matemática.

“Você empacota quando faz as malas para uma viagem, porque você coloca objetos dentro da mala de uma maneira que eles caibam. Se você empacota mal, os objetos não cabem”, explica José Mario.

O programa é resultado da integração entre as áreas da matemática, representada por José Mario e Ernesto, e da físico-química, na qual trabalha Leandro, que também é pesquisador do CCES. “Essas colaborações que a gente tem com a matemática são importantes, porque correlacionam o nosso trabalho, que é de bioquímica computacional, com a parte de otimização, de matemática, que está relacionada ao CeMEAI”, relata Leandro.

Os artigos científicos referentes ao Packmol têm recebido muitas citações. O primeiro deles, de 2003, tem em torno de 150. O mais divulgado, de 2009, foi citado cerca de 500 vezes. 

O Packmol é distribuído na forma de software livre e, nos dez anos de existência, já foi baixado cerca de 14 mil vezes por pesquisadores de mais de 100 países. O download é grátis e pode ser feito no site do programa.

Sobre o CeMEAI

O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP. O CeMEAI é especialmente adaptado e estruturado para promover o uso de ciências matemáticas (em particular matemática aplicada, estatística e ciência da computação) como um recurso industrial.

As atividades do Centro são realizadas dentro de um ambiente interdisciplinar, enfatizando-se a transferência de tecnologia e a educação e difusão do conhecimento para as aplicações industriais e governamentais. As atividades são desenvolvidas nas áreas de Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Modelagem de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software.

Além do ICMC, o CEPID-CeMEAI conta com outras seis instituições associadas: o Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos (CCET-UFSCar); o Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica da Universidade Estadual de Campinas (IMECC-UNICAMP); o Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (IBILCE-UNESP); a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (FCT-UNESP); o Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE); e o Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP).

Leonardo Zacarin - Assessoria CEPID-CeMEAI

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Mestrado Profissional do CeMEAI tem novo coordenador

Professor Luis Gustavo Nonato fica na função até 2017

Desde o último dia 23 de novembro, o professor Luis Gustavo Nonato, do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP em São Carlos, é o novo coordenador do Mestrado Profissional em Matemática, Estatística e Computação Aplicadas à Indústria (MECAI), programa ligado ao Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI). Após eleição realizada pela comissão coordenadora do programa, Nonato foi o escolhido para suceder o professor Antonio Castelo Filho.

O MECAI é o primeiro mestrado profissional do país que aborda, de forma abrangente, áreas específicas da matemática, estatística e computação aplicadas à indústria. O objetivo é melhorar a formação dos profissionais e atender à demanda da indústria para proporcionar um avanço em geração de produtos ou aplicação de métodos inovadores, para que as empresas se tornem mais competitivas nacional e internacionalmente. “Nós queremos identificar, no mercado, quais são as carências de profissionais, para que a gente dê o treinamento adequado”, declara o professor Nonato.

Atualmente, o MECAI conta com duas ênfases ativas: uma voltada para o mercado financeiro e a outra voltada à ciência dos dados. Nonato quer expandir o programa com o fechamento de novos convênios. “O que eu pretendo fazer é uma divulgação mais intensa do mestrado profissional, tentando fomentar parcerias que sejam mais duradouras com empresas e outros setores, como a área médica, a área industrial e até na indústria agrícola”, explica.

O mandato tem duração de dois anos e termina em novembro de 2017. Neste período, a professora Ellen Francine Barbosa será a suplente de Nonato na coordenação do MECAI.

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O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP. O CeMEAI é especialmente adaptado e estruturado para promover o uso de ciências matemáticas (em particular matemática aplicada, estatística e ciência da computação) como um recurso industrial.

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Além do ICMC, o CEPID-CeMEAI conta com outras seis instituições associadas: o Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos (CCET-UFSCar); o Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica da Universidade Estadual de Campinas (IMECC-UNICAMP); o Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (IBILCE-UNESP); a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (FCT-UNESP); o Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE); e o Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP).

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