dissertação

Planejamento otimizado da colheita florestal: modelagem para projeção de sortimentos da indústria e agendamento sequencial da colheita

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Arquivo retido a pedido da autoria, até março de 2027.

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Coorientadores

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Universidade Federal de Lavras

Faculdade, Instituto ou Escola

Escola de Ciências Agrárias de Lavras (ESAL)

Departamento

Departamento de Ciências Florestais (DCF-UFLA)

Programa de Pós-Graduação

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal

Agência de fomento

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)

Tipo de impacto

Sociais
Tecnológico
Econômicos

Áreas Temáticas da Extenção

Meio ambiente
Tecnologia e produção
Trabalho

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

ODS 8: Trabalho decente e crescimento econômico
ODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura
ODS 12: Consumo e produção responsáveis
ODS 13: Ação contra a mudança global do clima

Dados abertos

Resumo

O planejamento da colheita florestal alinhado à produção industrial é fundamental para otimizar o uso dos recursos madeireiros, reduzir perdas econômicas e aumentar a rentabilidade das empresas florestais. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo integrar duas abordagens principais do manejo e gestão da colheita: (i) a modelagem da distribuição diamétrica para projeção volumétrica dos sortimentos e (ii) a otimização do agendamento sequencial da colheita por meio da programação matemática da pesquisa operacional. Na primeira etapa, foram comparados dois métodos de ajuste da função densidade de probabilidade Weibull com três parâmetros (3P): máxima verossimilhança (MLE) e momentos (MM), combinados a dois métodos de projeção: Predição dos Parâmetros (PPM) e Recuperação dos Parâmetros (PRM), originando assim, quatro fluxos (F) da projeção diamétrica. Na segunda etapa, desenvolveu-se um modelo Programação Linear Inteira (PLI), integrando restrições de Regulação da produção (R) com restrições de Sequenciamento do corte (S) para maximizar o Valor Presente Líquido (VPL). Na seção de modelagem, as análises da função Weibull incluíram o teste de Kolmogorov-Smirnov em quociente (KSq) e as estatísticas de erro de predição em cada parcela, bem como nas projeções de cada fluxo (F) aplicados à produção final de sortimentos industriais. Já na fase de otimização da colheita, as análises foram realizadas em simulações de três cenários definidos pelasrestrições: C1 (R), C2 (R+S) e C3 (testemunha: padrão da empresa). Para ambos os trabalhos, foram utilizadas informações de plantios comerciais que abastecem uma indústria de desdobro no estado de Alagoas. Os dados foram processados em linguagem R, e a otimização solucionada pelo solver Gurobi. Os resultados indicaram que o método baseado em momentos combinado à projeção de recuperação de parâmetros (F4 = MM + PRM) apresentou a maior precisão estatística dos erros na previsão dos sortimentos industriais. Na idade de corte, o F4 apresentou o melhor resultado tanto para o sortimento de maior valor (0,04%) quanto para o somatório de produtos da serraria I + II (– 7,45%) e volume total (– 9,56%). No âmbito do sequenciamento da colheita, o cenário (C2) apresentou a melhor performance, com aumento de 5,6% no volume de multiprodutos e ganhos de até R$ 750,00 por hectare em relação ao efetuado pela empresa (C3). Conclui-se, portanto, que a combinação do ajuste pelo método MM e projeção PRM aprimoram a prognose volumétrica, e o uso dessas informações no modelo de otimização PLI proposto, constituiu uma abordagem completa e precisa para otimizar o sequenciamento da colheita, ao sincronizar a produção florestal à demanda industrial.

Abstract

The planning of forest harvesting aligned with industrial production is essential to optimize the use of timber resources, reduce economic losses, and increase the profitability of forestry companies. In this context, this study aimed to integrate two main approaches to harvest management and planning: (i) modeling the diameter distribution for volumetric projection of assortments and (ii) optimization of sequential harvest scheduling through mathematical programming in operations research. In the first stage, two fitting methods for the threeparameter (3P) Weibull probability density function were compared: maximum likelihood estimation (MLE) and method of moments (MM), combined with two projection methods: Parameter Prediction Method (PPM) and Parameter Recovery Method (PRM), thereby generating four diameter projection flows (F). In the second stage, a Integer Linear Programming (ILP) model was developed, integrating Production Regulation (R) constraints with Harvest Sequencing (S) constraints to maximize Net Present Value (NPV). In the modeling section, the analyses of the Weibull function included the quotient Kolmogorov–Smirnov test (KSq) and prediction error statistics for each plot, as well as the projections of each flow (F) applied to the final production of industrial assortments. In the harvest optimization phase, analyses were performed through simulations of three scenarios defined by the constraints: C1 (R), C2 (R+S), and C3 (control: company standard). For both parts of the study, information from commercial plantations supplying a sawmilling industry in the state of Alagoas was used. The data were processed in R, and optimization was solved using the Gurobi solver. The results indicated that the moments-based method combined with the parameter recovery projection (F4 = MM + PRM) showed the highest statistical accuracy in predicting industrial assortments. At harvest age, F4 presented the best results for both the highest-value assortment (0.04%) and the sum of products from sawmills I + II (–7.45%) and total volume (–9.56%). In terms of harvest sequencing, scenario C2 showed the best performance, with a 5.6% increase in multiproduct volume and gains of up to R$ 750.00 per hectare compared to the company’s current practice (C3). Therefore, it is concluded that combining MM fitting with PRM projection improves volumetric prognosis, and the use of this information in the proposed ILP optimization model constitutes a complete and accurate approach to optimizing harvest sequencing by synchronizing forest production with industrial demand.

Descrição

Área de concentração

Ciências Florestais

Agência de desenvolvimento

Palavra chave

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Objetivo

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Impacto da pesquisa

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DOI

Citação

SILVA, Nivandilmo Luiz da. Planejamento otimizado da colheita florestal: modelagem para projeção de sortimentos da indústria e agendamento sequencial da colheita. 2026. 127 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Florestal) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.

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