Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Teses
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Tipo: Tese
Título: Otimização via simulação aplicada à logística reversa
Autor(es): PINTO, Wesley Gabriel de Mendonça
Primeiro Orientador: MONTEVECHI, José Arnaldo Barra
Resumo: O crescimento dos resíduos elétricos e equipamentos eletroeletrônicos (REEE) impõe desafios econômicos, ambientais e sociais ao planejamento da logística reversa (LR). Este estudo propõe e aplica uma abordagem de Otimização via Simulação (OvS) para apoiar o roteamento e a alocação de frotas em um Problema de roteamento de veículos com frotas heterogêneas, conciliando custo, emissões de CO₂ e quantidade de coleta. O método integra: (i) preparação de dados (matrizes de distâncias, demandas e custos; características dos veículos); (ii) geração de soluções por Algoritmo Genético (GA) multiobjetivo; e (iii) avaliação estocástica em simulação a eventos discretos (FlexSim), sem realizar uma nova otimização. O pilar social foi operacionalizado exclusivamente como quantidade total coletada (kg) e cobertura de atendimento, e há vínculo com “alimentos perecíveis”, ou seja, a cada quilograma coletado, 1 kg de alimento perecível será doado a organizações carentes. Foram avaliados 20 cenários da fronteira não dominada do GA. No Caso 1, que envolveu municípios da Região Metropolitana de São Paulo, um cenário (9) mostrou-se inválido na simulação e não foi considerado na comparação final. Entre os válidos, observaram-se extremos informativos: menor custo de R$ 626,53 (Cenários 13 e 14), com 78,01 kgCO₂ e 7.366,74 kg coletados; menor emissão de 74,24 kgCO₂ (Cenários 8 e 10), ambos com R$ 631,38 e 7.366,74 kg; e maior coleta de 15.979,03 kg (Cenário 20), com R$ 2.137,76 e 270,21 kgCO₂. Em análise por somas ponderadas (normalização min–max), o Cenário 20 destacou-se quando emissão e coleta foram priorizadas conjuntamente, enquanto o Cenário 10 emergiu como solução balanceada (custo baixo, emissão mínima e coleta intermediária). No Caso 2, estruturado com parâmetros distintos de frota, capacidades e matriz de distâncias, buscou-se avaliar a robustez e a escalabilidade do modelo. Os resultados confirmaram que a ferramenta preserva a coerência dos trade-offs identificados no primeiro caso, adaptando-se a condições alternativas de operação sem perda de consistência. A análise comparativa evidenciou que o método é aplicável em realidades operacionais diversas, ampliando seu potencial de uso prático na logística reversa. Conclui-se que a OvS com GA multiobjetivo responde positivamente ao problema: filtra soluções inviáveis, explicita os trade-offs e entrega um portfólio auditável de alternativas para LR de REEE, alinhando metas econômicas, ambientais e de atendimento. O projeto computacional desenvolvido constitui uma base replicável para adoção prática e para futuras extensões.
Abstract: The growth of waste electrical and electronic equipment (WEEE) poses economic, environmental, and social challenges to the planning of reverse logistics (RL). This study proposes and applies a Simulation-based Optimization (OvS) approach to support vehicle routing and fleet allocation in a Heterogeneous Fleet Vehicle Routing Problem (HFVRP), balancing cost, CO₂ emissions, and collection volume. The method integrates: (i) data preparation (distance matrices, demands, and costs, as well as vehicle characteristics); (ii) generation of solutions by a multi-objective Genetic Algorithm (GA); and (iii) stochastic evaluation through discrete-event simulation (FlexSim), without re-optimization. The social dimension was operationalized exclusively as the total collected quantity (kg) and service coverage, with an additional link to “perishable food”: for every kilogram of waste collected, one kilogram of perishable food would be donated to charitable organizations. A total of 20 scenarios from the GA’s non-dominated frontier were evaluated. In Case 1, which involved municipalities of the Metropolitan Region of São Paulo, one scenario (9) proved invalid during simulation and was excluded from the final comparison. Among the valid ones, informative extremes were observed: the lowest cost was R$ 626.53 (Scenarios 13 and 14), with 78.01 kg CO₂ and 7,366.74 kg collected; the lowest emissions were 74.24 kg CO₂ (Scenarios 8 and 10), both with R$ 631.38 and 7,366.74 kg collected; and the largest collection reached 15,979.03 kg (Scenario 20), with a cost of R$ 2,137.76 and 270.21 kg CO₂. In the weighted sum analysis (min–max normalization), Scenario 20 stood out when emissions and collection were jointly prioritized, whereas Scenario 10 emerged as a balanced solution (low cost, minimum emissions, and intermediate collection). In Case 2, designed with distinct fleet parameters, capacities, and distance matrices, the goal was to evaluate the robustness and scalability of the model. The results confirmed that the tool preserved the consistency of the trade-offs identified in the first case, adapting to alternative operational conditions without loss of coherence. The comparative analysis demonstrated that the method is applicable across diverse operational realities, thereby expanding its practical potential in reverse logistics. It is concluded that OvS combined with a multi-objective GA responds positively to the problem: it filters infeasible solutions, makes trade-offs explicit, and delivers an auditable portfolio of alternatives for WEEE reverse logistics, aligning economic, environmental, and service coverage goals. The computational tool developed constitutes a replicable basis for practical adoption and for future extensions.
Palavras-chave: Simulação
Otimização via simulação
Algoritmo genético
Logística reversa
REEE
Multiobjetivo
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IEPG - Instituto de Engenharia de Produção e Gestão
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia de Produção
Citação: PINTO, Wesley Gabriel de Mendonça. Otimização via simulação aplicada à logística reversa. 2025. 171 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Produção) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2025.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4440
Data do documento: 30-Set-2025
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