Utilizando uma heurística GRASP para o problema de rotação de culturas

Abstract

O Brasil é conhecido por seu histórico agrícola devido aos seus solos férteis, climas favoráveis à plantação e relevos propícios. Um dos focos centrais na produção vegetal, discutidos ultimamente, são medidas que visam um planejamento sustentável e ecológico, tendo em vista a degradação ambiental ocorrida nos últimos anos. A rotação de culturas é uma técnica que consiste em alternar as culturas em uma mesma área de plantio em épocas diferentes. Cada cultura possui uma determinada época em que o seu cultivo pode ser realizado e com isso, diversas culturas podem ser plantadas em um mesmo local, evitando assim o desgaste do solo. A área em que as espécies podem ser cultivadas é divido em lotes, tal que, cada lote recebe uma cultura vegetal naquele determinado período. Cada cultura tem um valor de venda que depende da época a ser plantada e colhida. As Culturas são organizadas em famílias (devido as características comuns) e não podem ser plantadas em períodos consecutivos e em lotes adjacentes. A Rotação de Culturas tem ganhado destaque na literatura, pois é um meio de produção cujos princípios práticos viabilizam uma agricultura ecológica e produtiva. Esta prática, uma vez bem conduzida pelos agricultores rurais, traz inúmeros benefícios, tais como o controle biológico de pragas e de plantas daninhas, diminuindo a ação de pesticidas prejudiciais ao homem e ao meio ambiente e medidas de recuperação do solo, possibilitando sua maior fertilidade. O objetivo deste trabalho é propor e implementar uma heurística para simular a rotação de culturas, de tal modo que o agricultor possa planejar as culturas a serem plantadas em cada época e em cada lote ao longo do(s) ano(s), visando obter o lucro máximo. A heurística proposta utiliza meta-heurística Greedy Randomized Adaptive Search Procedures (GRASP). É um método iterativo que possui duas fases. A primeira fase gera uma solução inicial e a partir desta, na segunda fase, são realizadas buscas locais com o objetivo de melhorar a solução encontrada. No final, o método proposto é comparado com outros métodos encontrados na literatura. Os resultados obtidos neste estudo podem auxiliar os agricultores a aproveitarem melhor o seu solo, área de plantio, evitando o desgaste do mesmo, realizando a produção de uma variedade maior de culturas, aumentando sua produção e renda.