Revenimento paralelo aplicado ao problema de indexação de ferramentas.

Abstract

A busca por maior eficiência em processos industriais impulsionou a necessidade de otimizar a alocação de ferramentas em máquinas de controle numérico computadorizado (do inglês, computer numerical control, CNC). Nessas máquinas, o trocador automático de ferramentas (do inglês, automatic tool changer, ATC) desempenha um papel essencial, sendo responsável pela troca automatizada das ferramentas na torreta, componente que armazena e organiza as ferramentas utilizadas no processo de usinagem. Essa torreta é composta por slots, posições individuais onde cada ferramenta é alocada. A disposição dessas ferramentas dentro da torreta impacta diretamente o desempenho do ATC, influenciando o tempo necessário para cada troca e, consequentemente, a eficiência operacional. Diante desse cenário, investiga-se o problema de indexação de ferramentas (ou tool indexing problem, TIP), cujo objetivo é definir a melhor configuração de alocação das ferramentas na torreta, buscando minimizar os deslocamentos necessários e reduzir o tempo total de operação. Trata-se de um problema combinatório complexo, normalmente tratado com métodos meta-heurísticos, dada a dificuldade de se obter soluções exatas em larga escala. Para lidar com essa complexidade, o revenimento paralelo (ou parallel tempering, PT) apresenta-se como uma abordagem promissora, fundamentada em técnicas de otimização inspiradas na física estatística. Ao explorar simultaneamente múltiplas soluções, o PT amplia a diversidade da busca, favorece a convergência e reduz a probabilidade de aprisionamento em mínimos locais. Nos experimentos computacionais realizados, o método proposto demonstrou desempenho consistente: em grande parte das instâncias, os resultados obtidos igualaram ou superaram os valores reportados na literatura, com diferenças mínimas nas poucas situações em que o melhor valor não foi atingido. Observou-se também elevada estabilidade entre execuções independentes e tempos de processamento reduzidos, mesmo em instâncias de maior complexidade, preservando a escalabilidade. Esses resultados reforçam o potencial do PT como alternativa robusta e eficiente para o TIP, conciliando qualidade de soluções geradas e baixo custo computacional.