EVALUACIÓN DE TRES TÉCNICAS HEURÍSTICAS PARA RESOLVER UN MODELO DE PLANIFICACIÓN DEL APROVECHAMIENTO EN PLANTACIONES FORESTALES INDUSTRIALES

摘要

Three heuristic algorithms, based on Simulated Annealing, Tabu Search and Genetic Algorithms, were developed in order to solve a problem in forest harvest planning consisting on a cutting sequence for 20 stands, in a planning horizon of seven years, such as to minimize harvest costs and meet the annual demand of wood for a pulpwood mill. With the aim of evaluating the performance of the heuristic techniques and making comparisons, the problem was also solved through a mathematical programming technique (integer binary programming) that permitted to find out the optimal solution for the problem. One hundred runs of each heuristic algorithm were executed and descriptive statistics were calculated for the variables: objective value, relative error with respect to the optimal solution, itera- tion in which the best solution is obtained, and computing time. The three techniques showed a good performance in solving the problem; the efficiency to find the solution was 94.7% with Simulated Annealing, 91.0% with Genetic Algorithms and 86.2 % with Tabu Search. Every heuristic algorithm employed computing times considerably lower than that required for binary integer programming. Due to its capacity to find good solutions in reasonable computing times, heuristic techniques represent a feasible approach for solving forest management planning problems, specially those that are difficult to solve with classical mathematical programming techniques due to their complexity and very long computing times.%Se desarrollaron tres algoritmos heurísticos basados en las técnicas de Recocido Simulado, Búsqueda Tabú y Algoritmos Genéticos, para resolver un problema de planificación del aprovechamiento forestal que consiste en obtener una secuencia de cortas para 20 rodales, en un período de planificación de siete años, tal que los costos de aprovechamiento sean mínimos y se satisfaga la demanda anual de madera de una fábrica de pulpa para papel. A fin de evaluar el desempeño de las técnicas heurísticas utilizadas y hacer comparaciones, el problema también fue resuelto utilizando una técnica de programación matemática (programación entera binaria) que permitió obtener la solución óptima. Se realizaron 100 corridas de los algoritmos heurísticos y se calcularon estadísticas básicas para las variables: valor objetivo, error relativo respecto a la solución óptima, iteración en que se consigue la mejor solución, y tiempo de computación utilizado. Las tres técnicas mostraron buen desempeño para resolver el problema planteado; su efectividad para encontrar la solución fue 94,7% en Recocido Simulado, 91,0% para Algoritmos Genéticos y 86,2% en Búsqueda Tabú. Todos los algoritmos heurísticos emplearon tiempos de computación considerablemente menores que el requerido por la programación entera binaria. Debido a su capacidad para encontrar buenas soluciones en tiempos de computación razonables, las técnicas heurísticas representan un enfoque que puede ser utilizado en la resolución de problemas de planificación forestal, especialmente aquellos difíciles de resolver mediante técnicas de programación matemática clásicas por ser complejos o requerir tiempos de cómputo muy elevados.