Capes / No contexto atual do setor industrial onde a competitividade é cada vez maior, reduzir as incertezas presentes durante o desenvolvimento de novos produtos se torna essencial. Para isso podem ser utilizados os modelos de referência do PDP (Processo de Desenvolvimento do Produto), os quais visam uma melhoria de projeto, facilitando seu desenvolvimento e reduzindo as incertezas. Alguns segmentos industriais exigem grandes investimentos iniciais para a produção do produto, podendo-se destacar o de injeção polimérica. Neste processo há uma aquisição inicial do molde de injeção, o qual é responsável por grande parcela dos custos finais do produto, sendo este indispensável à realização da etapa. Visto isso, a utilização de ferramentas que propiciem uma redução de incertezas torna-se de grande valia. Uma destas ferramentas é o software CAM, que rotineiramente é utilizado nas fases do projeto detalhado e preparação da produção. Utilizá-lo de maneira não tradicional, em auxílio a estimativa de custos, já nas fases iniciais do PDP pode trazer algumas vantagens ao desenvolvimento do projeto. Com isso busca-se identificar a contribuição do software CAM como ferramenta de auxílio na estimativa de custos para tomada de decisão na fase inicial do processo de desenvolvimento de produtos poliméricos injetados. Para a realização do trabalho, buscou-se avaliar as fases iniciais dos modelos de referência do PDP a fim de identificar as atividades dadas como essenciais ao processo. Com a identificação das fases, foram correlacionadas quais funcionalidades do software CAM auxiliam na realização das atividades na fase inicial do PDP. Com isso propôs-se uma metodologia para estimar os custos de fabricação do molde de injeção para a fase inicial do PDP. Realizou-se então um estudo de caso, variando-se o design do produto, no qual buscou-se identificar a contribuição do software CAM na estimativa dos custos de fabricação. Após a realização do estudo de caso, percebe-se que a ferramenta CAM pode auxiliar na fase inicial do projeto, pois a mesma favorece a seleção do design do produto a ser fabricado, visto que pode-se através do software CAM estimar os tempos e as ferramentas de usinagem necessárias à fabricação do molde de injeção. Nota-se ainda que esta ferramenta favorece a definição do portfólio de produtos através da estimativa dos custos para fabricação do molde. / In the current context of the industrial sector where competitiveness is increasing, reducing the uncertainties present during the development of new products becomes essential. For this reference model of the PDP, which aim to improve the design, facilitating their development and reducing uncertainty can be used. Some industries require large initial investment for the production of the product and may highlight the polymer injection. In this process, there is an initial purchase of injection mold, which is responsible for a large portion of the final cost of the product, which is essential to carry out the step. Seen that the use of tools that may reduce the uncertainties become very valuable. One of these tools is the CAM software, which is routinely used in the stages of detailed design and production preparation. Use it for non-traditional way, aid in the cost estimate, since in the early stages of the PDP can bring some advantages to the project development. Thus, we seek to identify the contribution of CAM software tool to aid in estimating costs for decision-making early in the development process injected polymer products. To conduct the study sought to evaluate the early stages of the reference models of the PDP in order to identify activities as essential given the process. With the identification of the phases of CAM, software features, which assist in performing the activities in the initial phase of the PDP, were correlated. With this proposed a methodology for estimating the costs of manufacturing injection mold for the initial phase of the PDP. Then performed a case study, varying the design of the product, in which we attempted to identify the contribution of CAM software in estimates of manufacturing costs. After the completion of the case study, it can be seen that the CAM tool can assist in the initial design stage, because it favors the selection of the design of the product being manufactured, as it can be through the CAM software to estimate the times and machining tools needed to manufacture the injection mold. Note also that this tool favors the definition of the product portfolio by estimating costs for mold manufacturing.

O objetivo de estudo desta dissertação é o desenvolvimento de um modelo de planejamento agregado da produção que apóie as decisões de nível gerencial e de diretoria das usinas de açúcar e álcool no que tange às variedades de cana colhidas em cada semana, às compras de cana-de-açúcar de terceiros, ao tipo de transporte (próprio ou terceirizado) a se utilizar em cada semana, ao total de cana moída por semana para atendimento da demanda e aos processos (industrial e comercial) que se devem escolher para produzir e comercializar açúcar e álcool. As decisões devem ocorrer em função de preços nos mercados interno, externo e mercado futuro, do fluxo de caixa da empresa, da capacidade da usina para armazenar açúcar e álcool e da possibilidade de uso de estoque de terceiros. As decisões por compra de cana, escolha de processos e venda de produtos são tomadas semanalmente num horizonte móvel de planejamento de 52 semanas, que inclui o tempo de safra no centro-sul do Brasil (meados de março a meados de dezembro, aproximadamente 36 semanas) mais o período de entressafra (aproximadamente 16 semanas, de meados de dezembro a meados de março). A procura por melhores estratégias de comercialização de tal forma a auxiliar a tomada de decisões é uma necessidade constante dos empresários do setor, que muitas vezes são surpreendidos pelas variações de preços de açúcar e álcool no mercado interno, externo e mercado futuro. Na parte comercial, este trabalho utiliza o método Delphi de previsão de preços de açúcar e álcool que balizam as tomadas de decisão no planejamento e controle da produção das usinas de açúcar e álcool. Define-se Hedge como a operação financeira de proteger determinado ativo de uma empresa contra variações inesperadas de preços. Neste trabalho, utiliza-se um modelo de escolha de mix de produto para Hedge vinculado à lucratividade e minimização de risco denominado Modelo de Semi- Variância com análise de cenários de Markowitz. Nas decisões relacionadas com as partes agrícola, industrial e comercial, faz-se uso de um modelo de programação linear inteira mista e para resolvê-lo utiliza-se o software de programação matemática LINGO e suas interfaces com a planilha eletrônica Excel. Nas decisões vinculadas ao mix ótimo para o Hedge em cada semana, faz-se uso de um modelo de programação quadrática resolvido pelo LINGO e suas interfaces com a planilha eletrônica Excel. Um estudo de caso foi realizado numa usina de açúcar e álcool no município de Junqueirópolis (SP) para validar o modelo proposto. / The objective of study this dissertation is to develop a model of aggregate production planning to support the decisions of management and board level of sugar and alcohol plants in regard to varieties of cane harvested each week, purchasing cane of nonsugar, the type of transport (own or outsourced) to use each week, the total cane processed per week for taking care of the demand and processes (industrial and commercial) and that must be chosen to produce and sell sugar and alcohol. Decisions must occur in terms of domestic, foreign and future market prices, the company\'s cash flow and the capacity to store sugar and alcohol and the possibility of using stock to third parties. Decisions about buying cane, choice of processes and products for sale are made in a weekly mobile planning horizon of 52 weeks, which includes the time of harvest in central-southern Brazil (mid-March to mid-December, approximately 36 weeks) plus the off-season (approximately 16 weeks, from mid-December to mid March). The demand for better marketing strategies to help such decision making is a constant need for entrepreneurs in the sector, which are often surprised by the changes in prices of sugar and alcohol in the internal, external and future market. In the commercial part, this study uses the Delphi method of forecasting the price of sugar and alcohol that guides the decision-making in planning and controlling the production of sugar and alcohol plants. Hedging is defined as a financial transaction to protect certain assets of a business against unexpected changes in prices. In this work, it is used a model of choice of product mix for Hedge linked to profitability and minimizing risk named Model of Semi-Variance analysis with scenarios of Markowitz. In decisions related to the agricultural, industrial and commercial parts it is used a type of mixed integer linear programming and to solve it is used the mathematical programming software LINGO and its interface with Excel spreadsheets. In decisions related to the optimal mix for Hedge in each week, is used a quadratic programming model solved by LINGO and its interface with Excel spreadsheets. A case study was conducted in a sugar mill and alcohol in the city of Junqueirópolis (SP) to validate the proposed model.

La thèse est composée de deux parties. La première partie traite de la gestion des qualifications dans l'industrie des semi-conducteurs. La contrainte de qualification définit l'éligibilité d'une machine à processer un produit. La gestion des qualifications nécessite de résoudre un problème d'allocation et d'équilibrage des charges sur des machines parallèles non-identiques et partiellement reconfigurables. Nous avons défini et introduit des indicateurs pour la gestion des qualifications en tenant compte de la capacité des équipements ainsi que la contrainte de regroupements de lots (batching). Plusieurs algorithmes d'équilibrage de charge sont proposés et validés pour le calcul de la charge optimale sur un parc d'équipements. Ce concept est industrialisé au sein de l'entreprise Soitec et fait partie du processus de prise de décision.La deuxième partie de la thèse porte sur la planification de production en boucle fermée. Le processus de fabrication des plaques SOI à Soitec s'appuie sur la Technologie Smart-Cut. En utilisant cette technologie, une des deux matières premières peut être réutilisée à plusieurs reprises pour la fabrication des produits finis. Le couplage de deux lignes de production crée un système manufacturier en boucle fermée. Nous avons proposé un modèle de dimensionnement de lots original pour la planification de production de ce système manufacturier, que nous avons validé avec des données industrielles. En se basant sur le problème industriel, un problème mono-produit et sans contrainte de capacité est défini, analysé et résolu pour une version simplifiée du problème. / In the first part, we take a binding restriction, called qualification, present in semiconductor manufacturing as a lever for increasing flexibility and optimizing capacity utilization. A qualification determines the processing authorization of a product on a machine (like an eligibility constraint). In order to define the best qualification, the production volume should be allocated to parallel non-identical machines which are partially reconfigurable. Capacitated flexibility measures are introduced to define the best qualification which increases machine capacity utilization at most. Batching is another industrial constraint encountered in semiconductor industry. It influences workload balancing and qualification management. Several workload balancing algorithms are proposed to find the optimal workload balance of a workcenter. Variability measures are also proposed to evaluate the workload variability of a workcenter. The second part deals with closed-loop production planning. Soitec uses Smart-Cut Technology to fabricate SOI wafers. Using this technology, one of the two raw materials used to fabricate SOI wafers can be reused several times to make other SOI wafers. However, before coming back to the SOI fabrication line, the used raw material (by-product) must be reworked in another production line. An original closed-loop production planning model adapted to the supply chain specificities of Soitec is proposed, and is validated using industrial data. Based on this industrial model, a single-item uncapacitated closed-loop lot-sizing model is defined, analyzed, and a dynamic programming algorithm is proposed for a simplified version of the problem.

The Master’s thesis deals with production scheduling in an industrial company. It uses the means of artificial intelligence to develop an appropriate production schedule in a generalized Flow-shop Programming problem. This problem can be solved by application which is a result of this thesis and was prepaired with use of the software Matlab 7.1 and its Genetic Algorithm and Direct Search toolbox. There is a part devoted to the use of advanced production systems (APS) and the concept of the operative production planning in praxis as well. The thesis pays attention to various optimization models in production scheduling and supply chain management too.

Tesis por compendio / [ES] Algunos productos se caracterizan por su falta de homogeneidad, lo que significa que productos con diferentes características pueden ser obtenidos de un mismo proceso de producción debido a factores incontrolables como la naturaleza de las materias primas o las condiciones ambientales durante la producción. Hay cuatro aspectos que caracterizan la falta de homogeneidad en el producto: los subtipos homogéneos que se obtienen de un mismo lote de producción, la cantidad de productos que componen cada subtipo, el valor de cada uno de los subtipos, y el estado de los productos. La falta de homogeneidad en el producto dificulta la gestión de los procesos de las empresas y cadenas de suministro en el momento en el que los clientes requieren homogeneidad entre las unidades de producto que adquieren. Un ejemplo de esto se produce en el sector de la cerámica, en el que los clientes requieren que todas las unidades que van a ser ensambladas juntas tengan el mismo color, espesor y calidad por razones estéticas y de seguridad. Otro ejemplo es el extraído del sector agroalimentario, en el que el mercado final requiere productos que cumplan con un tamaño mínimo, un color particular, o sabor en el caso de las frutas. Además, el sector agroalimentario tiene la complejidad añadida producida por el deterioro de los productos a lo largo del tiempo, y la necesidad de los mercados de ofrecer a los clientes productos con una mínima duración tras su venta. En esta Tesis, se define como productos heterogéneos a aquellos productos que se pueden clasificar en subtipos homogéneos con una cantidad variable, mientras que los productos perecederos son aquellos que, además de ser heterogéneos, tienen falta de homogeneidad en su estado. De acuerdo con estos conceptos, el sector cerámico comercializa productos heterogéneos mientras que el sector agroalimentario comercializa productos perecederos. Esta Tesis propone marcos conceptuales y modelos de Investigación Operativa que soporten la gestión de cadenas de suministro con productos heterogéneos y perecederos en la toma de decisiones centralizada y distribuidas relacionadas con los niveles de decisión estratégica, táctica y operativa. El objetivo es mejorar la competitividad, sostenibilidad y flexibilidad de la cadena de suministro para adaptarse a los requerimientos del mercado bajo condiciones de incertidumbre. Para esto, se han propuesto modelos de Investigación Operativa deterministas e inciertos, cuyos resultados se comparan concluyendo que los resultados obtenidos con los modelos inciertos se adaptan mejor al comportamiento real de las cadenas de suministros.Los modelos de Investigación Operativa propuestos han contribuido a tres áreas de investigación: problemas operativos en el sector cerámico, problemas estratégicos en el sector agroalimentario y problemas de planificación en el sector agroalimentario. Las principales novedades en los problemas operativos en el sector cerámico son el modelado de las características de las baldosas cerámicas, la consideración de los requerimientos de homogeneidad entre unidades de diferentes líneas de pedido, y la posibilidad de realizar entregas parciales y entregas con retraso. Esta Tesis contribuye a los problemas estratégicos en el sector agroalimentario al diseñar una cadena de suministro completa de productos agroalimentarios frescos considerando el aspecto perecedero de los productos e integrando decisiones tácticas, y determinando el impacto real que tiene considerar el aspecto perecedero de los productos durante el diseño de la cadena de suministro ... / [CA] Alguns productes es caracteritzen per la seua falta d'homogeneïtat, el que significa que productes amb diferents característiques poden ser obtinguts d'un mateix procés de producció degut a factors incontrolables com la naturalesa de les matèries primeres o les condicions ambientals durant la producció. Hi ha quatre aspectes que caracteritzen la falta d'homogeneïtat en el producte: els subtipus homogenis que s'obtenen d'un mateix lot de producció, la quantitat de productes que componen cada subtipus, el valor de cada un dels subtipus, i l'estat dels productes. La falta d'homogeneïtat en el producte dificulta la gestió dels processos de les empreses i cadenes de subministrament en el moment en què els clients requerixen homogeneïtat entre les unitats de producte que adquirixen. Un exemple d'açò es produïx en el sector de la ceràmica, en el que els clients requerixen que totes les unitats que seran acoblades juntes tinguen el mateix color, grossària i qualitat per raons estètiques i de seguretat. Un altre exemple és l'extret del sector agroalimentari, en el que el mercat final requerix productes que complisquen amb una grandària mínima, un color particular, o sabor en el cas de les fruites. A més, el sector agroalimentari té la complexitat afegida produïda pel deteriorament dels productes al llarg del temps, i la necessitat dels mercats d'oferir als clients productes amb una mínima duració després de la seua venda. En aquesta Tesi, es definix com a productes heterogenis a aquells productes que es poden classificar en subtipus homogenis amb una quantitat variable, mentres que els productes peribles són aquells que, a més de ser heterogenis, tenen falta d'homogeneïtat en el seu estat. D'acord amb aquests conceptes, el sector ceràmic comercialitza productes heterogenis mentres que el sector agroalimentari comercialitza productes peribles. Aquesta Tesi proposa marcs conceptuals i models d'Investigació Operativa que suporten la gestió de cadenes de subministrament amb productes heterogenis i peribles en la presa de decisions centralitzada i distribuïdes relacionades amb els nivells de decisió estratègica, tàctica i operativa. L'objectiu és millorar la competitivitat, sostenibilitat i flexibilitat de la cadena de subministrament per adaptar-se als requeriments del mercat sota condicions d'incertesa. Per a açò, s'han proposat models d'Investigació Operativa deterministes i incerts, els resultats es comparen concloent que els resultats obtinguts amb els models incerts s'adapten millor al comportament real de les cadenes de subministraments. Els models d'Investigació Operativa proposats han contribuït a tres àrees d'investigació: problemes operatius en el sector ceràmic, problemes estratègics en el sector agroalimentari i problemes de planificació en el sector agroalimentari. Les principals novetats en els problemes operatius en el sector ceràmic són el modelatge de les característiques de les rajoles ceràmiques, la consideració dels requeriments d'homogeneïtat entre unitats de diferents línies de comanda, i la possibilitat de realitzar lliuraments parcials i lliuraments amb retard. Aquesta Tesi contribueix als problemes estratègics en el sector agroalimentari al dissenyar una cadena de subministrament completa de productes agroalimentaris frescos considerant l'aspecte perible dels productes, integrant decisions tàctiques, i determinant l'impacte real que té considerar l'aspecte perible dels productes durant el disseny de la cadena de subministrament ... / [EN] Some products are characterised by their lack of homogeneity, what means that products with different characteristics can be obtained from the same production process due to uncontrollable factors such as the nature of raw materials or the environmental conditions during production. There are four aspects that characterize the lack of homogeneity in the product: the homogeneous subtypes to be obtained from a production lot, the quantity of products that belong to each subtype, the value related to each of the subtypes and the state of the products. The lack of homogeneity in the product hinders the management of the supply chain or company's processes at the time customers require the homogeneity among the acquired units of product. An example of this is produced in the ceramic tile sector, in which customers need all acquired ceramic tiles that are going to be jointly assembled to have the same colour, thickness and quality for aesthetic and safety reasons. Another example is the extracted from the agri-food sector, in which final markets require products that meet some characteristics such as a minimum size, a particular colour or flavour in the case of fruits. In addition, the agri-food sector has the added complexity produced by the deterioration of products over time, and the need of markets to offer to end consumers products with a minimum durability after sale. In this Thesis, heterogeneous products are defined as products for which different subtypes can be obtained in a variable quantity while perishable products are those that, apart from being heterogeneous, have a lack of homogeneity in their state. According to these concepts, ceramic sectors would commercialize heterogeneous products while the agri-food sector would do so with perishable products. This Thesis proposes conceptual frameworks and Operations Research models to support the management of supply chains with heterogeneous and perishable products in centralized and distributed decision-making processes related to strategic, tactical and operative decisional levels. The objective is to improve the supply chain competitiveness, sustainability and flexibility to adapt to market requirements under uncertain conditions. For this, both deterministic and uncertain Operations Research models have been proposed, whose results are compared concluding that results obtained with uncertain models better fit with the behaviour of real supply chains. The proposed Operations Research models have contributed to three research areas: operational problems in the ceramic sector, strategic problems in the agri-food sector and planning problems in the agri-food sector. Main novelties in the ceramic operational problems are the modelling of the characteristics of ceramic tile products, the consideration of homogeneity requirements between units from different order lines, and the possibility of making partial deliveries and delayed deliveries. This Thesis contributes to strategic problems in agri-food products by designing an entire fresh agri-food supply chain considering the perishability of products and integrating tactical decisions, and by determining the real impact that considering the products' perishability has on the supply chain design process ... / This Thesis has been developed in the Research Centre of Management and Production Engineering (CIGIP, for its acronym in Spanish “Centro de Investigación en Gestión e Ingeniería de Producción”) of the Universitat Politècnica de València with the support of the predoctoral grant Programme of Formation of University Professors (FPU, for its acronym in Spanish “Formación de Profesorado Universitario”) from the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities (Ref. FPU15/03595). The supervisors of this Thesis are Dr. Angel Ortiz, and Dra. María del Mar Alemany Diaz that are Professors in the Research Centre of Management and Production Engineering (CIGIP) of the Universitat Politècnica de València. The FPU grant has been endorsed by the supervisor Dr. Ángel Ortiz. This Thesis has also been supported by the project ‘RUC-APS: Enhancing and implementing Knowledge based ICT solutions within high Risk and Uncertain Conditions for Agriculture Production Systems’ (Ref. 691249) funded by the EU under its funding scheme H2020-MSCA-RISE-2015, the project ‘Methods and models for operations planning and order management in supply chains characterised by uncertainty in production due to the lack of product uniformity’ (PLANGES-FHP) (Ref. DPI2011- 23597) funded by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness. The projects RUC-APS and PLANGES-FHP have been led by the one of the supervisors of this Thesis Dr. María del Mar Eva Alemany. In order to obtain the international mention for this Thesis, three months of research stages have been made in the research agency Agenzia Lucana di Sviluppo e di Innovazione in Agricoltora, located in Metaponto (Italy) / Esteso Álvarez, A. (2020). Operations research models for the management of supply chains of perishable and heterogeneous products in uncertain contexts. Application to the agri-food and ceramic sectors [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/141099 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] La optimización en las empresas manufactureras es especialmente importante, debido a las grandes inversiones que realizan, ya que a veces estas inversiones no obtienen el rendimiento esperado porque los márgenes de beneficio de los productos son muy ajustados. Por ello, las empresas tratan de maximizar el uso de los recursos productivos y financieros minimizando el tiempo perdido y, al mismo tiempo, mejorando los flujos de los procesos y satisfaciendo las necesidades del mercado. El proceso de planificación es una actividad crítica para las empresas. Esta tarea implica grandes retos debido a los cambios del mercado, las alteraciones en los procesos de producción dentro de la empresa y en la cadena de suministro, y los cambios en la legislación, entre otros. La planificación del aprovisionamiento, la producción y la distribución desempeña un papel fundamental en el rendimiento de las empresas manufactureras, ya que una planificación ineficaz de los proveedores, los procesos de producción y los sistemas de distribución contribuye a aumentar los costes de los productos, a alargar los plazos de entrega y a reducir los beneficios. La planificación eficaz es un proceso complejo que abarca una amplia gama de actividades para garantizar que los equipos, los materiales y los recursos humanos estén disponibles en el momento y el lugar adecuados. Motivados por la complejidad de la planificación en las empresas manufactureras, esta tesis estudia y desarrolla herramientas cuantitativas para ayudar a los planificadores en los procesos de la planificación del aprovisionamiento, producción y distribución. Desde esta perspectiva, se proponen modelos realistas y métodos eficientes para apoyar la toma de decisiones en las empresas industriales, principalmente en las pequeñas y medianas empresas (PYMES). Las aportaciones de esta tesis suponen un avance científico basado en una exhaustiva revisión bibliográfica sobre la planificación del aprovisionamiento, la producción y la distribución que ayuda a comprender los principales modelos y algoritmos utilizados para resolver estos planes, y pone en relieve las tendencias y las futuras direcciones de investigación. También proporciona un marco holístico para caracterizar los modelos y algoritmos centrándose en la planificación de la producción, la programación y la secuenciación. Esta tesis también propone una herramienta de apoyo a la decisión para seleccionar un algoritmo o método de solución para resolver problemas concretos de la planificación del aprovisionamiento, producción y distribución en función de su complejidad, lo que permite a los planificadores no duplicar esfuerzos de modelización o programación de técnicas de solución. Por último, se desarrollan nuevos modelos matemáticos y enfoques de solución de última generación, como los algoritmos matheurísticos, que combinan la programación matemática y las técnicas metaheurísticas. Los nuevos modelos y algoritmos comprenden mejoras en términos de rendimiento computacional, e incluyen características realistas de los problemas del mundo real a los que se enfrentan las empresas de fabricación. Los modelos matemáticos han sido validados con un caso de una importante empresa del sector de la automoción en España, lo que ha permitido evaluar la relevancia práctica de estos novedosos modelos utilizando instancias de gran tamaño, similares a las existentes en la empresa objeto de estudio. Además, los algoritmos matheurísticos han sido probados utilizando herramientas libres y de código abierto. Esto también contribuye a la práctica de la investigación operativa, y proporciona una visión de cómo desplegar estos métodos de solución y el tiempo de cálculo y rendimiento de la brecha que se puede obtener mediante el uso de software libre o de código abierto. / [CA] L'optimització a les empreses manufactureres és especialment important, a causa de les grans inversions que realitzen, ja que de vegades aquestes inversions no obtenen el rendiment esperat perquè els marges de benefici dels productes són molt ajustats. Per això, les empreses intenten maximitzar l'ús dels recursos productius i financers minimitzant el temps perdut i, alhora, millorant els fluxos dels processos i satisfent les necessitats del mercat. El procés de planificació és una activitat crítica per a les empreses. Aquesta tasca implica grans reptes a causa dels canvis del mercat, les alteracions en els processos de producció dins de l'empresa i la cadena de subministrament, i els canvis en la legislació, entre altres. La planificació de l'aprovisionament, la producció i la distribució té un paper fonamental en el rendiment de les empreses manufactureres, ja que una planificació ineficaç dels proveïdors, els processos de producció i els sistemes de distribució contribueix a augmentar els costos dels productes, allargar els terminis de lliurament i reduir els beneficis. La planificació eficaç és un procés complex que abasta una àmplia gamma d'activitats per garantir que els equips, els materials i els recursos humans estiguen disponibles al moment i al lloc adequats. Motivats per la complexitat de la planificació a les empreses manufactureres, aquesta tesi estudia i desenvolupa eines quantitatives per ajudar als planificadors en els processos de la planificació de l'aprovisionament, producció i distribució. Des d'aquesta perspectiva, es proposen models realistes i mètodes eficients per donar suport a la presa de decisions a les empreses industrials, principalment a les petites i mitjanes empreses (PIMES). Les aportacions d'aquesta tesi suposen un avenç científic basat en una exhaustiva revisió bibliogràfica sobre la planificació de l'aprovisionament, la producció i la distribució que ajuda a comprendre els principals models i algorismes utilitzats per resoldre aquests plans, i posa de relleu les tendències i les futures direccions de recerca. També proporciona un marc holístic per caracteritzar els models i algorismes centrant-se en la planificació de la producció, la programació i la seqüenciació. Aquesta tesi també proposa una eina de suport a la decisió per seleccionar un algorisme o mètode de solució per resoldre problemes concrets de la planificació de l'aprovisionament, producció i distribució en funció de la seua complexitat, cosa que permet als planificadors no duplicar esforços de modelització o programació de tècniques de solució. Finalment, es desenvolupen nous models matemàtics i enfocaments de solució d'última generació, com ara els algoritmes matheurístics, que combinen la programació matemàtica i les tècniques metaheurístiques. Els nous models i algoritmes comprenen millores en termes de rendiment computacional, i inclouen característiques realistes dels problemes del món real a què s'enfronten les empreses de fabricació. Els models matemàtics han estat validats amb un cas d'una important empresa del sector de l'automoció a Espanya, cosa que ha permés avaluar la rellevància pràctica d'aquests nous models utilitzant instàncies grans, similars a les existents a l'empresa objecte d'estudi. A més, els algorismes matheurístics han estat provats utilitzant eines lliures i de codi obert. Això també contribueix a la pràctica de la investigació operativa, i proporciona una visió de com desplegar aquests mètodes de solució i el temps de càlcul i rendiment de la bretxa que es pot obtindre mitjançant l'ús de programari lliure o de codi obert. / [EN] Optimisation in manufacturing companies is especially important, due to the large investments they make, as sometimes these investments do not obtain the expected return because the profit margins of products are very tight. Therefore, companies seek to maximise the use of productive and financial resources by minimising lost time and, at the same time, improving process flows while meeting market needs. The planning process is a critical activity for companies. This task involves great challenges due to market changes, alterations in production processes within the company and in the supply chain, and changes in legislation, among others. Planning of replenishment, production and distribution plays a critical role in the performance of manufacturing companies because ineffective planning of suppliers, production processes and distribution systems contributes to higher product costs, longer lead times and less profits. Effective planning is a complex process that encompasses a wide range of activities to ensure that equipment, materials and human resources are available in the right time and the right place. Motivated by the complexity of planning in manufacturing companies, this thesis studies and develops quantitative tools to help planners in the replenishment, production and delivery planning processes. From this perspective, realistic models and efficient methods are proposed to support decision making in industrial companies, mainly in small- and medium-sized enterprises (SMEs). The contributions of this thesis represent a scientific breakthrough based on a comprehensive literature review about replenishment, production and distribution planning that helps to understand the main models and algorithms used to solve these plans, and highlights trends and future research directions. It also provides a holistic framework to characterise models and algorithms by focusing on production planning, scheduling and sequencing. This thesis also proposes a decision support tool for selecting an algorithm or solution method to solve concrete replenishment, production and distribution planning problems according to their complexity, which allows planners to not duplicate efforts modelling or programming solution techniques. Finally, new state-of-the-art mathematical models and solution approaches are developed, such as matheuristic algorithms, which combine mathematical programming and metaheuristic techniques. The new models and algorithms comprise improvements in computational performance terms, and include realistic features of real-world problems faced by manufacturing companies. The mathematical models have been validated with a case of an important company in the automotive sector in Spain, which allowed to evaluate the practical relevance of these novel models using large instances, similarly to those existing in the company under study. In addition, the matheuristic algorithms have been tested using free and open-source tools. This also helps to contribute to the practice of operations research, and provides insight into how to deploy these solution methods and the computational time and gap performance that can be obtained by using free or open-source software. / This work would not have been possible without the following funding sources: Conselleria de Educación, Investigación, Cultura y Deporte, Generalitat Valenciana for hiring predoctoral research staff with Grant (ACIF/2018/170) and the European Social Fund with the Grant Operational Programme of FSE 2014-2020. Conselleria de Educación, Investigación, Cultura y Deporte, Generalitat Valenciana for predoctoral contract students to stay in research centers outside the research centers outside the Valencian Community (BEFPI/2021/040) and the European Social Fund. / Guzmán Ortiz, BE. (2022). Models and Algorithms for the Optimisation of Replenishment, Production and Distribution Plans in Industrial Enterprises [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/187461 / Compendio

[EN] In this Thesis, we analyze an industry type that has two basic features: Its products are distributed in a geographic level and it reuses material after that is consumed to made new products. Because of these features, it represents a logistics challenge. This kind of supply chains is characterized also by having various stages that permit to carry the products from facility plants to the final customer. First, it is analyzed the supply chain structure, from production, in facility plants to the final customer by retailers, downstream; and from the customer, when returnable materials are liberated, classification and transport upstream to facility plants , where are prepared and used many times, until the end of their usable life. The attention focus is the integration of two fundamental functions of the supply chain management, in this case, production planning and distribution planning including the collection of reusable materials. It is precise to plan the production to satisfy retailers demand and to the procurement of returnable materials which after being consumed return to the process. It is made a bibliographical review about production planning, reverse logistics and vehicle routing and, it is built mathematical programming models to make decisions in production planning (in facility plants), inventories planning (in all the supply chain), and the deliveries that should be done in both senses in their respective routes. As a result of this research, there are three models of Mixed Integer Linear Programming: -Production planning model: Mathematical model which represents all the facilities in each one of the levels of the supply chain and their geographical localization. It lets to determine production and stock levels and delivery quantities in order to satisfy the demands in a planning horizon of several periods. This model has capacity constraints for both production and storage, constraints of demand, compatibility between products and facilities because not all the products can be in all facilities, and constraints of direct deliveries among determinate nodes in the supply chain (particularly between plants and retailers), especially. -Vehicle routing model: mathematical model that represents products distribution from different source nodes to destine nodes, it use a heterogeneous fleet, in a time period. One of the model assumptions is that a node acts as product emitting or recipient (facility plants or retailers). However, an intermediate node can take one of these roles depending if is the origin or destine of goods. This model has fleet use constraints, volume, and mass capacity vehicle constraints, fluxes in the supply chain. A vehicle can visit several destine nodes after leave from a source node, and a node can be visited by one or more vehicles (because of compatibility conditions between products and nodes or by economical aspects) and there are soft and strong time windows. -Integrated logistics and production management model: It is a model that join the two previous models, because of it, it is possible to plan production, inventories, and vehicle routing for a horizon time of several periods. Three proposed models have the objective of minimizing the total cost and are evaluated with testing instances. The Models were built using Gurobi 6.5.1 optimization model and Python2.7 pro- gramming language. Moreover, it was built a constructive heuristics and a genetic algorithm using Python programming language and Pyevolve software, as an alternative to solving routing vehicles, to reduce execution time. / [ES] En esta tesis se analiza un tipo de industria en el que: sus productos son distribuidos ampliamente a nivel geográfico y emplean elementos que una vez usados regresan al proceso de fabricación para hacer parte de nuevos productos. Este tipo de cadena se caracteriza por la presencia de varios eslabones que permiten acercar el producto al consumidor final. Se hace un análisis de la estructura de la cadena de suministros, desde la producción, en las plantas hasta su llegada al cliente final por intermedio de los detallistas, en el sentido "aguas abajo", y desde el consumo del producto y la consecuente liberación de los materiales reutilizables que deben conducirse "aguas arriba" hasta las plantas de producción, donde son preparados y utilizados una y otra vez hasta el final de su vida útil. El foco de atención consiste en la integración de dos funciones fundamentales de la cadena de suministros: la planeación de la producción y la distribución del producto con la consecuente recolección de los materiales de retorno. Se precisa realizar la planeación de la producción de manera que dé satisfacción a la demanda que tiene lugar en los detallistas, y que se abastezca de los materiales de retorno que una vez consumido el producto se reincorporan al proceso. Se hace una revisión bibliográfica sobre planeación de la producción, logística inversa y ruteo de vehículos y; se construyen modelos de programación matemática que soportan la toma de decisiones en la planeación de la producción, de los inventarios (en toda la cadena de suministros), y de los envíos que deben realizarse en uno y otro sentido en las correspondientes rutas. Como resultado de la investigación se presentan tres modelos de programación lineal entera mixta (MILP), así: -Modelo de planeación de la producción: representa la cadena de suministros a partir de las instalaciones de cada uno de los niveles y su ubicación geográfica, y determina los volúmenes a producir, a almacenar y las cantidades que se deben enviar desde cada nodo de la cadena de suministros a los demás, de modo que se satisfaga la demanda en un horizonte de planeación compuesto por varios periodos. Este modelo presenta restricciones de capacidad tanto de producción como de almacenamiento, de demanda, de compatibilidad de productos con las instalaciones, y de envíos directos entre determinados nodos de la cadena de suministros. -Modelo de ruteo de vehículos: representa la forma en que se deben distribuir los productos desde los diferentes nodos fuente a los diferentes nodos destino, haciendo uso de una flota heterogénea de vehículos, en un periodo de tiempo. El modelo se hace bajo el supuesto de que los nodos son o emisores o receptores del producto, un nodo intermedio asume uno de estos roles según si es origen o destino de las mercancías. Presenta restricciones asociadas al uso de la flota, a su capacidad tanto en masa como en volumen, los flujos a lo largo de la cadena bajo la premisa de que un vehículo parte de un nodo fuente y puede visitar varios nodos destino antes de regresar, y de que un nodo puede ser visitado por varios vehículos (por condiciones de compatibilidad entre nodos y productos o porque resulta más económico), ante la presencia de ventanas de tiempo tanto rígidas como suaves. -Modelo integrado de gestión de producción y logística: reúne los dos modelos anteriores, es decir, permite la planeación de la producción, la gestión de los inventarios y el ruteo de vehículos para un horizonte de planeación determinado. Los tres modelos se proponen con el objetivo de minimizar los costes totales y son evaluados con instancias de prueba. Los modelos fueron implementados haciendo uso del software de optimización Gurobi y del lenguaje de programación Python. Además, se implementó una heurística constructiva y un algortimo genético utilizando Python y el software Pyevolve, como alternativa a la solución del VRP, para reducir el tiem / [CA] Aquesta tesi s'analitza un tipus d'indústria que: els seus productes són distribuïts àmpliament a nivell geogràfic i fan ús d'elements que una vegada usats tornen al procés de fabricació per a fer part dels nous productes. Aquest tipus de cadenes es caracteritza per la presència de diversos eslavons que permeten acostar el producte des de les plantes de producció fins a arribar al consumidor final. Es fa una anàlisi de l'estructura de la cadena de subministraments, des de la producció, en les plantes fins a la seua arribada al client final per mitjà dels detallistes, en el sentit "aigües a baix", i des del consum del producte i el conseqüent alliberament dels materials reutilitzables que han de conduir-se "aigües a dalt" fins a les plantes de producció, on són preparats i utilitzats una vegada i una altra, fins al final de la seua vida útil. El focus d'atenció consisteix en la integració de dues funcions fonamentals de la cadena de subministraments: la planificació de la producció i la distribució del producte amb la conseqüent recol·lecció dels materials de tornada. Sobre aquest tema, es precisa realitzar la planificació de la producció de manera que done satisfacció a la demanda que té lloc en els detallistes, i que es proveïsca dels materials de tornada que, una vegada consumit el producte, es reincorporen al procés. Es fa una revisió bibliogràfica del relacionat amb planificació de la producció, logística inversa i enrutament de vehicles i es construeixen models de programació matemàtica que suporten la presa de decisions en la planificació de la producció, dels inventaris (tota la cadena de subministraments), i dels enviaments que han de realitzar-se en un i un altre sentit en les corresponents rutes. Com a resultat de la recerca es presenten tres models de Programació Lineal Sencera Mixta (MILP), així: -Model de planificació de la producció: representa la cadena de subministraments a partir de les instal·lacions de cadascun dels nivells i la seua ubicació geogràfica, i es determinen els volums a produir, a emmagatzemar i les quantitats que s'han d'enviar des de cada node de la cadena de subministraments als altres, de manera que se satisfaça la demanda en un horitzó de planificació compost per diversos períodes. Aquest model presenta restriccions de capacitat tant de producció com d'emmagatzematge, de demanda, de compatibilitat de productes amb les instal·lacions, i d'enviaments directes entre determinats nodes de la cadena de subministraments, entre altres aspectes. -Model de enrutament de vehicles: representa la forma en què s'han de distribuir els productes des dels diferents nodes font als diferents nodes destine, fent ús d'una flota heterogènia de vehicles, en un període de temps. Els nodes són o emissors o receptors del producte, encara que en la seua utilització un node intermedi pot assumir un d'aquests rols segons si és origen o destinació de les mercaderies. Per a aquest model es tenen en compte les restriccions associades a l'ús de la flota, a la seua capacitat tant en massa com en volum, els fluxos al llarg de la cadena sota la premissa que un vehicle parteix d'un node font i pot visitar diversos nodes destine abans de tornar, i que un node pot ser visitat per diversos vehicles, davant la presència de finestres de temps tant rígides com suaus. -Model integrat de gestió de producció i logística: reuneix els dos models anteriors, és a dir, permet la planificació de la producció, la gestió dels inventaris i el enrutament de vehicles per a un horitzó de planificació determinat. Els tres models es proposen amb l'objectiu de minimitzar els costos totals i són avaluats amb instàncies de prova, apropiades. Els models van ser implementats fent ús del programari d'optimització Gurobi i del llenguatge de programació Python. A més, es va implementar una heurística constructiva i un algortime genètic utilitzant Python i el programari Pye / Parra Peña, J. (2016). Modelizado para la planeación de la producción y la logística directa e inversa de una cadena de suministro cuyo abastecimiento depende parcialmente de los materiales de retorno [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/73726

Tesis por compendio / [ES] Los sistemas tradicionales de planificación y control de la producción (PPC) se centran en producir lo que demanda el mercado, con la calidad, el calendario y los volúmenes previstos al mínimo coste, ajustándose al mismo tiempo a las disrupciones de la cadena de suministro. La exploración e implementación de nuevos avances tecnológicos en el marco de la industria 4.0 (I4.0), como sistemas ciberfísicos (CPS), fabricación en la nube (CMfg), fabricación aditiva (AM), big data, inteligencia artificial y la Internet de las cosas (IoT), podrían cambiar aspectos organizativos tales como las responsabilidades de PPC. En este contexto, no se identificaron estudios sobre un sistema para la toma de decisiones, arquitecturas y marcos conceptuales para los nuevos sistemas inteligentes de PPC e I4.0. En este contexto de nuevos cambios tecnológicos y organizativos a los que tienen que hacer frente las pequeñas y medianas empresas (PYMEs), surge el problema de diseñar herramientas de PPC que permitan la integración y colaboración de las operaciones de producción. Así, basándose en las nuevas tecnologías de producción digital y en las herramientas organizativas que darán soporte a las fábricas inteligentes conectadas del futuro, se identificó la falta de un sistema integrado de PPC e I4.0. Esta tesis doctoral es un compendio de artículos que abordan una amplia revisión bibliográfica sobre la PPC en un entorno de I4.0. También, se propone un marco conceptual y el diseño de modelos y algoritmos para la toma de decisiones y dar soporte a las funciones de PPC en un contexto digital I4.0 basado en las nuevas tecnologías de producción digital y herramientas organizativas que darán soporte a las fábricas inteligentes colaborativas y conectadas del futuro. Los modelos matemáticos y algoritmos propuestos se centran en resolver el problema del diseño y planificación de una cadena de suministro sostenible y resiliente en la que las decisiones estratégicas y tácticas se toman de forma integrada. Los modelos, algoritmos y método de resolución se han programado en Python. Los modelos han sido validados mediante un software que genera instancias de datos sintéticos y permite evaluar la complejidad computacional de los mismos. El desarrollo de este tipo de modelos y algoritmos supone una contribución al ámbito académico e investigador y, concretamente, en el área de PPC. / [CA] En l'actualitat, els sistemes tradicionals de planificació i control de la producció (PPC) se centren en produir el que demanda el mercat, amb la qualitat, el calendari i els volums previstos al mínim cost, ajustant-se al mateix temps a les pertorbacions. L'exploració i implementació de nous avanços tecnològics, com CPS, fabricació en el núvol (CMfg), fabricació additiva (AM), big data, intelligència artificial i el IoT, podrien canviar aspectes organitzatius, com les responsabilitats de PPC. En aquest context, no es van identificar estudis sobre un sistema per a la presa de decisions, arquitectures i marcs conceptuals per als nous sistemes intelligents de PPC i I4.0. En aquest context de nous canvis tecnològics i organitzatius als quals han de fer front les petites i mitjanes empreses (PIME), sorgeix el problema de dissenyar eines de PPC que permeten la integració i collaboració de les operacions de producció. Així, basant-se en les noves tecnologies de producció digital i en les eines organitzatives que donaran suport a les fàbriques intelligents connectades del futur, es va identificar la falta d'un sistema integrat de la PPC i I4.0. Aquesta investigació és un compendi d'articles que aborden una àmplia revisió bibliogràfica sobre la PPC en un entorn I4.0. També proposa un marc conceptual i el disseny de models i algorismes per a la presa de decisions i per a donar suport a les funcions de PPC en un context digital I4.0 basat en les noves tecnologies de producció digital i eines organitzatives que donaran suport a les fàbriques intelligents col·laboratives i connectades del futur. Els models matemàtics i algorismes proposats se centren en resoldre el problema del disseny d'una cadena de subministrament sostenible i resistent en la qual les decisions estratègiques i tàctiques es prenen de forma integrada. Els models, algorismes i mètode de resolució s'han programat en Python. Els models han sigut validats mitjançant un programari que genera instàncies de dades sintètiques i permet avaluar la complexitat computacional dels models. El desenvolupament d'aquesta mena de models i algorismes suposa una important contribució a l'àmbit acadèmic. / [EN] Currently, traditional production planning and control (PPC) systems focus on producing what the market demands with the expected quality, schedule and volumes at a minimum cost, while adjusting for disruption. The exploration and implementation of new technological advances, such as CPS, cloud manufacturing (CMfg), additive manufacturing (AM), big data, artificial intelligence and the Internet of Things (IoT), could change organisational aspects like PPC responsibilities. In this context, no studies on a system for decision making, architectures and conceptual frameworks for the new intelligent systems of PPC and industry 4.0 (I4.0) have been identified. In this context of new technological and organisational changes that small-and medium-sized enterprises (SMEs) have to face, the problem of designing PPC tools that enable the integration and collaboration of production operations arises. Thus, based on the new digital production technologies and organisational tools that will support the connected smart factories of the future, lack of an integrated PPC and I4.0 system was identified. The present doctoral thesis is a compendium of articles addressing a comprehensive literature review on PPC in an I4.0 environment. It also proposes a conceptual framework and the design of models and algorithms for decision making and to support PPC functions in a digital I4.0 context based on the new digital production technologies and organisational tools that will support the collaborative and connected smart factories of the future. The proposed mathematical models and algorithms focus on solving the problem of designing a sustainable and resilient supply chain where strategic and tactical decisions are made in an integrated way. The models, algorithms and resolution method have been programmed in Python. The models have been validated by means of software that generates synthetic data instances and allows the models' computational complexity to be evaluated. The development of this type of models and algorithms is a significant contribution to the academic field. / I would like to thank the following projects and universities for having financed the publications included in this doctoral thesis: • European Commission Horizon 2020 project entitled "Crop diversification and low-input farming cross Europe: From practitioners' engagement and ecosystems services to increased revenues and value chain organisation' (Diverfarming), grant agreement 728003. • Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities project entitled 'Optimization of zero-defect production technologies enabling supply chains 4.0 (CADS4.0)' (RTI2018-101344-B-I00). • European Union H2020 program with grant agreement no. 958205 "Industrial Data Services for Quality Control in Smart Manufacturing (i4Q)". • European Union H2020 Program with grant agreement nº 825631 "Zero- Defect Manufacturing Platform (ZDMP)". / Cañas Sánchez, HE. (2023). Models, Algorithms and Digital Technologies for the Automation and Collaboration of Connected Smart Factories in an Industry 4.0 Environment [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202312 / Compendio