The thesis is presented in three papers format. Paper 1 presents the first bibliometric literature survey of its kind on aggregate production planning (APP) in presence of uncertainty. It surveys a wide range of the literatures which employ operations research/management science methodologies to deal with APP in presence of uncertainty by classifying them into six main categories such as stochastic mathematical programming, fuzzy mathematical programming and simulation. After a preliminary literature analysis, e.g. with regard to number of publications by journal and publication frequency by country, the literature about each of these categories is shortly reviewed. Then, a more detailed statistical analysis of the surveyed research, with respect to the source of uncertainty, number of publications trend over time, adopted APP strategies, applied management science methodologies and their sub-categories, and so on, is presented. Finally, possible future research paths are discussed on the basis of identified research trends and research gaps. The second paper proposes a novel decision model to APP decision making problem based on mixed chase and level strategy under uncertainty where the market demand acts as the main source of uncertainty. By taking into account the novel features, the constructed model turns out to be stochastic, nonlinear, multi-stage and multi-objective. APP in practice entails multiple-objectivity. Therefore, the model involves multiple objectives such as total revenue, total production costs, total labour productivity costs, optimum utilisation of production resources and capacity and customer satisfaction, and is validated on the basis of real world data from beverage manufacturing industry. Applying the recourse approach in stochastic programming leads to empty feasible space, and therefore the wait and see approach is used instead. After solving the model using the real-world industrial data, sensitivity analysis and several forms of trade-off analysis are conducted by changing different parameters/coefficients of the constructed model, and by analysing the compromise between objectives respectively. Finally, possible future research directions, with regard to the limitations of present study, are discussed. The third paper is to appraise the performance of different APP strategies in presence of uncertainty. The relevant models for various APP strategies including the pure chase, the pure level, the modified chase and the modified level strategies are derived from the fundamental model developed for the mixed chase and level strategy in paper 2. The same procedure, which is used in paper 2, follows to solve the models constructed for these strategies with respect to the aforementioned objectives/criteria in order to provide business and managerial insights to operations managers about the effectiveness and practicality of these APP policies under uncertainty. Multiple criteria decision making (MCDM) methods such as additive value function (AVF), the technique for order of preference by similarity to ideal solution (TOPSIS) and VIKOR are also used besides multi-objective optimisation to assess the overall performance of each APP strategy.

O planejamento tático da produção é importante para as organizações pois permite um correto dimensionamento dos recursos produtivos, para garantir um atendimento adequado da demanda, e influencia nas decisões de produção em médio prazo buscando soluções que colaborem positivamente no resultado operacional. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo de planejamento agregado da produção para aplicação na indústria da carne suína que contemple simultaneamente as atividades finais da produção agropecuária e o ambiente de produção da indústria frigorífica. O modelo proposto contempla um sistema produtivo em dois estágios onde o primeiro estágio apresenta um fluxo divergente de produção envolvendo coprodução e o segundo estágio consiste em uma linha de montagem. O sistema apresentado é composto por uma sequência de rotinas de programação, utilizadas para a geração dos dados de entrada e um modelo matemático baseado em programação linear inteira mista cuja função objetivo é maximizar a margem global. As rotinas para geração de dados de entradas foram programadas em Visual Basic For Application e chamadas de Programa de Geração de Padrões. O modelo de programação matemática foi implementado no software LINGO e suas interfaces com as planilhas do Microsoft Excel. A aplicação do modelo para verificação utilizou dados adaptados de uma empresa envolvida no setor e os resultados obtidos permitiram testar a consistência do modelo para a situação específica. A análise dos resultados demonstrou que o modelo gera soluções que estão alinhadas com os objetivos da organização e responde adequadamente a variações nos dados de entrada. / The tactical planning activities are very important for an organization since it allows an anticipated administration of production resources in order to meet the demand and also because it suggests medium term production decisions that can contribute positively to the operational results of the company. This work aims to develop an aggregate production planning model for the pork industry which takes into consideration factors in the meat processing plant as well as in the final step of farming activities. The presented model approaches a two stage production system where the first stage is characterized by a divergent production flow involving coproduction and the second stange is an assemblage line. The entire system is composed by a sequence of routines used to generate some parameters and a mathematical formulation based on mixed integer linear programming in which the objective function aims to maximize the global margin of the organization. The routines used to generate the parameters where implemented in Visual Basic for Application and were called Pattern Generation Program and the mathematic programming were implemented in LINGO and its interfaces with worksheets of Microsoft Excel. The verification of the model used adapted data from a real company in this industry and could test its consistency for this specific situation. The analyzed results demonstrated that the model generates good solution that contribute to the global objective of the company and the model results response to the changes in the parameter as expected.

O planejamento tático da produção é importante para as organizações pois permite um correto dimensionamento dos recursos produtivos, para garantir um atendimento adequado da demanda, e influencia nas decisões de produção em médio prazo buscando soluções que colaborem positivamente no resultado operacional. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo de planejamento agregado da produção para aplicação na indústria da carne suína que contemple simultaneamente as atividades finais da produção agropecuária e o ambiente de produção da indústria frigorífica. O modelo proposto contempla um sistema produtivo em dois estágios onde o primeiro estágio apresenta um fluxo divergente de produção envolvendo coprodução e o segundo estágio consiste em uma linha de montagem. O sistema apresentado é composto por uma sequência de rotinas de programação, utilizadas para a geração dos dados de entrada e um modelo matemático baseado em programação linear inteira mista cuja função objetivo é maximizar a margem global. As rotinas para geração de dados de entradas foram programadas em Visual Basic For Application e chamadas de Programa de Geração de Padrões. O modelo de programação matemática foi implementado no software LINGO e suas interfaces com as planilhas do Microsoft Excel. A aplicação do modelo para verificação utilizou dados adaptados de uma empresa envolvida no setor e os resultados obtidos permitiram testar a consistência do modelo para a situação específica. A análise dos resultados demonstrou que o modelo gera soluções que estão alinhadas com os objetivos da organização e responde adequadamente a variações nos dados de entrada. / The tactical planning activities are very important for an organization since it allows an anticipated administration of production resources in order to meet the demand and also because it suggests medium term production decisions that can contribute positively to the operational results of the company. This work aims to develop an aggregate production planning model for the pork industry which takes into consideration factors in the meat processing plant as well as in the final step of farming activities. The presented model approaches a two stage production system where the first stage is characterized by a divergent production flow involving coproduction and the second stange is an assemblage line. The entire system is composed by a sequence of routines used to generate some parameters and a mathematical formulation based on mixed integer linear programming in which the objective function aims to maximize the global margin of the organization. The routines used to generate the parameters where implemented in Visual Basic for Application and were called Pattern Generation Program and the mathematic programming were implemented in LINGO and its interfaces with worksheets of Microsoft Excel. The verification of the model used adapted data from a real company in this industry and could test its consistency for this specific situation. The analyzed results demonstrated that the model generates good solution that contribute to the global objective of the company and the model results response to the changes in the parameter as expected.

<p>Determination of the subsurface geology is very important for the rock quarry industry. This is primarily done by drilling and mapping of the surface geology. However in Sweden the bedrock is often completely covered by Quaternary sediments making the prediction of subsurface geology quite difficult. Incorrect prediction of the rock-mass quality can lead to economic problems for the quarry. By performing geophysical measurements a more complete understanding of the subsurface geology can be determined. This study shows that by doing 2D-parallel data sampling a 3D inversion of the dataset is possible, which greatly enhances the visualization of the subsurface. Furthermore the electrical resistivity technique together with the induced polarization method proved to be very efficient in detecting fracture frequency, identification of major fracture zones, and variations in rock-mass quality all of which can affect the aggregate quality. With this technique not only the rock-mass quality is determined but also the thickness of the overburden. Implementation of geophysics can be a valuable tool for the quarry industry, resulting in substantial economic benefits.  </p>

Determination of the subsurface geology is very important for the rock quarry industry. This is primarily done by drilling and mapping of the surface geology. However in Sweden the bedrock is often completely covered by Quaternary sediments making the prediction of subsurface geology quite difficult. Incorrect prediction of the rock-mass quality can lead to economic problems for the quarry. By performing geophysical measurements a more complete understanding of the subsurface geology can be determined. This study shows that by doing 2D-parallel data sampling a 3D inversion of the dataset is possible, which greatly enhances the visualization of the subsurface. Furthermore the electrical resistivity technique together with the induced polarization method proved to be very efficient in detecting fracture frequency, identification of major fracture zones, and variations in rock-mass quality all of which can affect the aggregate quality. With this technique not only the rock-mass quality is determined but also the thickness of the overburden. Implementation of geophysics can be a valuable tool for the quarry industry, resulting in substantial economic benefits. / QC 20101118

[pt] Muitas organizações de produção por projeto (i.e., também conhecidas pela sigla inglesa ETO, engineering-to-order) são sistemas de produção multi-projeto em que o planejamento da capacidade, na fase de negociação de novos pedidos, é de suma importância. A literatura acadêmica, nesta área, apresenta uma lacuna entre teoria e prática em função da falta de estudos sobre a aplicação de ferramentas de apoio à tomada de decisão para resolver problemas de planejamento de capacidade em ambientes reais de produção ETO. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho é desenvolver uma solução para o planejamento tático da capacidade produtiva, apoiando essa fase de negociação, numa organização multi-projeto fabricante de equipamentos especiais sob encomenda. Este estudo envolve o desenvolvimento de modelos de programação linear inteira mista e sua aplicação para resolver problemas de planejamento da produção na organização estudada. Quanto às contribuições teóricas desta tese, é apresentado um modelo determinístico em que são consideradas questões de modelagem não totalmente exploradas em outros estudos ou que tem de ser adaptadas às especificidades do contexto estudado, como a representação da capacidade extra, de processos com múltiplos estágios e a relação de precedência entre as atividades. Além disso, um modelo de otimização robusta, baseado na abordagem proposta por Bertsimas e Sim (2004), estende esse modelo determinístico, considerando incertezas relativas aos tempos de processamento das atividades. Os modelos foram alimentados com dados do mundo real e executados para fins de validação de sua utilidade para resolver o problema de planejamento em questão. Cenários alternativos também foram gerados para apoiar a tomada de decisão dos gestores dessa empresa na fase de negociação de novos pedidos. Com relação às implicações práticas, para a equipe de planejamento da empresa, a solução proposta aprimora o processo de tomada de decisão no que tange o planejamento tático da capacidade produtiva. A solução, além de resolver algumas deficiências do método de planejamento atual da empresa, fornece informações mais detalhadas sobre o problema, permite a intervenção do gestor na construção dos planos de capacidade e incorpora dados relativos à variabilidade nos tempos de processamento permitindo assim uma postura pró-ativa mediante as incertezas. Resultados empíricos mostram que, com um aumento relativamente pequeno no custo (0.02 porcento), um componente deveria ser preferencialmente produzido na própria empresa (ao invés de ser subcontratado). Além disso, com um aumento de 0.8 porcento no custo (o que inclui a contratação de 21 porcento a mais de mão-de-obra direta), a probabilidade de violação dos planos de produção é reduzida de 90 porcento para 15 porcento, representando um plano mais estável e protegido contra incertezas. Do ponto de vista acadêmico, esta pesquisa acrescenta evidências empíricas para enriquecer a literatura existente, uma vez que não só apresenta um caso real, mas também destaca questões que devem ser consideradas e gerenciadas em um contexto do mundo real para que se possa desenvolver e implementar técnicas adequadas para lidar com o problema de planejamento estudado. / [en] Many engineering-to-order (ETO) organizations are multi-project capacity-driven production systems in which capacity planning is of major importance in the order acceptance phase. The academic literature, in this area, presents a research-practice gap with a lack of studies on the application of decision support tools to address capacity planning problems in real-world ETO settings. Within this context, the goal of this thesis is to develop a tactical capacity planning solution to support the order acceptance phase of a real-world multi-project organization that produces customised equipments on the basis of ETO policy. This research study lays in the development of mixed integer linear programming models and their practical application to solve production planning problems in the studied organization. As for the theoretical contributions of this thesis, first a deterministic model is presented in which modelling issues that are either not entirely explored in other studies or that have to be adapted to the specificities of the studied setting are taken into account. Moreover, a robust optimization model extends the former model by considering uncertainties of the planning problem. The models were fed with real-world data and solved in order to check whether they actually reflect the planning problem. Furthermore, alternative scenarios were also generated to assist the management board in the order acceptance phase. As for practical implications, for the company s manufacturing planning team, the proposed solution enhanced the decision-making process regarding tactical capacity planning, addressing different shortcomings of the company s current planning method. Empirical results suggest that with a slight increase in cost (0.02 percent) a part component should be processed in-house instead of being outsourced and that with a 0.8 percent increas in cost (which includes hiring 21 percent more personnel) the probability of violating the production plans decreases from 90 percent to 15 percent, representing a much more stable (protected against uncertainty) situation. From an academic perspective, this research adds empirical evidence to enrich the existing literature, as it not only presents a real case application, but also highlights issues that must be considered and managed in a real-world context in order to develop and implement appropriate techniques to cope with the aforementioned planning problem.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:50:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2552.pdf: 3720513 bytes, checksum: fef1e4e66d1cfc987b00426d1ca179d2 (MD5) Previous issue date: 2009-04-24 / The main concern of this work is related to the development of an aggregate production planning model of a cooperative society of sugar and alcohol milling companies. This mathematical model is based on a hierarquical approach between the annual planning problem of the cooperative and the tactical planning horizon of the sugarcane mills. In the cooperative level the main questions are related to the allocation of production goals to each mill and the management of inventory and dynamic demands. In the milling companies level a process selection model aims at helping the decision makers to determine the quantity of sugarcane crushed, the selection of sugarcane suppliers, the selection of sugarcane transport system suppliers, the selection of industrial process used in the sugar, alcohol, molasses and energy production. Besides that, this work presents an analysis of the impact of uncertainties in the aggregate planning problem parameters, using robust optimization techniques. To solve the linear and mixed integer mathematical problem found in this modeling, we applied a state of the art modelling language with an optimization solver. A case study was developed in a cooperative of sugar and alcohol milling companies located in the state of Alagoas- Brazil and at Santa Clotilde mill, located in the city of Rio Largo-AL. The results of this case study helped us to verify the applicability of the proposed models in the aggregate production planning of the studied organizations. Computational results are presented and analyzed with real data application. / O objetivo deste trabalho é desenvolver modelos de programação matemática para o planejamento agregado da produção em usinas cooperadas do setor sucroenergético. Os modelos desenvolvidos devem considerar a relação hierárquica existente entre o planejamento anual de toda a cooperativa e o planejamento tático de safra de uma das usinas cooperadas. No nível de decisão da cooperativa o modelo deve indicar a meta de produção de cada usina e definir a política de estocagem e de atendimento da demanda. No nível de decisão da usina o modelo deve sugerir a quantidade de cana-de-açúcar colhida por fornecedor, a quantidade de cana transportada por prestador de serviço, a seleção dos processos de produção de açúcar, álcool, melaço e energia elétrica. Além disso, esta tese explora a aplicação de técnicas de otimização robusta para tratar incertezas inerentes aos parâmetros utilizados no processo decisório da cooperativa e de cada usina. Para resolver os modelos de programação linear e programação inteira mista, utilizou-se uma linguagem de modelagem algébrica e um solver de última geração de programação matemática. Um estudo de caso foi realizado na cooperativa regional dos produtores de açúcar e álcool do estado de Alagoas e na usina cooperada Santa Clotilde, localizada no município de Rio Largo-AL. Neste estudo, foi possível verificar a adequação dos modelos propostos quando aplicados para apoiar decisões envolvidas no planejamento agregado da produção das organizações estudadas. Resultados computacionais são apresentados e analisados, comparando o planejamento executado pelas empresas e os resultados obtidos com a modelagem.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:52:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRPOP.pdf: 1876402 bytes, checksum: 300c17ebe260a12d247647b5184b3700 (MD5) Previous issue date: 2006-02-22 / The main concern of this work is related with the development of an aggregate production planning model of a sugar and alcohol milling company. This mathematical model is based on the process selection model and the production lotsizing model, and aims to help the decision makers in the production planning and control process of determining the quantity of sugarcane crushed, the selection of sugarcane suppliers, the selection of sugarcane transport system suppliers, the selection of industrial process used in the sugar, alcohol and molasses production and the storage decisions related with this final products. The decisions are taken in a week bases and the planning horizon is the whole sugarcane harvesting season. To solve the mixed integer mathematical problem found in this modeling, we applied the GAMS modeling language and the CPLEX solver. A case study was developed in a sugar and alcohol milling company located in Rio Largo, state of Alagoas, Brazil. The results of this case study helped us to verify the applicability of the proposed model in the aggregate production planning of a milling company. Computational results are presented for some scenarios of one illustrative example and some scenarios in a real data application. / O objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo de planejamento agregado da produção que seja capaz de apoiar parte das principais decisões envolvidas no planejamento e controle da produção de uma usina de açúcar e álcool. Este modelo se baseia nos modelos clássicos de seleção de processos e dimensionamento de lotes de produção para representar o sistema de produção de açúcar, álcool, melaço e subprodutos, desde as principais decisões da etapa agrícola até as decisões de estocagem do produto final, passando pelas decisões da fase de corte, carregamento e transporte e, principalmente, as decisões de moagem e escolha do processo produtivo. As decisões são tomadas em períodos semanais e o horizonte de planejamento é o período de safra. Para resolver o modelo de programação linear inteira mista resultante, utilizou-se a linguagem de modelagem GAMS e o solver CPLEX. Um estudo de caso foi realizado numa usina de açúcar e álcool localizada no município de Rio Largo, estado de Alagoas. Neste estudo de caso, foi possível verificar a adequação do modelo proposto quando aplicado às decisões envolvidas no planejamento agregado da produção de uma empresa deste tipo. Resultados computacionais são apresentados, resolvendo-se alguns cenários de um exemplo ilustrativo e outros cenários de uma aplicação com dados reais.

<p>У докторској дисертацији су предложена два модела: модел за планирање испорука и агрегационо планирање производње и модел за прогнозу купчеве потражње у ланцу снабдевања у аутомобилској индустрији. Оба модела примењена су на студији случаја у предузећима два добављача из области аутомобилске индустрије у Републици Србији. Истраживање је показало применљивост предложених модела на практичним проблемима у присуству неизвесности и употребљивост њихових резултата у аутомобилској индустрији. Модели су показали боље резултате у односу на практичне податке у предузећима и у односу на основне стратегије за планирање производње и залиха које се користе у аутомобилској индустрији.</p> / <p>U doktorskoj disertaciji su predložena dva modela: model za planiranje isporuka i agregaciono planiranje proizvodnje i model za prognozu kupčeve potražnje u lancu snabdevanja u automobilskoj industriji. Oba modela primenjena su na studiji slučaja u preduzećima dva dobavljača iz oblasti automobilske industrije u Republici Srbiji. Istraživanje je pokazalo primenljivost predloženih modela na praktičnim problemima u prisustvu neizvesnosti i upotrebljivost njihovih rezultata u automobilskoj industriji. Modeli su pokazali bolje rezultate u odnosu na praktične podatke u preduzećima i u odnosu na osnovne strategije za planiranje proizvodnje i zaliha koje se koriste u automobilskoj industriji.</p> / <p>In doctoral dissertation are proposed two models: model for delivery planning and aggregate production planning and model for customer demand forecasting in supply chain in automotive industry. Both models are applied on the case study in enterprises of two suppliers from area of automotive industry in Republic of Serbia. The research shows applicability of proposed models on practital problems in the presence of uncertanty and usability of their results in automotive industry. Models have showed better results in regard to both the practical data in enterprises and a basic strategies for production planning and inventory planning which are used in automotive industry.</p>