The world is constantly changing and workers are forced to adapt to a pace that is more suitable for machines. In the Automotive Industry assembly line workers injuries keeps increasing despite major improvements in recent years. This is due to the cause that the marked demands more goods but to a lower cost. With this in mind, how can we create an aid for assembly line workers that could decrease repetitive strain injuries, facilitate flexibility and reduce the weight load on the workers joints? In this project I have explored the possibility to create new and intelligent aids for the assembly lines with great focus the human body and ergonomics.

Este trabalho utiliza a Programação Linear Inteira Mista (MILP) para investigar as diferenças de produtividade encontradas em uma Linha de Montagem de Modelo Misto. A abordagem de solução foi através da construção e resolução de modelos matemáticos do problema de balanceamento de linhas de montagem de modelo misto (MALBP – Mixed-Model Assembly Line Balancing Problem), seguido do problema de sequenciamento de carros (PSC – Car Sequencing Problem). Uma simulação discreta foi utilizada para verificar os resultados dos modelos matemáticos. O estudo relata o caso real de uma linha de montagem da indústria automotiva das partes móveis das carrocerias de três diferentes veículos compartilhando a mesma linha de produção. A linha de produção é caracterizada como baixa cadência (de até 15 veículos/hora) e totalmente manual. A linha é constituída por mesas de rolos em série onde o acionamento é do tipo de passo não sincronizado. O objetivo é investigar como manter o melhor nível de produtividade da linha de produção e, ao mesmo tempo, manter a característica de flexibilidade para atender a uma demanda variável em volume e diversidade de produto. São apresentados resultados desse trabalho que indicam que é possível a obtenção de alguns balanceamentos flexíveis para alguns mixes de produtos, o que permite manter a diferença nos tempos de produção no limite de 6%, para esta correta combinação de balanceamento-sequenciamento. No entanto, verificando as demais combinações possíveis para os seis mixes de produtos avaliados, o tempo de produção apresentou diferenças de até 19%, dependendo da sequência de entrada dos produtos para um certo mix. Outro fator que também ocasionou diferenças dos tempos produtivos, de 20% em média, foi em relação a alocação/ausência de postos pulmões (buffers). O horizonte da análise, a priori, foi de um lote de produção de uma hora para o modelo matemático e de uma semana de produção para o modelo de simulação discreta. Os resultados obtidos no estudo indicam que é possível operar uma linha de montagem flexível com uma produtividade equiparável a linhas de montagem de único modelo, se cuidados relativos ao balanceamento e sequenciamento produtivos forem observados. Por outro lado, se as condições operacionais de balanceamento e sequenciamento para as linhas de montagem de modelos/produtos mistos não forem consideradas, as perdas acumuladas na taxa de produção podem ser significativas (por exemplo, tempos de produção para algumas condições de teste ultrapassaram em 30% o valor teórico estimado). / This work uses Mixed Integer Linear Programming (MILP) to investigate productivity differences found in a Mixed-Model Assembly Line. The solution approach was based on construction and resolution of mathematical models for the Mixed-Model Assembly Line Balancing Problem (MALBP), followed by the Car Sequencing Problem (CSP). A discrete simulation was used to check the results obtained by the mathematical models. The study reports the real case of an automotive metal line that assemblies the closures of three different vehicles, sharing the same production line. The production line is characterized as low cadence (e.g., up to 15 vehicles/hour) and fully manual. The line is formed by roller tables in series with unpaced devices. The main objective is to investigate how to maintain productivity, while maintaining the flexibility characteristic to meet a variable demand in volume and product diversity. Results of this study are presented and indicate that some flexible balancing mixes are viable. Production time differences of no more than 6% were observed in such flexible choices. However, the checking of some possible combinations for the six mixes of evaluated products showed a production time difference up to 19%, depending on the sequence of products for a certain mix. Another factor that also influenced production time differences, 20% on average, was the allocation of buffers. The horizon of analysis encompasses a lot of production of one hour, to the mathematical model, and a week for discrete simulation. The obtained results indicate that it is possible to operate a flexible assembly line with a level of productivity similar to a single product line, in case of careful choices in balancing/sequencing. On the other hand, if the operating conditions of balancing and sequencing were not taken into account the cumulative loss in throughput may be significant (e.g., for some studied cases, production time exceed 30% the theoretical value).

Thesis (M. Tech. (Engineering: Electrical)) -- Central University of technology, Free State, 2013 / The South African (SA) manufacturing industry requires developing similar levels of sophistication and expertise in automation as its international rivals to compete for global markets. To achieve this, manufacturing plants need to be managed extremely efficiently to ensure the quality of manufactured products and these plants must also have the relevant infrastructure. Furthermore, this industry must also compensate for rapid product introduction, product changes and short product lifespan. To support this need, this industry must engage in the current trend in automation known as reconfigurable manufacturing. The aim of the study is to develop a reconfigurable assembly system with enhanced control capabilities by utilizing virtual commissioning. In addition, this system must be capable of assembling multiple different products of a product range; reconfigure to accommodate the requirements of these products; autonomously reroute the product flow and distribute workload among assembly cells; handle erroneous products; and implement enhanced control methods. To achieve this, a literature study was done to confirm the type of components to be used, reveal design issues and what characteristics such a system must adhere to. Software named DELMIA was used to create a virtual simulation environment to verify the system and simultaneously scrutinize the methods of verification. On completion, simulations were conducted to verify software functions, device movements and operations, and the control software of the system. Based on simulation results, the physical system was built, and then verified with a multi agent system as overhead control to validate the entire system. The final results showed that the project objectives are achievable and it was also found that DELMIA is an excellent tool for system verification and will expedite the design of a system. By obtaining these results it is indicated that companies can design and verify their systems earlier through virtual commissioning. In addition, their systems will be more flexible, new products or product changes can be introduced more frequently, with minimum cost and downtime. This will enable SA manufacturing companies to be more competitive, ensure increased productivity, save time and so ensure them an advantage over their international competition.

Une vue d'ensemble des problèmes et des méthodes pour la conception des lignesd'assemblage et d'usinage est donnée. Un nouveau problème d'affectation de la main-d’œuvrepour une ligne d'assemblage multi-produit cadencée avec un objectif de minimiser lenombre d'opérateurs est étudié. Diverses relations de priorité entre les opérations et lesdifférentes fonctions définissant les temps d'opérations, en fonction du nombre d'opérateurssont considérés. Un nouveau problème d'optimisation multiobjectif pour une ligne d'usinagemono-produit est formulé. Plusieurs méthodes exactes et heuristiques et leursimplémentations informatiques pour les deux problèmes sont développées par l'auteur. Unmodule logiciel d'aide à la décision pour résoudre ces problèmes est développé et implémentédans un environnement d'un nouveau PLM d'IBM dans le cadre du projet européen amePLM.Ce module est testé sur un exemple réel de conception d'une ligne de montage des moteurschez Mercedes Benz en Allemagne. / An overview of existing problems and methods for the design of assembly and transfer lines is given. A new workforce assignment problem for a paced multi-product assembly line with a goal of minimizing the number of workers is studied. Various precedence relations between operations and functions of operation processing times dependent on the number of workers areconsidered. A new problem of multi-objective optimization for a single product transfer line is solved. Several exact and heuristic methods and their computer implementations for both problems are developed by the author. An application of developed approaches to solving a real production problem relevant to the European project amePLM is demonstrated.

No description available.

The objective of the present study is the development of a method for the automated design of assembly lines using a multiple criteria approach. This method aims at supporting the decision making process during the early design stages as well as during the reconfiguration stages of assembly lines. Towards this target, a complete approach is proposed investigating the aspects of the design problem in both human and automation based assembly lines. At first, the current practices for design /reconfiguration of automated/ human based assembly lines were analysed and the decision making process was modelled in each case. Following the design problem was formulated in a way that allows its solution by the use of search algorithms which are easier and more efficient to apply. Models capable of systematically generating the alternative assembly lines designs were designed and implemented. An intelligent search algorithm was applied to these models allowing the efficient exploration of the design problem solution space and the fast identification of high quality design solutions with respect to several user defined criteria (such as investment cost, flexibility etc.). All the aforementioned were incorporated into two distinct software tools, having as objective the support of assembly line design and reconfiguration. The first tool incorporates the design model and algorithms in a standalone application that can automatically generate, simulate and evaluate alternative assembly lines designs based on the product structure and the available equipment and processes. The second tool was developed as a web based application that allows the reconfiguration of human based assembly lines through the concept of dynamic job rotation. The tool is able to derive alternative rotation schedules and evaluate them against criteria that are used for the case of human based assembly lines. The main outcome of this work is the complete method that was proposed and realized through software tools, which is capable of providing solutions for the design and reconfiguration of assembly lines. The method can assist design engineers in real time through the automated generation, evaluation and identification of high quality design alternatives. The evaluation of the case studies revealed the efficiency of the suggested approach to produce such designs and validated its applicability to industrial environments. / Το αντικείμενο αυτής της διατριβής είναι η ανάπτυξη μια πολυκριτηριδιακής μεθόδου για την αυτοματοποίηση της διαδικασίας σχεδιασμού γραμμών συναρμολόγησης. Η μέθοδος προορίζεται για την υποστήριξη της διαδικασίας λήψης αποφάσεων τόσο κατά τα αρχικά στάδια του σχεδιασμού όσο και κατά τον επανασχεδιασμό / αναδιαμόρφωση της γραμμής παραγωγής. Προς αυτή την κατεύθυνση προτείνεται μια ολοκληρωμένη προσέγγιση του προβλήματος η οποία εξετάζει τις ιδιαιτερότητες τόσο των αυτοματοποιημένων γραμμών συναρμολόγησης όσο και των γραμμών που απασχολούν ανθρώπινο δυναμικό. Αρχικά, ερευνήθηκαν οι σημερινές πρακτικές που χρησιμοποιούνται στο σχεδιασμό αυτοματοποιημένων συστημάτων παραγωγής αλλά και των γραμμών που βασίζονται στο ανθρώπινο δυναμικό. Κατόπιν οι διαδικασίες αυτές μοντελοποιούνται με αποτέλεσμα, την ανάπτυξη μοντέλων, τα οποία είναι ικανά να παράγουν με συστηματικό τρόπο εναλλακτικούς σχεδιασμούς μιας γραμμής συναρμολόγησης. Επιπρόσθετα, ένας ευφυής αλγόριθμος εφαρμόζεται στα μοντέλα αυτά, επιτρέποντας την αποδοτική και γρηγορότερη ανάδειξη σχεδιασμών υψηλής ποιότητας ως προς τα κριτήρια που έχει θέσει ο σχεδιαστής. Τα παραπάνω μοντέλα και ο αλγόριθμος αναζήτησης υλοποιήθηκαν σε δύο λογισμικά εργαλεία που αναπτύχθηκαν, με στόχο την στήριξη του σχεδιασμού γραμμών παραγωγής. Το πρώτο εργαλείο αποτελεί ένα αυτοτελές λογισμικό το οποίο έχει ως κύρια λειτουργία του την δημιουργία και αξιολόγηση εναλλακτικών σχεδιασμών αυτοματοποιημένων γραμμών παραγωγή, χρησιμοποιώντας ως εισόδους την δομή του προϊόντος και τον διαθέσιμο εξοπλισμό. Το δεύτερο εργαλείο χρησιμοποιεί την τεχνολογία των ιστοσελίδων (web interface) και χρησιμοποιείται για την δημιουργία χρονοπρογραμμάτων για τους εργάτες μιας γραμμής παραγωγής επιτρέποντας την αναδιαμόρφωση της σε σύντομο χρονικό διάστημα. Η ερευνητική συμβολή της παρούσας διατριβής έγκειται στην ανάπτυξη μεθόδου η οποία προσφέρει ολοκληρωμένη λύση για την υποστήριξη λήψης αποφάσεων κατά τον σχεδιασμό και την αναδιαμόρφωση γραμμών συναρμολόγησης και υλοποιείται μέσω των κατάλληλων εργαλείων λογισμικού. Η αξιολόγηση των περιπτώσεων της αυτοκινητοβιομηχανίας απέδειξε την αποδοτικότητα και εφαρμοσιμότητά της σε βιομηχανικό περιβάλλον.

Dans cette thèse, nous considérons le problème du séquencement sur une ligne de montage multi-modèles de véhicules industriels. Pour équilibrer au mieux la charge dynamique des opérateurs, la minimisation de la somme des retards à l’issue de chaque véhicule est proposée.Deux approches peuvent être utilisées pour optimiser le lissage de charge dans un problème de séquencement : l’utilisation directe des temps opératoires ou le respect de règles. La plupart des travaux appliqués à l’industrie automobile utilisent l’approche de respect de règles. Une originalité de ce travail est d’utiliser l’approche de la prise en compte directe des temps opératoires.L’étude de la littérature de ce problème a dévoilé deux lacunes dans les travaux précédents : l’essentiel des travaux modélisent un seul type d’opérateurs d’une part, et proposent des heuristiques ou des métaheuristiques pour résoudre ces problèmes, d’autre part. L’originalité de ce travail est de tester des méthodes exactes pour des instances industrielles et de modéliser le fonctionnement de trois différents types d’opérateurs spécifiques au cas industriel.Deux méthodes exactes sont développées : la programmation linéaire mixte et la programmation dynamique. Une étude expérimentale des facteurs de complexité sur des instances académiques des deux modèles est développée. Les modèles sont aussi testés sur des instances du cas d’étude.Par ailleurs, le problème est traité par deux méthodes approchées : une heuristique basée sur la programmation dynamique d’une part, et des métaheuristiques (algorithme génétique, recuit simulé et un couplage des deux) d’autre part. Les deux approches sont testées sur des instances académiques et des instances du cas d’étude.Ce travail a permis d’apporter une solution intéressante d’un point de vue industriel puisqu’il prend en compte les caractéristiques de la ligne de montage (opérateurs spécifiques) et améliore significativement la qualité du séquencement en un temps de calcul raisonnable. / In this thesis, the problem of sequencing mixed model assembly lines (MMAL) is considered. Our goal is to determine the sequence of products to minimize the work overload. This problem is known as the mixed model assembly line sequencing problem with work overload minimization (MMSP-W). This work is based on an industrial case study of a truck assembly line.Two approaches can be used to minimize the work overload: the use of task operation times or the respect of sequencing rules. Most of the earlier works applied in car industry use the latter approach. The originality of this work is to employ the task operation times for the generation of the product sequence in a MMAL.The literature review has highlighted two main gaps in previous works: most of the papers consider a single type of operators, and propose heuristics or metaheuristics to solve the problem. The originality of this work is to test exact methods for industrial case instances and to model three different types of operators.Two exact methods are developed: the mixed integer linear programming and dynamic programming. The models are tested on industrial case study instances. An experimental study is developed for both approaches in order to understand the complexity factors.Moreover, the problem is treated by two approximate methods: a heuristic based on dynamic programming and metaheuristics (genetic algorithm, simulated annealing and a hybrid method based on both genetic algorithm and simulated annealing). All approaches are tested on academic instances and on real data from the industrial case study.

Submitted by YURI PRADO DE SOUZA (yuriprado.uff@gmail.com) on 2018-10-17T22:40:46Z No. of bitstreams: 1 Dissertação v60 - final.pdf: 1880394 bytes, checksum: 1c4ca28a4089a492a49b54e291c33dea (MD5) / Rejected by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: Rever a ordenação dos elementos pré-textuais ... capa, folha de rosto ... ficha catalográfica ... • A capa e ficha catalográfica não são consideradas para contagem de páginas. a paginação deve aparecer no canto superior direito a partir da introdução, realizei a contagem das páginas e seu trabalho deve com o número (14)*, após você precisa atualizar a numeração na ficha catalográfica, nas listas e no sumário. • Resumo: Apenas palavra Resumo e Abstract devem ser centralizada; o resumo deve ser em parágrafo único. (favor ver exemplo no template ou diretrizes) o As palavras-chave e keyword devem ser separadas entre si por ponto final e também finalizadas por ponto. (favor ver exemplo no template ou diretrizes) • A lista de figuras existem algumas que não aparece o título, a numeração das figuras devem ser continuas independente do capitulo. • Sumário: deve ter os mesmo destaques tipográfico que as seções do trabalho, deve ser alinhado à esquerda (veja exemplo no template ou diretrizes) • Favor revisar as todos os indicativos de seção em seu trabalho e no sumário • INDICATIVO DE SEÇÃO Os títulos das seções devem começar na parte superior da folha e separados do texto que os sucede por um espaço de 1,5 entrelinhas. Da mesma forma, os títulos das subseções devem ser separados do texto que os precede e que os sucede por por um espaço de 1,5 entrelinhas. Os títulos das seções devem ser destacados tipograficamente, da primária a quinária. As seções primárias por serem as principais divisões de texto, devem iniciar em folha distinta, no final dos indicativos de seção não tem ponto final exemplo 7 MODELO DE REFERÊNCIA (seção primária) - caixa alta/negrito 7.1 PUBLICAÇÃO PERIÓDICA (seção secundária) - caixa alta sem negrito 7.1.1 Publicação periódica no todo (seção terciária) negrito 7.1.1.1 Artigo de periódico (seção quaternária) - sem negrito 7.1.1.1. Com autor pessoal (seção quinária) - Itálico e negrito • Qualquer que seja o tipo de ilustração (figuras, desenhos, gráficos, diagramas,fluxogramas, fotografias, mapa, planta, quadro, imagem entre outros) sua identificação (título) aparece na parte superior com letra tamanho 12; o Na parte inferior, Tamanho da letra 10, indicar a fonte consultada (elemento obrigatório, mesmo que seja produção do próprio autor), notas e outras informações necessárias à sua compreensão. o Devem conter a fonte mesmo que elaborada pelo autor. o Ex: Fonte: Autor Fonte: Autoria própria (favor ver exemplo no template ou diretrizes) • As fontes das ilustrações, tabelas e quadros não podem ser links . Areferência deve ser informada ao final, seguindo os padrões da ABNT.Para indicar a fonte, deve ser colocada a autoria e o ano entre parênteses. Ex.: Martins (2010). Quando uma referência for retirada de um meio eletrônico deve-se identificar uma autoria para o que é visualizado na página; se não houver título, escrever uma pequena descrição do que foi visto e seguir com os dados: disponível em:<endereço eletronico> . Acesso em: xx mes xxxx. A autoria pode ser uma pessoa física, uma Instituição, uma empresa, uma pessoa jurídica e até o nome do próprio site. Ex.: ECOVILAS. Condomínios autossustentados e permaculturais. Disponível em: <http://www.ecoovilas.com/projetos/permacultura>. Acesso em: 10 out. 2017. Será colocado na Fonte: Ecovilas (2017) • Referências. A palavra Referências deve ser centralizada, e não conter numeração de seção; As referencias devem ser justificadas, espaço simples com um espaço simples(enter) entre elas. • Sobre a elaboração das referencias e citações e formatação favor solicitar ajuda com URGÊNCIA a bibliotecária Juciene (juciene.pedroso@unesp.br) Mais informações acesse o link: http://www2.feg.unesp.br/Home/Biblioteca21/diretrizes-2016.pdf Agradecemos a compreensão. on 2018-10-18T12:54:42Z (GMT) / Submitted by YURI PRADO DE SOUZA (yuriprado.uff@gmail.com) on 2018-10-19T18:53:48Z No. of bitstreams: 2 Dissertação v60 - final.pdf: 1880394 bytes, checksum: 1c4ca28a4089a492a49b54e291c33dea (MD5) Dissertação v-61 formatado2.pdf: 1810118 bytes, checksum: 4638b9426aac62a064b565b38ffda481 (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-10-19T19:04:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 souza_yp_me_guara.pdf: 1810118 bytes, checksum: 4638b9426aac62a064b565b38ffda481 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-19T19:04:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 souza_yp_me_guara.pdf: 1810118 bytes, checksum: 4638b9426aac62a064b565b38ffda481 (MD5) Previous issue date: 2018-08-27 / Neste trabalho propõe-se uma abordagem para o Problema de Balanceamento de Linhas de Montagem (do inglês, Assembly Line Balancing Problem - ALBP) para aumentar a eficiência de uma indústria montadora de veículos. O ALBP caracteriza-se como um problema de sequenciamento de tarefas em estações de trabalho classificado como um problema de Otimização Combinatória NP-difícil e, portanto, a solução exata do problema em ambientes reais geralmente implica em elevado custo computacional. Para resolver o ALBP, foram formulados um modelo matemático de otimização inteira mista para obtenção de soluções determinísticas e um modelo estocástico com recurso que considera a incerteza dos tempos de execução das tarefas pelos operadores. A motivação para o desenvolvimento do presente trabalho decorre da observação de interrupções constantes do fluxo de produção nesta indústria, atribuídas às mais diversas naturezas, e que causavam transtornos e elevados níveis de estresse aos trabalhadores. Ambos os modelos, determinístico e estocástico, aumentaram a capacidade de produção de 196 unidades/dia para 245 e 233 unidades/dia, respectivamente. O modelo estocástico aumentou o tempo de ciclo CT em 5,6% quando comparado ao modelo determinístico, embora diminua a capacidade efetiva em 4,8% Porém, não considerar a incerteza no tempo de execução das tarefas pode diminuir a quantidade produzida em até 10,6%. Contrariamente ao entendimento comum em linhas de montagem, este trabalho conclui que reduzir os tempos de ociosidade aos níveis mínimos é prejudicial à produtividade de linhas de montagem. Isto se deve ao fato de que uma parcela do tempo atribuído à ociosidade dos operadores, na verdade contêm um tempo adicional gerado pela incerteza do tempo de execução das tarefas. Os resultados sugerem que a abordagem do ALBP sob incerteza contribui para o aumento dos índices de capacidade operacional da empresa. Devido ao grande esforço computacional necessário para a solução dos modelos de otimização propostos (determinístico e estocástico), não se consegue resolver, em um tempo computacional razoável, exemplares de dimensões reais do problema. Em vista disto, o trabalho propõe também uma heurística para a solução do ALBP visando minimizar o tempo de ciclo. Experimentos computacionais sugerem que a heurística proposta obtém resultados razoáveis para grandes exemplares do problema em um tempo computacional pequeno / This work proposes solution approaches to the Assembly Line Balancing Problem (ALBP) to increase the efficiency of a vehicle assembler industry. The ALBP is characterized as a task sequencing in workstations which is classified as a NP-hard Combinatorial Optimization problem and, therefore, the exact solution of the problem in real environments usually implies a high computational cost. In order to solve the ALBP, a mathematical model of mixed integer optimization to obtain deterministic solutions and a stochastic model with resource that considers the uncertainty of the execution times of the tasks by the operators were formulated. The motivation for the development of this work stems from the constant interruptions of the production flow in this industry, attributed to the most diverse natures, which cause disorders and high levels of stress to the workers. The deterministic and stochastic models increased the production capacity from 196 units / day to 245 and 233 units / day, respectively. The stochastic model increased the cycle time by 5.6% when compared to the deterministic model, although it reduced the effective capacity by 4.8%, which is equivalent to 12 vehicles / day. However, not considering the uncertainty in task execution times can decrease the amount produced by up to 10.6% or 26 vehicles / day. Contrary to the most acceptable idea, this work concludes that reducing idle times to minimum levels is detrimental to assembly line productivity. This is due to the fact that a portion of the time attributed to the idleness of the operators actually contains an additional time generated by the uncertainty of the execution time of the tasks. The results suggest that the approach of the ALBP under uncertainty contributes to the increase of the indices of operational capacity of the company. Due to the great computational effort required to solve the proposed optimization models (deterministic and stochastic), it is not possible to solve real instances of the problem in a reasonable computational time. In view of this, this work also proposes a heuristic for the ALBP solution in order to minimize the cycle time. Computational experiments suggest that the proposed heuristic obtains reasonable results for large instances of the problem in a small computational time

Fundação Araucária; CNPq; RENAULT; Seti / As linhas de montagem que envolvem soldagem por pontos estão amplamente presentes na indústria de fabricação automotiva. O processo de montagem da estrutura do veículo emprega vários robôs equipados com ferramentas de soldagem por pontos. Estes robôs e ferramentas possuem altos custos, fazendo surgir a necessidade de projetar a linha cuidadosamente, atendendo à demanda do produto e reduzindo as despesas ao mesmo tempo. Nesta dissertação, propõe-se e estuda-se o problema do Projeto de Linha de Montagem Robótica (PLMR), com base nas características práticas de uma empresa automotiva localizada no Brasil. Desenvolve-se um modelo de Programação Linear Inteira Mista (PLIM) que permite: (i) paralelização de estações, (ii) seleção de equipamentos e (iii) múltiplos robôs por estação de trabalho. O modelo matemático visa minimizar o custo total à uma taxa de produção desejada, o que envolve robôs, ferramentas e instalações. O modelo proposto considerou o tempo morto durante um ciclo, restrições de espaço, restrições de alocação de tarefas e possibilidades de paralelismo. O tempo morto é um tempo improdutivo e fixo do trabalho de manuseio de peças que acompanha o tempo de movimento dos robôs transportadores capacitados. Experimentos computacionais foram realizados para evidenciar a influência dos parâmetros sobre a solução ótima do projeto de linha. Além disso, foram realizados estudos de casos práticos com parâmetros reais coletados de uma linha de montagem robotizada para soldagem, localizada na região metropolitana de Curitiba-PR, chegando à otimalidade. Em comparação com as linhas estritamente seriais, o modelo mostrou grandes vantagens ao permitir paralelizar as estações no sistema de produção, permitindo avaliar uma compensação entre a taxa de produção e o custo total. / Spot welding assembly lines are widely present in the automotive manufacturing industry. The procedure of building the vehicle’s body employs several robots equipped with spot welding tools. These robots and tools are quite costly, arising the necessity of designing the line consciously, meeting the product demand and reducing expenses at the same time. In this master thesis, the Robotic Assembly Line Design (RALD) problem is proposed and studied based on practical characteristics from an automotive company located in Brazil. A Mixed-Integer Liner Programming (MILP) formulation is developed allowing: (i) station paralleling, (ii) equipment selection, and (iii) multiples robots per workstation. The mathematical model aims at minimising the total cost at the desired production rate, which involves robots, tools and facilities. The proposed model considered dead time during a cycle, space constraints, task assignment restrictions, and parallelism possibilities. Dead time is an unproductive and fixed work-piece handling time that accompany the capacitated transporter robots’ movement time. Computational experiments were performed in order to evidence the parameters’ influence over the optimal line design solution. In addition, practical case studies were conducted with parameters collected from a real-world robotic welding assembly line located on the outskirts of Curitiba-PR (Brazil), reaching optimality. Compared to the strictly serial lines, the model led to great advantages by allowing station paralleling in the production system, making it possible to evaluate an expected trade-off between the production rate and the total cost.

Uma das atividades mais rentáveis conduzidas pelas indústrias da atualidade é o desenvolvimento de novos produtos. Uma das etapas a serem consideradas no desenvolvimento de novos produtos é a definição do processo de fabricação do produto. Nas etapas iniciais do processo de desenvolvimento de produto, a definição dos processos relacionados é realizada de maneira estimativa. Somente quando da industrialização do produto é que realiza-se o estudo de tempos de produção, leiaute, entre outros. Deste modo, diversas composições de processo que poderiam ser implementadas são ignoradas, porque estas somente serão estudadas em futuros aperfeiçoamentos do processo produtivo. Diversos estudos tem sido conduzidos, voltados para a otimização do processo, em termos de balanceamento de linha, tempos de produção e leiaute. Entretanto observa-se que, nas etapas iniciais de desenvolvimento do produto, o processo de fabricação não é corretamente endereçado, sendo realizados apenas estudos superficiais. O objetivo do presente trabalho é construir um modelo para definição mais precisa dos processos produtivos a partir do projeto de produto. Para tal, foi realizada a revisão da literatura quanto a projeto do produto e otimização do processo, abordando quatro principais temas: i. estudo de tempos; ii. balanceamento de linha; iii. desenvolvimento de leiaute; iv. conceitos de manufatura enxuta; por serem estes os que mais impactam no processo de tomada de decisão. Com base no referencial teórico, desenvolveu-se um modelo para a definição de processo de forma otimizada, na etapa inicial do desenvolvimento de produto. Um estudo de caso em uma empresa do ramo automobilístico foi conduzido para verificar a viabilidade do modelo, comparando os resultados obtidos pelo modelo atual de desenvolvimento de processo contra o modelo proposto por este trabalho. Os resultados obtidos indicam que o modelo adere à realidade, permitindo uma definição robusta do processo fabril, ainda em estágios iniciais do PDP.