Processos industriais que ocorrem em bateladas são empregados com freqüência na produção de alguns itens. Tais processos disponibilizam uma estrutura de dados bastante peculiar e, diante disso, existe um crescente interesse no desenvolvimento de cartas de controle multivariadas mais apropriadas para seu monitoramento. Destaca-se aqui uma abordagem recente que utiliza cartas de controle baseadas no método Statis. O Statis constitui-se numa técnica exploratória que permite avaliar similaridade entre matrizes de dados. Entretanto, esta técnica avalia a similaridade no contexto linear, isto é, investiga estruturas de correlação lineares nos dados. Propõe-se nesta tese a utilização de cartas de controle baseadas no Statis em conjunto com um kernel para monitoramento de processos com presença de nãolinearidades fortes. Através dos kernels, definem-se funções não lineares dos dados para melhor representação da estrutura a ser caracterizada pelo método Statis. Esta nova abordagem, denominada Kernel-Statis, é desenvolvida e avaliada utilizando dados de um processo simulado. / Industrial batch processes are widely used in the production of some items. Such processes provide a peculiar data structure; therefore, there is a growing interest in the development of customized multivariate control charts for their monitoring. We investigate a recent approach that uses control charts based on the Statis method. Statis is an exploratory technique for measuring similarities between data matrices. However, the technique only assesses similarities in a linear context, i.e. investigating structures of linear correlation in the data. In this thesis we propose control charts based on the Statis method in conjunction with a kernel for monitoring processes in the presence of strong non-linearities. Through the kernels we define non-linear functions of data for better representing the structure to be characterized by the Statis method. The new approach, named Kernel-Statis, is developed and illustrated using simulated data.

Embora comum na indústria, o Projeto do Sistema de Produção (PSP) ainda é pouco realizado na construção civil. Estudos anteriores apontaram para a necessidade de empregar ferramentas capazes de modelar e avaliar os efeitos da interdependência, da complexidade e da variabilidade no desempenho dos sistemas de produção na construção, como a simulação computacional, ainda é pouco usada na construção civil. Desta forma, este trabalho teve como objetivo geral propor um modelo para a elaboração do Projeto do Sistema de Produção de empreendimentos da construção civil a partir da utilização da simulação computacional como ferramenta de apoio à tomada de decisão, tendo como ponto de partida o modelo anteriormente desenvolvido. Como estratégia de pesquisa optou-se pela pesquisa construtiva, caracterizada pela implementação de construções inovadoras para a solução de um problema com relevância prática, através do aprendizado baseado na experimentação e na reflexão teórica. A partir de uma revisão de literatura, este trabalho foi dividido em três fases. A fase exploratória consistiu da análise e seleção do software de simulação e de um estudo exploratório. A fase de desenvolvimento consistiu na realização de quatro estudos de caso nos quais avaliou-se o emprego da simulação no PSP. Na fase de análise e reflexão, discutiu-se quatro funções básicas do PSP: promover discussões e questionamentos; incentivar a adoção de uma visão sistêmica; sistematizar, formalizar e registrar decisões; e estabelecer um estado futuro a ser alcançado. Quanto à simulação, seu emprego permitiu o teste de diferentes cenários relacionados a mudanças na estratégia de ataque do empreendimento, ao dimensionamento da capacidade dos recursos de produção entre outros. Propôs-se, ainda, a estratégia de reutilização de modelos como forma de reduzir o tempo de desenvolvimento dos estudos. O modelo proposto, que tem seu escopo limitado a decisões de caráter operacional, divide o PSP em duas fases que não são estanques, devendo sobrepor-se: a fase estática, baseada no modelo anterior de elaboração do PSP; e a fase dinâmica, na qual são desenvolvidos os modelos de simulação e testados cenários para apoiar a tomada de decisão. / Though common in industry, the Production System Design (PSD) is still seldom used by the construction sector. Previous studies have pointed to the need to use tools to model and evaluate the effects of interdependence, complexity and variability in production system performance, such as computer simulation. Thus, this study aimed to propose a model for designing production systems of construction projects based on the use of simulation as a tool to support decision-making, whose starting point is a previously developed model. The constructive research approach is characterized by implementing innovative constructions to solve a specific and practically relevant problem through learning based on experimentation and theoretical reflection. Based on literature review, this study was divided into three phases. The exploratory phase consisted of the analysis and selection of simulation software and an exploratory study. The development phase consisted of four case studies in which the use of simulation in the PSD was evaluated. At the analysis and reflection phase four basic functions of the PSD were discussed: promoting discussion and questions; encouraging the adoption of a systemic view; formalizing and recording decisions; and establishing a state to be reached. The use of simulation allowed the testing of different scenarios related to project installment strategy changes and in the capacity planning of production resource planning capacity among others. A strategy for reusing models was also proposed in order to reduce the development time of the studies. The proposed PSD model, which has its scope limited to decisions of operational nature, is made up of two overlapping phases: the stochastic phase, based on the previously proposed PSD model, and the dynamic phase, in which simulation models are developed and scenarios are tested to support decision-making.

O planejamento de produção é um elemento essencial para as empresas, pois permite definir os volumes a serem produzidos, conforme a estimativa de demanda e a capacidade produtiva disponível. Este trabalho contribui para o planejamento da produção, integrando variáveis e parâmetros que podem ajudar na maximização do resultado econômico das organizações. Esta dissertação apresenta três objetivos principais relacionados a esse tema: (i) identificar os problemas e as variáveis que precisam ser analisadas no desenvolvimento de métodos que se adéquam às necessidades das áreas envolvidas; (ii) desenvolver algoritmo para integrar as variáveis identificadas e os dados empresariais, de forma a viabilizar a aplicação do modelo, baseado em programação matemática e distribuições de probabilidade; (iii) aplicar os modelos propostos, a fim de avaliar sua utilidade e discutir os resultados obtidos. O estudo realizado revela a importância do uso de métodos formais de planejamento da produção integrados à definição do preço do produto. A definição de preços ou volumes de produção diferente dos valores ótimos pode afetar substancialmente o lucro global do sistema produtivo. / Production planning is an essential tool for companies, since it establishes the volumes to be produced, according to estimated demand and available production capacity. This work contributes with production planning field by integrating variables and parameters that impact the economic results of the organizations. This study presents three main objectives: (i) identification of issues and variables that need to be analyzed to develop methods suited to the needs of the areas involved, (ii) development of algorithms to integrate the identified variables and business data, in order to enable the application of the model, based on mathematical programming and probability distributions, (iii) application of the proposed models to evaluate their usefulness and discuss results. The study reveals the importance of using production planning formal methods that integrate products’ prices. The establishment of prices or production volumes different from optimum values may substantially affect production system global profit.

As atividades de projeto e planejamento de sistemas de produção na indústria da construção civil tendem a ser mais complexas em relação à manufatura pelo fato de que o produto (edificação) é fixo no espaço enquanto os recursos transformadores movimentam-se. Além disso, à medida que o empreendimento vai sendo construído, o leiaute é alterado, contribuindo para aumentar a complexidade destas atividades. O presente trabalho propõe o uso de modelagem 4D para a visualização espacial e temporal de empreendimentos de construção, pela introdução de BIM (Building Information Modelling) no projeto e planejamento de sistemas de produção. Em geral, os estudos prévios sobre modelagem 4D com o uso de BIM tiveram como foco decisões de planejamento de forma isolada, limitadas a processos construtivos específicos. Entretanto, pouco tem sido investigado sobre a implementação de modelos BIM 4D no projeto e na gestão de sistemas de produção no contexto organizacional de empresas de construção. Desta forma, este trabalho teve como objetivo desenvolver um método para o projeto e planejamento de sistemas de produção em empreendimentos de construção, com uso da modelagem BIM 4D. Esta pesquisa enquadra-se no modo de produção de conhecimento denominado de pesquisa construtiva (constructive research), que consiste em produzir construções inovadoras, com intenção de resolver problemas encontrados no mundo real, assim como contribuir com avanços teóricos sobre o tema em estudo. A pesquisa foi divida em quatro etapas: revisão bibliográfica, fase exploratória, fase de desenvolvimento e fase de consolidação. As principais contribuições do trabalho são o próprio método proposto, uma discussão sobre os possíveis papéis da modelagem BIM 4D na tomada de decisão do projeto e planejamento de sistemas produção, e a identificação das principais dificuldades para a sua implementação. / The activities of designing and planning production systems in construction tend to be more complex than in manufacturing due to the fact that the product (building) is stationary, while the transforming resources move around. Moreover, as the project is being built, the site layout changes over time, contributing to increase the complexity of those activities. This research work proposes the use of 4D models for spatial and temporal visualization of construction projects, by introducing BIM (Building Information Modeling) in the design and planning of production systems. In general, previous studies on the use of BIM for 4D modeling in construction have focused on isolated planning decisions, limited to specific construction processes. However, not much research has been made on the implementation of BIM 4D models in the design and planning of production systems in the organizational context of construction companies. Therefore, the aim of this research study is to devise a method for designing and planning production systems in construction projects, with the use of BIM 4D modeling. This research fits into the mode of knowledge production named constructive research which consists of producing innovative constructions, intended to solve problems found in the real world, as well as to contribute to theoretical developments in the theme being investigated. The study was divided into four stages: literature review, exploratory phase, development phase, and consolidation phase. The main contributions of the investigation are the proposed method, a discussion on the possible roles of BIM 4D in the decision making process involved in the design and planning of production systems, and the identification of the main difficulties in terms of implementation.

Diante do elevado nível de competição presente no cenário atual, torna-se indispensável a adoção de medidas de gestão capazes de priorizar e dirigir esforços na busca pela excelência no desempenho operacional das empresas. Assim, o objetivo deste trabalho é propor uma abordagem baseada em custos de produção e previsão de demanda voltada ao planejamento e controle da capacidade produtiva. Inicialmente, realizou-se o mapeamento dos artigos publicados em dezenove periódicos no período de 2002 a 2013, visando identificar abordagens relacionadas ao tema custos de produção e o processo de previsão de demanda. Com a finalidade de otimizar o planejamento da capacidade produtiva disponível, uma modelagem matemática, que utiliza o algoritmo generalized reduced gradient (GRG) não linear, é proposta. Por fim, é apresentado um modelo para o controle do desempenho operacional do sistema produtivo, fundamentado na avaliação de custos e no planejamento da capacidade de produção. Para avaliar a eficácia do modelo proposto, este foi aplicado em uma empresa de manufatura de materiais plásticos para a construção civil, em um sistema com múltiplos produtos e múltiplas máquinas. / Given the high level of competition present in the current environment, it is essential to adopt management measures in order to prioritize and direct efforts in the search for excellence in the company operational performance. Therefore, the objective of this study is to propose an approach based on production costs and demand forecasting focused on production capacity planning and control. A mapping of the articles published in nineteen journals, during the period of 2002 to 2013, was conducted to identify the different approaches related to production costs and demand forecasting. A mathematical modeling is proposed with the objective of optimizing the capacity planning using the nonlinear algorithm generalized reduced gradient (GRG). This study presented a model for controlling operational performance of the production system based on the evaluation of production costs and capacity planning. To evaluate the efficacy the model was applied to a manufacturing company of plastic materials for the construction, in a system with multi-products and multi-machines.

A sobrevivência das organizações em cenários altamente competitivos tem exigido a melhoria da eficiência, flexibilidade e qualidade dos sistemas de produção (DE RON, 1998). Neste âmbito, a programação de tarefas assume grande responsabilidade ao suportar o planejamento e controle da manufatura, garantindo que estes processos estejam alinhados com os objetivos estratégicos das organizações. Esta dissertação aborda a programação de tarefas em sistemas de pintura com tempos de setup dependentes da sequência do processamento. No primeiro artigo é proposta uma sistemática para liberação do tamanho de lote que minimiza a soma dos custos de setup e pintura. Na sequência, os lotes liberados são sequenciados utilizando as regras Apparent Tardiness Cost (ATC) e Apparent Tardiness Cost with Setups (ATCS). Quando aplicado em processo de pintura, o ganho de eficiência da instalação medido através do Overall Equipment Effectiveness (OEE) foi de 32,84%. O segundo artigo propõe uma modificação na regra ATCS através da inclusão de um parâmetro relativo à qualidade de execução do procedimento de pintura. Tal parâmetro é justificado pelo impacto decorrente de falhas no processo de pintura, gerando atrasos de entrega. Esta nova heurística, quando aplicada no mesmo processo de pintura, elevou o OEE em 2,74%, a precisão de entrega em 2,11% e o percentual de embalagens completas ao final do processo de pintura em 8%. / The competitive industrial scenarios required companies to improve efficiency, flexibility and quality of production systems (RON, 1998). In this context, job scheduling is deemed important to support planning and control of manufacturing systems. This dissertation addresses the scheduling problem in painting systems where setups depend on the job sequence. The first paper proposes an approach to release batches aimed at minimizing the sum of setup and painting costs. The released lots are scheduled using the Apparent Tardiness Cost (ATC) and Apparent Tardiness Cost with Setups (ATCS) rules. When applied to a painting process, the proposed approach increased efficiency measured by the Overall Equipment Effectiveness 32.84%. The second article proposes a modification to the ATCS rule by including a quality related parameter. This parameter is tailored to reduce delivery delays due to quality problems. This new heuristic, when applied to the same painting process, increased the OEE 2.74%, the delivery accuracy 2.11% and the percentage of completed packages at the end of the painting process 8%.

A concorrência nos mercados mundiais impõe a necessidade de aumento da competitividade das empresas que desejam assumir posições de liderança nos segmentos em que atuam. Neste ínterim, a programação de tarefas contribui para que as empresas promovam a eficiente utilização dos recursos produtivos visando a realização de seus objetivos estratégicos. Esta dissertação enfoca a programação de tarefas em máquinas paralelas não-relacionadas e com tempos de setup dependentes da sequência de processamento. Primeiramente é abordado o objetivo de minimização do atraso total e do tempo total para a conclusão de um conjunto de tarefas, através de uma heurística de três etapas que (i) ordena as tarefas pelo WSPT (Weighted Shortest Processing Time), (ii) aloca as tarefas às máquinas e (iii) aprimora a solução proposta pela etapa (ii) através de Tabu Search. Quando aplicada em um ambiente de manufatura real composto por duas máquinas paralelas não-relacionadas no processo de metalização de filmes plásticos em alto vácuo, a heurística resulta em um desvio de 1,1% para o tempo total de processamento das tarefas e 4,6% para o atraso total, em comparação ao resultado ótimo obtido por enumeração. Na sequência, o objetivo passa a ser a minimização simultânea do atraso e do adiantamento das tarefas através de uma heurística de três etapas que (i) caracteriza o conjunto de tarefas por um conjunto de métricas, (ii) aloca as tarefas às máquinas através de uma versão modificada do ATCS (Apparent Tardiness Cost with Setup) de Lee e Pinedo (1997), e (iii) aprimora a solução final com Tabu Search. A aplicação em dados reais resulta em 14% de desvio em relação à solução ótima obtida por enumeração. Quando aplicada em cenários com data de entrega, tempos de processamento e setup simulados, a heurística resulta em desvio médio de 18% da solução ótima gerada por enumeração para pelo menos 70% das simulações. / The competition in worldwide markets lead the companies to increase the competitiveness in order to take leading positions in their industries. In this sense, scheduling plays an important role leading the companies to reach their strategic goals through efficient utilization of manufacturing resources. This dissertation focuses on the scheduling unrelated parallel machines with sequence dependent setup times. First goal is to minimize the completion time and total weighted tardiness, through a three phase heuristic which (i) sort the jobs with WSPT, (ii) allocate the jobs to the machines and (iii) improve final solution with Tabu Search. Once applied to a real manufacturing environment composed by two unrelated parallel machines, in high vacuum plastic films metallisation process, the heuristic results in 1.1% of deviation from total weighted completion time and 4.6% of deviation from weighted tardiness, in relation to the optimal solution obtained from total enumeration. Next goal is the simultaneous minimization of weighted earliness and tardiness, through a three phase heuristic which (i) characterize the jobs, (ii) allocate the jobs to the machines with a modified version of Lee and Pinedo’s (1997) ATCS and (iii) improve final solution with Tabu Search. The application in real data results in 14% of deviation from the optimal solution obtained by enumeration. When applied to simulated scenarios of due date, processing and setup time, the heuristic results in average deviation of 18% from optimal solution obtained by enumeration to at least 70% of the simulations.

A presente dissertação propõe novas abordagens para seleção de variáveis com vistas à formação de grupos representativos de observações. Para tanto, sugere um novo índice de importância das variáveis apoiado nos parâmetros oriundos da Análise de Componentes Principais (APC), o qual é integrado a uma sistemática do tipo forward para seleção de variáveis. A qualidade dos agrupamentos formados é medida através do Silhouette Index. Um estudo de simulação é projetado para avaliar a robustez e o desempenho da sistemática proposta em dados com diferentes níveis de correlação, ruído e número de observações a serem clusterizadas. Na sequência, é apresentada uma versão modificada da sistemática original, a qual utiliza funções kernel para remapeamento dos dados com vistas ao incremento da qualidade de clusterização e redução das variáveis retidas para formação dos agrupamentos. A versão modificada é aplicada em 3 bancos de dados da indústria química, aumentando a qualidade da clusterização medida pelo SI médio em 150% e utilizando em torno de 6% das variáveis originais. / This thesis proposes new approaches for variable selection aimed at forming representative groups of observations. For that matter, we suggest a new variable importance index based on parameters derived from the Principal Component Analysis (PCA), which is integrated to a forward procedure for variable selection. The quality of clustering procedure is assessed by the Silhouette Index. A simulation study is designed to evaluate the robustness of the proposed method on different levels of variable correlation, noise and number of observations to be clustered. Next, we modify the original method by remapping observations through kernel functions tailored to improving the clustering quality and reducing the retained variables. The modified version is applied to 3 databases related to chemical processes, increasing the quality of clustering measured by SI on average 150%, while using around 6% of the original variables.

O aumento da competitividade desafia as empresas a utilizarem novas ferramentas de gestão para que consigam manter-se e destacar-se frente a seus concorrentes. Uma ferramenta de apoio à decisão para os administradores é o orçamento, o qual vem sofrendo alterações ao longo dos anos devido a ineficiências apresentadas no método tradicional. Este trabalho tem como objetivo discutir o orçamento matricial como uma ferramenta de apoio ao planejamento econômico-financeiro e à melhoria de resultados. O orçamento matricial é considerado uma evolução do orçamento base zero, pois define metas específicas para cada setor ao invés de analisar todas as atividades como sugerido pelo método do orçamento base zero. Neste trabalho é apresentado um estudo de caso em uma indústria de bebidas, definindo os principais benefícios e dificuldades na implantação e continuidade do uso do orçamento matricial. O orçamento matricial demonstrou ser uma poderosa ferramenta para o planejamento e controle dos resultados através dos princípios de controle cruzado, desdobramento de gastos, acompanhamento sistemático e da metodologia PDCA. Alguns dos resultados alcançados pela organização com o uso do orçamento matricial foram: (i) maior conhecimento e controle dos gastos da organização, (ii) aumento do envolvimento dos funcionários com o processo orçamentários, através do atrelamento de metas individuais, (iii) redução de custo e auxilio aos gestores na tomada de decisão, uma vez que a informação flui em todos os níveis hierárquicos. / The increase in the competitiveness challenges the companies to use new tools of management to be able to keep up and highlight in front of their rivals. A support tool to the managers is budget, which is undertaking alterations along the years due to inefficiencies presented in the traditional methods. This paper has the purpose to discuss the matrix budget like a support tool to the economic and financial planning and the improvement of results. The matrix budget is considered an evolution from the zero base budget, because it defines specific goals for each sector instead of analyzing all the activities as suggested by the zero base budget method. In this paper it’s presented a case study in a beverage company, defining the main benefits and difficulties in the implementation and continuity of the matrix budget use. The matrix budget has shown to be a powerful tool to the planning and result control through the principles of crossed control, expenditure unfolding, systematic follow up and PDCA methodology. Some of the results achieved by the organization with the use of matrix budget were: (i) greater knowledge and control of expenses of the organization, (ii) increase of the involvement of the employees with the budget process, through the linking of individual goals, (iii) reduction of cost and aid to the managers in the decision making, once the information flows through all hierarchical levels.

A Construção Enxuta (CE) tem sido introduzida, gradativamente, na construção civil através de práticas como controle de perdas, gestão da qualidade e planejamento e controle da produção. Tendo em vista a disseminação da CE na indústria da construção, há a necessidade de medir o nível do seu uso nas empresas, o que permite identificar melhores práticas e oportunidades de melhoria. Desta forma, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver um protocolo de auditoria do uso de práticas da CE. Esse método foi desenvolvido ao longo de quatro etapas: (a) uma revisão da literatura para identificar categorias de práticas da CE, tendo como base o material publicado nos anais dos eventos do International Group for Lean Construction (IGLC) entre 1993 e 2010; (b) definição de fontes de evidência para avaliar o uso de cada categoria de prática; (c) definição de pesos referentes à importância de cada prática, com base nas opiniões de sete especialistas em CE; e (d) aplicação do protocolo a um empreendimento da construção civil. O protocolo foi inicialmente aplicado como um estudo piloto em um canteiro de obras o que possibilitou melhorias no documento. A versão revisada do protocolo foi então aplicada no mesmo empreendimento em que ocorreu a aplicação piloto, gerando dados que possibilitaram a avaliação do protocolo segundo sua utilidade. / The Lean Construction (LC) hás been introduced gradually in construction through practices such as loss control, quality management, and production and planning control. Given the spread of the LC in the construction industry, there is a need to measure the level of use of LC in the companies, which allows us to identify best practices and improvement opportunities. Thus, this study aims todevelop a protocol for the use of audit LC practices. This method was developed over four stages: (a) a literature review to identify LC categories of practice, based on the papers published in the Annual IGLC Conferences between 1993 and 2010, (b) sources of evidences definition to evaluate the use of each category of practice, (c) definition of weights referring to the importance of each practice, based on the opinions of seven LC experts; and (d) the protocol aplication in na construction site. The protocol was initially implemented as a pilot study on a construction site which led to improvements in the audit document. The revised protocol was then applied in the same project that occurred in the pilot application, generating data that enabled the evaluation of the protocol according to its usefulness.