O problema de planejamento da produção integrado ao problema de corte de estoque surge em várias indústrias de manufatura, tais como indústria de papel, móveis, aço entre outras, e consiste em um problema de otimização combinatória bastante complexo, devido ao fato de integrar dois problemas conhecidos na literatura de difícil resolução. As aplicações práticas deste problema vêm aumentando em muitas empresas que buscam tornar seus processos produtivos mais eficientes. Neste trabalho, estudamos o problema de otimização integrado que surge em pequenas indústrias de móveis, em que placas de MDF disponíveis em estoque devem ser cortadas em itens menores, de diversos tamanhos e quantidades para comporem os produtos demandados. O modelo matemático de otimização linear inteiro proposto permite que alguns produtos sejam antecipados e estocados. Essa antecipação da produção aumenta os custos de estoque, porém com o aumento da demanda de peças é possível gerar padrões de corte melhores e diminuir os custos com a perda de material. Consideramos no modelo dois tipos de variáveis de antecipação, uma de estoque convencional para atender uma demanda em carteira e outra para aproveitar a produção e atender uma demanda prevista, chamada variável oportunista. A função objetivo consiste em minimizar os custos dos processos de produção e de corte. Para resolver a relaxação linear deste problema, propomos um método lagrangiano e utilizamos a estratégia de horizonte rolante. Alguns testes computacionais são realizados e os resultados apresentados / The integrated problem of cutting stock and production planning arises in a several manufacturing industries, such as paper, furniture, steel among others, and it is a complex combinatorial optimization problem, due to the fact that it integrates two well-known NP problems of the literature. The real world applications of this problem have increased in many industries that search for more efficient production process. In this work, we studied an integrated optimization problem that arises in small furniture industries, where MDF boards available in inventory must be cut into enough quantities of items to compose demanded finish-goods. The model of integer linear optimization proposed allows anticipating some products and keeping them in inventory. This production anticipation makes increase the inventory costs, although makes it possible to determine better cutting patterns and decreases the costs of the cutting process. We consider in the model two types of anticipation variables, the first one to the ordinary inventory to meet ordered products and an other one, called chance variables, to meet a forecasting demand. The objective function is to minimize the costs of production process and waste of material. To solve a linear relaxation of this problem, we proposed lagrangian approach and used a rolling horizon strategy. Some computational tests are performed and results shown

Orientador: Flávio Keidi Miyazawa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T18:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hokama_PedroHenriqueDelBianco_M.pdf: 1340789 bytes, checksum: b5cc3f26e41b90afabdfac5c7a33bf05 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Nesta dissertação de mestrado apresentamos um método exato para o Problema do Caixeiro Viajante com Restrições de Empacotamento Tridimensional, que combina o Problema do Caixeiro Viajante o Problema de Empacotamento Tridimensional com Restrição de Ordem. Neste problema, um veículo deve partir carregado de um depósito e entregar caixas em pontos pré-definidos para seus clientes. Cada cliente tem um conjunto de caixas que deve receber e o objetivo é minimizar o custo de deslocamento do veículo. As caixas devem ser retiradas a partir da porta do contêiner do veículo e a remoção das caixas de um cliente não podem ser obstruídas pelas caixas a serem descarregadas posteriormente. Propomos uma abordagem exata baseada em branch-and-cut para buscar uma rota de custo mínimo. Apresentamos algumas adaptações de algoritmos da literatura e uma formulação em Programação por Restrições para encontrar um empacotamento que obedece restrições de ordem. Realizamos testes computacionais em instâncias geradas aleatoriamente e comparamos resultados com os algoritmos adaptados da literatura. Os resultados foram bastante satisfatórios resolvendo instâncias de tamanho médio em tempo computacional aceitável na prática / Abstract: We present an exact method for the Traveling Salesman Problem with Three-dimensional Loading Constraints. This problem combines the Traveling Salesman Problem, and the Three- Dimensional Packing Problem With Loading Constraints. In this problem, a vehicle must be loaded at the depot and deliver boxes to the customers. Every customer has a set of boxes that should receive and our goal is to minimize the travel cost of the vehicle. Unloading is done through a single side of the container and items from an unloading customer must not be blocked by items to be delivered later. We propose exact and heuristic branch-and-cut algorithm to find a minimum cost route. Adaptations of algorithms from the literature and a Constraint Programming formulation is presented to find a packing that consider unloading contraints. We performed computational tests on instances randomly generated and compared results with the algorithms adapted from literature. The results were quite satisfactory resolving several instances in reasonable computational time / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação

Submitted by GISLAINE MARA MELEGA null (gis_laine_m@hotmail.com) on 2017-03-27T18:20:11Z No. of bitstreams: 1 TESE_Gislaine Melega_Matemática.pdf: 2710288 bytes, checksum: 9c3a4e388e7584cf0423182dcfdcced8 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-03-29T19:23:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 melega_gm_dr_sjrp.pdf: 2710288 bytes, checksum: 9c3a4e388e7584cf0423182dcfdcced8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-29T19:23:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 melega_gm_dr_sjrp.pdf: 2710288 bytes, checksum: 9c3a4e388e7584cf0423182dcfdcced8 (MD5) Previous issue date: 2017-02-21 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Nesta tese, estamos interessados em tratar de maneira integrada dois conhecidos problemas da literatura. Esta integração é referida na literatura como problema integrado de dimensionamento de lotes e corte de estoque. A ideia consiste em considerar simultaneamente, as decisões relacionadas com ambos os problemas, de modo a capturar a interdependência entre estas decisões e, assim, obter uma melhor solução global. Propõe-se um modelo matemático geral para o problema integrado de dimensionamento de lotes e corte de estoque (GILSCS), que considera vários níveis de integração e nos permite classificar a literatura, em termos de modelos matemáticos, dos problemas integrados. A classificação é organizada a partir de dois principais aspectos de integração que são: a integração através dos períodos de tempo e a integração entre os níveis de produção. Em um horizonte de planejamento que considera vários períodos, o estoque fornece uma ligação entre os períodos. Esta integração, por períodos de tempo, constitui o primeiro tipo de integração. O problema geral também considera a produção em diferentes níveis: objetos são fabricados ou comprados e então são cortados para produzir peças menores e estas, por sua vez, constituem componentes para a produção dos produtos finais. A integração entre os diferentes níveis de produção consiste no segundo tipo de integração. A revisão da literatura também possibilita direcionar interessantes áreas para pesquisas futuras. O comportamento da solução para este tipo de problema, com três níveis e vários períodos, é estudado a partir do desenvolvimento de métodos de solução considerando abordagens que superam as dificuldades do problema, que consistem no alto número de padrões de corte, estruturas em vários níveis (multiestágios) e variáveis binárias de preparo. Os métodos de solução propostos para o problema GILSCS são baseados em duas abordagens conhecidas da literatura, usadas com sucesso para resolver os problemas separadamente, que são o procedimento de geração de colunas e heurísticas de decomposição do tipo relax-and-fix. Estas estratégias e suas variações são combinadas à um pacote de otimização em um estudo computacional com dados gerados aleatoriamente. Uma revisão da literatura, em termos de métodos de solução, para o problema integrado também é apresentada. Outras contribuições desta tese consistem em propor diferentes modelos matemáticos para o problema integrado, combinando modelos alternativos para cada um dos problemas separadamente. Neste estudo, o objetivo é comparar e avaliar, com um extensivo estudo computacional, a qualidade e o impacto das diferentes formulações. O outro trabalho trata de uma aplicação do problema integrado em um indústria de móveis de pequeno porte, em que restrições específicas do ambiente industrial são abordadas, como estoque de segurança e ciclos da serra. A solução obtida pelo modelo proposto é comparada com uma simulação da prática da empresa. / In this thesis, the subject of interest is in treating, in an integrated way, two wellknown problems in the literature. This integration is referred in the literature as the integrated lot-sizing and cutting stock problem. The basic idea is to consider, simultaneously, the decisions related to both problems so as to capture the interdependency between these decisions in order to obtain a better global solution. We propose a mathematical model for a general integrated lot-sizing and cutting stock (GILSCS) problem. This model considers multiple dimensions of integration and enables us to classify the current literature, in terms of mathematical models, in this field. The main classification of the literature is organized around two types of integration. In a planning horizon which consists of multiple periods, the inventory provides a link between the periods. This integration across time periods constitutes the first type of integration. The general problem also considers the production in different levels: objects are fabricated or purchased and then, they are cut to produce the pieces which are then assembled as components in the production of final products. The integration between these production levels constitutes the second type of integration. The literature review also enables us to point out interesting areas for future research. The behavior of a solution to this type of problem, with three levels of production and several time periods, is studied considering the development of solution approaches that overcome the difficulties of the problem, which are the high number of cutting patterns, multi-level structures and the binary values of the setup variables. The solution methods proposed to the GILSCS problem are based on two known strategies from the literature which are used successfully to solve the problems separately, which are the column generation procedure and decomposition heuristics based on relax-and-fix procedure. These strategies and their variations are combined into an optimization package in a computational study with randomly generated data. A literature review, in terms of solution methods, to the integrated problem, is also presented. Other contributions of this thesis consist of proposing different mathematical models for the integrated problem combining alternative models for each one of the problems separately. In this study, the aim is to compare and evaluate, with an extensive computational study, the quality and the impact of these dfifferent formulations. Another study is an application of the integrated problem in a small furniture factory, in which specific constraints related to the industrial environment are addressed, such as, safety stock level constraints and saw cycles constraints. The solution obtained from the proposed model is compared to a simulation of the common practice in the company. / FAPESP: 2012/20631-2

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-05-28Bitstream added on 2014-06-13T20:55:44Z : No. of bitstreams: 1 mosquera_gp_me_sjrp.pdf: 826166 bytes, checksum: 1a60fcaee005ae7c3a53ba9d9dad9b98 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Neste trabalho, estudamos o Problema de Corte de Estoque Bidimensional aplicado à indústria de móveis. Para realizar este estudo, visitamos uma empresa característica do noroeste paulista com o intuito de observarmos a prática da empresa e desenvolver métodos de solução para aumentar sua produtividade. O critério de otimização considerado é a redução do número de ciclos da serra. Três métodos de solução foram propostos para a resolução do problema. O primeiro utiliza um modelo matemático que contém restrições que garantem que o número de objetos cortados de acordo com um determinado padrão de corte seja um múltiplo da capacidade da serra. Duas heurísticas, baseadas na heurística de repetição exaustiva de padrões de corte, são propostas para atender exatamente às demandas e reduzir o número de ciclos da serra na indústria de móveis visitada. Os estudos computacionais realizados, mostraram que as estratégias propostas obtêm resultados próximos aos da empresa e, em alguns casos, melhores. / In this work we have studied the Two-dimensional Cutting Stock Problem applied to a furniture industry. In order to carry out this study, we have visited a characteristic company at the Northwest region of the state of São Paulo in order to observe the industry practice and develop solution methods to increase its productivity. The goal is minimize the number of saw cycles. We propose three solution methods to solve the problem. The first one is a mathematical model which imposes that the number of objects to be cut according to a given cutting pattern is a multiple of the saw capacity. Two heuristics based on the sequential heuristic procedure are proposed to fulfil the demands and to reduce the number of saw cycles. By the computational tests results, we can conclude that these solution methods provide similar results to the industry's practice and, in some cases, better ones.

Esta dissertação apresenta a aplicação de uma nova abordagem utilizando Algoritmo Genético na resolução do Problema de Corte Unidimensional na minimização de dois objetivos, geralmente conflitantes, o número de objetos processados e o setup, simultaneamente. O problema de corte consiste, basicamente, em encontrar a melhor maneira de obter peças de tamanhos distintos (itens) a partir do corte de peças maiores (objetos) com o objetivo de minimizar alguma espécie de custo ou maximizar o lucro. A disposição dos itens no objeto para a realização de cortes durante sua produção é denominada padrão de corte. E o setup é o tempo de preparação de máquina. O modelo do problema, a função objetivo e o método proposto denominado SingleGA, bem como os passos utilizados para sua resolução, também são apresentados. Os resultados obtidos pelo SingleGA são comparados com os métodos SHP, Kombi234, ANLCP300 e Symbio, encontrados na literatura, a fim de verificar a capacidade de encontrar soluções viáveis e competitivas. Os resultados computacionais mostram que o método proposto, o qual utiliza apenas um algoritmo genético para resolver esses dois objetivos inversamente relacionados, proporciona bons resultados.

Orientador: Maria do Socorro Nogueira Rangel / Banca: Horácio Hideki Yanasse / Banca: Silvio Alexandre de Araújo / Resumo: Neste trabalho, estudamos o Problema de Corte de Estoque Bidimensional aplicado à indústria de móveis. Para realizar este estudo, visitamos uma empresa característica do noroeste paulista com o intuito de observarmos a prática da empresa e desenvolver métodos de solução para aumentar sua produtividade. O critério de otimização considerado é a redução do número de ciclos da serra. Três métodos de solução foram propostos para a resolução do problema. O primeiro utiliza um modelo matemático que contém restrições que garantem que o número de objetos cortados de acordo com um determinado padrão de corte seja um múltiplo da capacidade da serra. Duas heurísticas, baseadas na heurística de repetição exaustiva de padrões de corte, são propostas para atender exatamente às demandas e reduzir o número de ciclos da serra na indústria de móveis visitada. Os estudos computacionais realizados, mostraram que as estratégias propostas obtêm resultados próximos aos da empresa e, em alguns casos, melhores. / Abstract: In this work we have studied the Two-dimensional Cutting Stock Problem applied to a furniture industry. In order to carry out this study, we have visited a characteristic company at the Northwest region of the state of São Paulo in order to observe the industry practice and develop solution methods to increase its productivity. The goal is minimize the number of saw cycles. We propose three solution methods to solve the problem. The first one is a mathematical model which imposes that the number of objects to be cut according to a given cutting pattern is a "multiple" of the saw capacity. Two heuristics based on the sequential heuristic procedure are proposed to fulfil the demands and to reduce the number of saw cycles. By the computational tests results, we can conclude that these solution methods provide similar results to the industry's practice and, in some cases, better ones. / Mestre

Esta dissertação apresenta a aplicação de uma nova abordagem utilizando Algoritmo Genético na resolução do Problema de Corte Unidimensional na minimização de dois objetivos, geralmente conflitantes, o número de objetos processados e o setup, simultaneamente. O problema de corte consiste, basicamente, em encontrar a melhor maneira de obter peças de tamanhos distintos (itens) a partir do corte de peças maiores (objetos) com o objetivo de minimizar alguma espécie de custo ou maximizar o lucro. A disposição dos itens no objeto para a realização de cortes durante sua produção é denominada padrão de corte. E o setup é o tempo de preparação de máquina. O modelo do problema, a função objetivo e o método proposto denominado SingleGA, bem como os passos utilizados para sua resolução, também são apresentados. Os resultados obtidos pelo SingleGA são comparados com os métodos SHP, Kombi234, ANLCP300 e Symbio, encontrados na literatura, a fim de verificar a capacidade de encontrar soluções viáveis e competitivas. Os resultados computacionais mostram que o método proposto, o qual utiliza apenas um algoritmo genético para resolver esses dois objetivos inversamente relacionados, proporciona bons resultados.