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With the increasing demand of fast-paced and hybrid manufacturing processes in modern industry, it is desirable to expedite the iterations between design and manufacturing through intelligent computational techniques. In this research, we propose a concurrent approach of this kind to streamline the design and manufacturing processes. With this approach, a CAD design is automatically analyzed in terms of its manufacturability in the early design stage. If the part is manufacturable, a set of process plans optimized in time, cost, fixture quality and tolerance satisfaction are reported in real time. If the part is not manufacturable, the potential design changes are provided for better manufacturing. In the approach, the geometric information of 3D models and the empirical knowledge in manufacturing processes, fixtures, and tolerances are combined and encapsulated into a graph-grammar based reasoning. The reasoning systematically extracts meaningful manufacturing details that later constitute complete process plans for any given solid model. The plans are then evaluated and optimized using a specially designed multi-objective best first search technique. The complete approach enables a concurrent and efficient manufacturability analysis tool that closely resembles real manufacturing planning practice. Numerous case studies with real engineering parts are presented to characterize the novelty and contributions of this approach. The optimality of the suggested plans is verified through computational comparisons, and the practicality of the plans is validated with hands-on implementations on the shop floor. / text

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This thesis discusses and demonstrates the benefits of simulating and optimising a manufacturing control system in order to improve flow of production material through a system with high variety low volume output requirements. The need for and factors affecting synchronous flow are also discussed along with the consequences of poor flow and various solutions for overcoming it. A study into and comparison of various planning and control methodologies designed to promote flow of material through a manufacturing system was carried out to identify a suitable system to model. The research objectives are; • Identify the best system to model that will promote flow, • Identify the potential failure mechanisms within that system that exist and have not been yet resolved, • Produce a model that can fully resolve or reduce the probability of the identified failure mechanisms having an effect. This research led to an investigation into the main elements of a Drum-Buffer-Rope (DBR) environment in order to generate a comprehensive description of the requirements for DBR implementation and operation and attempt to improve the limitations that have been identified via the research literature. These requirements have been grouped into three areas, i.e.: a. plant layout and kanban controls, b. planning and control, and c. DBR infrastructure. A DBR model was developed combined with Genetic Algorithms with the aim of maximising the throughput level for an individual product mix. The results of the experiments have identified new knowledge on how DBR processes facilitate and impede material flow synchronisation within high variety/low volume manufacturing environments. The research results were limited to the assumptions made and constraints of the model, this research has highlighted that as such a model becomes more complex it also becomes more volatile and more difficult to control, leading to the conclusions that more research is required by extending the complexity of the model by adding more product mix and system variability to compare results with the results of this research. After which it will be expected that the model will be useful to enable a quick system response to large variations in product demand within the mixed model manufacturing industry.

Orientador: Oswaldo Luiz Agostinho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-26T00:09:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Picinato_LuisCarlosMolina_M.pdf: 10983707 bytes, checksum: 744dc466209cb542546002c28c0683b3 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Para enfrentar a crescente competitividade, as atuais empresas ainda executam as suas principais funções de gerenciamento utilizando soluções padrões. Isto ocorre principalmente com relação às atividades de Planejamento e Controle da Produção -PCP. Tais soluções normalmente são insensíveis às relações entre parâmetros operacionais do sistema produtivo, e portanto, não oferecem um suporte adequado aos processos decisórios associados ao PCP. Neste contexto, este traballio, propõe a utilização de Curvas Características em sistemas descentralizados de PCP, subdivididos em Unidades Produtivas. Essas curvas descrevem as relações entre níveis de inventário em processo, tempo de fluxo e nível de utilização do sistema. Para determinar essas relações, foi desenvolvida uma metodologia baseada em técnicas de simulação discreta, que é aplicada em Unidades Produtivas, no caso prático estudado. Os resultados mostram que o processo de determinação das curvas utilizando-se técnicas de simulação é viável, assim como a utilização das curvas podem representar uma importante ferramenta para o controle do fluxo produtivo. Foi também demonstrado que as curvas obtidas podem ser ajustadas em um processo contínuo de mellioriada modelagem do sistema produtivo / Abstract: To face increasing competitive pressures, companies still perform their main management functionsmaking use of standard pattem solutions. This occurs mainlywith regard to the activities of Production Planning and Control - PPC. Such solutions are normallyinsensitiveto the relations among operational parameters of the production system, and consequent1y,do not offer suitable support to the decisive process associated to the PPC. In this sense, this work proposes the use of the "Characteristic Curves" in the decentralized PPC systems (subdivided in Production Units). These curves describe the relations between levels of work in process, flow time and leveI of the system utilization. To establish these relations, a methodology was developed based on discrete simulation techniques, which is applied in Production Units, through a practical case study. The results show that the process of determination of the curves by making use of simulation techniques is viable, as well as that the utilization of the curves can represent an important tool to the control of production flow. It is also shown that the obtained curves can be adjusted in a continuous improvement process ofthe production system modeling / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

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As altas exigências que impõe o mercado globalizado, a complexidade dos sistemas produtivos de manufatura atuais e os avanços na Tecnologia da Informação são fatos que resgatam a importância da Programação Detalhada da Produção para as empresas. A pesar de bastante consolidada e difundida, a abordagem clássica MRP / ERP não atende plenamente as necessidades em ambientes de produção intermitente. A Programação Detalhada da Produção com capacidade finita dos recursos, atualmente contemplada nos sistemas APS (Advanced Planning & Scheduling), constitui uma alternativa interessante para melhor cumprir prazos de entrega em ambientes com roteiros de produção complexos e produção make-to-order (MTO). O problema de pesquisa ora estudado contempla o ensino de modelos de Planejamento e Controle da Produção (PCP) em um ambiente de produção intermitente, com foco na Programação Detalhada da Produção e nos sistemas MRP e APS. Propõe-se um plano de ensino que busca apresentar e diferenciar essas abordagens. O plano contempla o uso de um caso didático A Fábrica de Skates. De uma forma lúdica, porém realista, o caso apresenta, nas suas cinco etapas, duas situações hipotéticas de uso de sistemas de programação. O primeiro, um MRP para planejamento da fábrica de skates e, no segundo, um APS utilizado pelo fornecedor de eixos. O plano foi aplicado pela primeira vez em uma turma de graduação do curso de Engenharia de Produção. Nesta dissertação, é apresentada uma descrição detalhada do caso didático, junto ao plano de ensino. A pesquisa verificou, mediante análise das atividades do caso e de um questionário de avaliação, a utilidade dos recursos elaborados, como também que as estratégias aplicadas ajudaram na aprendizagem. Nesta primeira aplicação, constatou-se também que a alta carga de trabalho dos alunos no semestre e o pouco peso dado à nota final do caso didático foram fatores que inibiram melhores resultados. Para futuras aplicações, o caso didático pode ser aprimorado: novas etapas contemplando outros assuntos importantes para a disciplina PCP e análise de alternativas para substituição dos softwares empregados são exemplos de melhorias. / The high standard of competition in global market, the complexity of current manufacturing systems and the advances in Information Technology highlight the importance of the detailed production scheduling. Although classical approaches such as MRP perform this function quite well in different situations, these systems do not perform well in make-to-order (MTO) production systems. The finite capacity scheduling currently embedded within the software called APS (Advanced Planning & Scheduling) is a more interesting approach to achieve better performance in meeting due dates in production environments with complex routings and MTO strategy. Thus, the problem addressed in this study concerns the teaching of Production Planning and Control (PPC) models for intermittent production, with focus on the detailed production scheduling using MRP and APS approaches. In order to that, a teaching plan is proposed to present and differentiate these approaches. It includes the use of an educational case study named \"The Skateboard Factory\". In a playful but realistic way, the case presents, in its five stages, two hypothetical situations of use of scheduling systems. First, an MRP approach for planning in the skateboard factory, and second, one APS approach used by the truck supplier. The teaching plan was first applied to an undergraduate degree Production Engineering program. In this dissertation, a detailed description of the educational case study, along with the teaching plan, is provided. The results achieved in the case study and the students evaluation attest to the usefulness of the resources designed, and also that the strategies applied really improved the learning process. In this first application, it was also observed that high workload and the little weight in the final grade of the case study inhibit better results. In future applications, the case can be enhanced to include new stages on other important issues of the PPC discipline and the replacement of the software used.

No atual contexto do planejamento e controle da produção, existe uma necessidade de uma melhor utilização do processo de negócio que norteia o desenvolvimento de todos os seus planos, conhecido como gestão da demanda. Nesse assunto, a existência de literatura adequada e de modelos ou formalismos que visam facilitar a compreensão e utilização do processo em si, é rara, e por muitas vezes, insuficiente. Dessa forma, a gestão da demanda acaba por não ser amplamente conhecida, e, por conseqüência, torna-se sub-utilizada nas organizações. Assim, este trabalho visa colaborar para a solução dessa questão, contribuindo para a geração de um modelo formal que possa ser útil tanto à comunidade acadêmica quanto à empresarial interessada. / In current context of the Manufacturing Planning and Control Systems there is a need for a better use of the business process that address the development of alI its plans, the Demand Management process. The existence of appropriate literature and models or formalisms that aims to help a better understanding and usage of this business process is rare and insufficient. ln that way, the Demand Management process is not being known thoroughly and, for consequence, it is not properly used in some organizations. Thus, this work aims to collaborate for the solution of this problem, contributing to a formal model generation that can be useful for the academic and managerial community interested.

As altas exigências que impõe o mercado globalizado, a complexidade dos sistemas produtivos de manufatura atuais e os avanços na Tecnologia da Informação são fatos que resgatam a importância da Programação Detalhada da Produção para as empresas. A pesar de bastante consolidada e difundida, a abordagem clássica MRP / ERP não atende plenamente as necessidades em ambientes de produção intermitente. A Programação Detalhada da Produção com capacidade finita dos recursos, atualmente contemplada nos sistemas APS (Advanced Planning & Scheduling), constitui uma alternativa interessante para melhor cumprir prazos de entrega em ambientes com roteiros de produção complexos e produção make-to-order (MTO). O problema de pesquisa ora estudado contempla o ensino de modelos de Planejamento e Controle da Produção (PCP) em um ambiente de produção intermitente, com foco na Programação Detalhada da Produção e nos sistemas MRP e APS. Propõe-se um plano de ensino que busca apresentar e diferenciar essas abordagens. O plano contempla o uso de um caso didático A Fábrica de Skates. De uma forma lúdica, porém realista, o caso apresenta, nas suas cinco etapas, duas situações hipotéticas de uso de sistemas de programação. O primeiro, um MRP para planejamento da fábrica de skates e, no segundo, um APS utilizado pelo fornecedor de eixos. O plano foi aplicado pela primeira vez em uma turma de graduação do curso de Engenharia de Produção. Nesta dissertação, é apresentada uma descrição detalhada do caso didático, junto ao plano de ensino. A pesquisa verificou, mediante análise das atividades do caso e de um questionário de avaliação, a utilidade dos recursos elaborados, como também que as estratégias aplicadas ajudaram na aprendizagem. Nesta primeira aplicação, constatou-se também que a alta carga de trabalho dos alunos no semestre e o pouco peso dado à nota final do caso didático foram fatores que inibiram melhores resultados. Para futuras aplicações, o caso didático pode ser aprimorado: novas etapas contemplando outros assuntos importantes para a disciplina PCP e análise de alternativas para substituição dos softwares empregados são exemplos de melhorias. / The high standard of competition in global market, the complexity of current manufacturing systems and the advances in Information Technology highlight the importance of the detailed production scheduling. Although classical approaches such as MRP perform this function quite well in different situations, these systems do not perform well in make-to-order (MTO) production systems. The finite capacity scheduling currently embedded within the software called APS (Advanced Planning & Scheduling) is a more interesting approach to achieve better performance in meeting due dates in production environments with complex routings and MTO strategy. Thus, the problem addressed in this study concerns the teaching of Production Planning and Control (PPC) models for intermittent production, with focus on the detailed production scheduling using MRP and APS approaches. In order to that, a teaching plan is proposed to present and differentiate these approaches. It includes the use of an educational case study named \"The Skateboard Factory\". In a playful but realistic way, the case presents, in its five stages, two hypothetical situations of use of scheduling systems. First, an MRP approach for planning in the skateboard factory, and second, one APS approach used by the truck supplier. The teaching plan was first applied to an undergraduate degree Production Engineering program. In this dissertation, a detailed description of the educational case study, along with the teaching plan, is provided. The results achieved in the case study and the students evaluation attest to the usefulness of the resources designed, and also that the strategies applied really improved the learning process. In this first application, it was also observed that high workload and the little weight in the final grade of the case study inhibit better results. In future applications, the case can be enhanced to include new stages on other important issues of the PPC discipline and the replacement of the software used.

No atual contexto do planejamento e controle da produção, existe uma necessidade de uma melhor utilização do processo de negócio que norteia o desenvolvimento de todos os seus planos, conhecido como gestão da demanda. Nesse assunto, a existência de literatura adequada e de modelos ou formalismos que visam facilitar a compreensão e utilização do processo em si, é rara, e por muitas vezes, insuficiente. Dessa forma, a gestão da demanda acaba por não ser amplamente conhecida, e, por conseqüência, torna-se sub-utilizada nas organizações. Assim, este trabalho visa colaborar para a solução dessa questão, contribuindo para a geração de um modelo formal que possa ser útil tanto à comunidade acadêmica quanto à empresarial interessada. / In current context of the Manufacturing Planning and Control Systems there is a need for a better use of the business process that address the development of alI its plans, the Demand Management process. The existence of appropriate literature and models or formalisms that aims to help a better understanding and usage of this business process is rare and insufficient. ln that way, the Demand Management process is not being known thoroughly and, for consequence, it is not properly used in some organizations. Thus, this work aims to collaborate for the solution of this problem, contributing to a formal model generation that can be useful for the academic and managerial community interested.