Neste mestrado estudamos o problema integrado de produção e distribuição (PIPD). Ao resolver o PIPD, tenta-se obter de maneira integrada as decisões de produção, controle de estoque, distribuição e roteamento de veículos. Neste tipo de problema, em cada período, um único ou múltiplos itens são produzidos e distribuídos para os clientes com o objetivo de atender uma determinada demanda a um custo total mínimo. Ou seja, no PIPD deve-se decidir quando e quanto produzir de cada item e as rotas e distribuições de cada veículo tal que o custo final, que inclui custos de produção, estoque e distribuição, seja mínimo. Estudamos o problema e modelo matemático considerado em Armentano et al. (2011). Para tratar o PIPD propomos heurísticas baseadas em programação matemática e geramos instâncias com múltiplos itens para testar o desempenho destas heurísticas. Comparamos os resultados obtidos pelas heurísticas com o solver comercial Cplex. Os resultados mostram que algumas das abordagens propostas obtiveram soluções de boa qualidade considerando as instâncias geradas. / In this work, the integrated production and vehicle routing problem (IPVRP) was studied. IPRP is solved by deciding on a integrated way the production, inventory control, distribution and vehicle routing decisions. In this type of problem, in each period, a single or multiple items are produced and distributed to costumers in order to meet a certain demand while minimizing the total cost, i.e., decide when and how much to produce of each item and the routes and distribution for each vehicle such that the final cost, which includes production, inventory and distribution costs is minimal. We considered the problem and mathematical model studied in Armentano et al. (2011). In order to deal with IPRP, heuristics based on mathematical programming were proposed together with multiple items instances to test the performance of those heuristics. We compare their results with the comercial solver Cplex. Results showed that some proposed heuristics obtained good quality solutions considering the generated instances.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-02-27Bitstream added on 2014-06-13T19:47:35Z : No. of bitstreams: 1 santos_smpg_me_sjrp.pdf: 975189 bytes, checksum: 365d7872dbad44341fdaa7290f787b15 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho estudamos o processo produtivo de uma fábrica de móveis característica do Pólo Moveleiro de Votuporanga/SP e propomos um modelo de otimização inteira mista para o processo de produção desta fábrica acoplando o Problema de Dimensionamento de Lotes (PDL) com o Problema de Corte de Estoque (PCE) Bidimensional. O modelo considera vários itens (produtos finais), horizonte rolante de planejamento, sendo que somente o período inicial é programado detalhadamente em relação às restrições de atendimento à demanda por peças e de capacidade das máquinas. Dois conjuntos de padrões de corte são utilizados, aqueles preferidos pela empresa e um conjunto de padrões tabuleiros compostos, e visa a utilização da capacidade total de corte da máquina seccionadora. Testes computacionais fazendo várias comparações foram realizados e mostram a eficiência da abordagem quando o problema é resolvido de forma integrada e quando o conjunto de padrões de corte tabuleiros compostos é utilizado. / In this work we studied the production process of a furniture company located in Votuporanga/SP and we propose a mixed-integer optimization model for the furniture industry production process, integrating the Lot Sizing Problem with the Cutting Stock Problem. The mathematical model considers multi items (final products) in a rolling horizon basis, where only the initial period is detailed with respect to the pieces demanded and capacity machines constraints. Two cutting pattern sets are used, the industry preferred cutting patterns and a set of composed checkerboard patterns, and aims at using the total capacity of the saw machine use. Computational tests with multiple comparisons show the approach effectiveness when the problem is solved in an integrated form and when the composed checkerboard patterns set is used.

Neste mestrado estudamos o problema integrado de produção e distribuição (PIPD). Ao resolver o PIPD, tenta-se obter de maneira integrada as decisões de produção, controle de estoque, distribuição e roteamento de veículos. Neste tipo de problema, em cada período, um único ou múltiplos itens são produzidos e distribuídos para os clientes com o objetivo de atender uma determinada demanda a um custo total mínimo. Ou seja, no PIPD deve-se decidir quando e quanto produzir de cada item e as rotas e distribuições de cada veículo tal que o custo final, que inclui custos de produção, estoque e distribuição, seja mínimo. Estudamos o problema e modelo matemático considerado em Armentano et al. (2011). Para tratar o PIPD propomos heurísticas baseadas em programação matemática e geramos instâncias com múltiplos itens para testar o desempenho destas heurísticas. Comparamos os resultados obtidos pelas heurísticas com o solver comercial Cplex. Os resultados mostram que algumas das abordagens propostas obtiveram soluções de boa qualidade considerando as instâncias geradas. / In this work, the integrated production and vehicle routing problem (IPVRP) was studied. IPRP is solved by deciding on a integrated way the production, inventory control, distribution and vehicle routing decisions. In this type of problem, in each period, a single or multiple items are produced and distributed to costumers in order to meet a certain demand while minimizing the total cost, i.e., decide when and how much to produce of each item and the routes and distribution for each vehicle such that the final cost, which includes production, inventory and distribution costs is minimal. We considered the problem and mathematical model studied in Armentano et al. (2011). In order to deal with IPRP, heuristics based on mathematical programming were proposed together with multiple items instances to test the performance of those heuristics. We compare their results with the comercial solver Cplex. Results showed that some proposed heuristics obtained good quality solutions considering the generated instances.

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

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

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

Submitted by Franciele Moreira (francielemoreyra@gmail.com) on 2017-10-20T16:09:47Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Lorrany Cristina da Silva - 2017.pdf: 8394886 bytes, checksum: 9cc1461b937a65a8c50964b3dea86623 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-10-23T10:05:52Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Lorrany Cristina da Silva - 2017.pdf: 8394886 bytes, checksum: 9cc1461b937a65a8c50964b3dea86623 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-23T10:05:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Lorrany Cristina da Silva - 2017.pdf: 8394886 bytes, checksum: 9cc1461b937a65a8c50964b3dea86623 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-06-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Three different integer linear programming models for the Vehicle Routing Problem with Two-dimensional Loading Constraints are developed in this work. The version of the problem studied considers that the unloading of the rectangular items can respect or not the sequence of the clients visited on the route, that is, we solve the sequential and unrestricted versions of the problem. The first model deals with the problem completely, that is, with all constraints inserted at once. The second and third models are based, respectively, on a three- and two-index formulation. Separation routines are considered to detect violated inequalities related with packing on the second and third models, while the third model also considers cuts on connectivity and capacity. Computational experiments were carried out over instances of the literature with the quantity of customers ranging from 15 to 36 and items from 15 to 114, besides to consider the cases in which the cost of traversing an edge is integer and real. The models with cuts on demand were better in relation to the first model, besides being competitive when comparing with the results fromthe literature. The first model solved 4 of the 80 instances, the three-index model solved 7 and, the two-index model solved 53. On the sequential version, the adopted model solved 33 instances for the case with integer costs (and 37 for the case with real costs). In comparing with a recent heuristic from the literature, the best model was capable of tying in 48 instances in the unrestricted version and 24 in the sequential version. / Neste trabalho desenvolvem-se três modelos de programação linear inteira para o Problema de Roteamento de Veículos com Restrições de Empacotamento Bidimensional. A versão do problema estudado considera que o descarregamento dos itens retangulares pode respeitar (ou não) a sequência de clientes visitados na rota, ou seja, resolve-se as versões sequencial e irrestrita do problema. O primeiro modelo trata do problema de forma completa, isto é, com todas as restrições inseridas de uma só vez. O segundo e o terceiro modelo são baseados, respectivamente, em uma formulação de três e dois índices. Rotinas de separação são consideradas para detectar desigualdades violadas de empacotamento no segundo e no terceiro modelo, enquanto o último modelo considera também cortes de conectividade e capacidade. Experimentos computacionais foram realizados em instâncias da literatura com número de clientes variando de 15 a 36 e itens de 15 até 114, além de considerar os casos em que o custo da aresta é inteiro ou real. Os modelos com cortes sob demanda foram melhores em relação ao primeiro modelo, além de serem competitivos quando comparado com a literatura. O modelo completo encontrou a solução ótima em 4 das 80 instâncias, o modelo de três índices 7 e o modelo de dois índices 53. Na versão sequencial, o modelo adotado resolveu 33 instâncias para o custo inteiro (e 37 para o custo real). Na comparação com uma heurística recente da literatura, o melhor modelo conseguiu empatar em 48 instâncias na versão irrestrita e em 24 na versão sequencial.