Made available in DSpace on 2016-06-02T19:51:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3387.pdf: 2954742 bytes, checksum: 792e30cc93d7f68d7c0f647b0d217541 (MD5) Previous issue date: 2010-12-03 / Financiadora de Estudos e Projetos / This work deals with a production scheduling problem that appears in the aeronautics industry, involving special structures called assembly fixtures, composed of several workstations in parallel to assemble parts of the aircrafts. Tasks should be scheduled to be performed in these workstations in order to minimize the quantity of manpower needed to do the assembly and determine the production capacity of the assembly fixture, which means minimizing the makespan (the total time needed to finish the tasks). However, in addition to the usual constraints such as due dates and precedence among tasks, there are also constraints that prevent two tasks to be performed at the same time in two adjacent workstations on the assembly fixture. The assembly and the teams who work there are in continuous improvement of assembling processes, according to the cumulative production increases and the learning curve is traversed. The learning curve was divided in four stages with specific characteristics in each. Mixed integer linear programming models are proposed to represent the production scheduling problem of each stage, based on practical cases studies of assembly fixtures scheduling in an aeronautics company. Those models are solved using a modeling language and optimization software. The solutions are analyzed and compared and based on then, it is evaluated how the learning curve affects the airplane production over time and it is shown, in the results, that there exists potential of improvement in the use of assembling resources, using production scheduling and levelling the resources. / Este trabalho aborda um problema de programação da produção que ocorre na indústria aeronáutica, envolvendo estruturas especiais de montagem chamadas gabaritos, compostas de diversos postos de trabalho em paralelo para montar partes das aeronaves. Tarefas devem ser programadas para serem executadas nestes postos de trabalho de maneira a minimizar a quantidade total de mão de obra necessária para realizar a montagem em questão e determinar a capacidade de produção do gabarito, ou seja, minimizar o makespan (tempo total para executar as tarefas). Porém, além das restrições usuais, como prazos de entrega das tarefas e precedências entre as tarefas, existem também restrições que impedem que duas tarefas possam ser executadas ao mesmo tempo em dois postos de trabalho adjacentes no gabarito. A montagem e as equipes que nela trabalham estão em melhoria contínua dos processos de montagem, conforme a produção acumulada aumenta e a curva de aprendizagem é percorrida. A curva de aprendizagem foi dividida em quatro fases com características específicas em cada uma. Propõem-se modelos de programação linear inteira mista para representar o problema de programação em cada uma das fases, com base em estudos de casos práticos de programação de gabaritos de montagem de uma empresa aeronáutica. Estes modelos são resolvidos utilizando-se uma linguagem de modelagem e um software de otimização. As soluções encontradas são analisadas e comparadas e com base nelas, avalia-se como a curva de aprendizagem afeta a produção de aviões ao longo do tempo e demonstra-se que existe potencial de melhoria no uso dos recursos de montagem, utilizando programação da produção e nivelamento dos recursos.

Devido à grande pressão pela redução de estoques e prazos de entrega, concomitantemente com o aumento da variedade de produtos, o planejamento e controle da produção tem se tornado cada vez mais complexo e desafiador. Basicamente, essa atividade das empresas objetiva planejar e controlar o uso dos recursos produtivos, visando atender à demanda dos clientes. Tradicionalmente, a literatura tem abordado os sistemas MRP, KANBAN, OPT, mas um novo conjunto de soluções de sistemas de programação finita vem sendo crescentemente tratado. As empresas, na busca de aprimoramento para a atividade de PCP estão à procura de ferramentas de programação finita, também conhecidas como Advanced Planning and Scheduling (APS), a fim de melhorar o processo de gerenciamento de pedidos, incluindo quesitos como a determinação de prazos de entrega na etapa de negociação dos pedidos, programação efetiva dos pedidos firmes e controle da produção. Esta dissertação pretende verificar as necessidades e dificuldades da programação detalhada da produção, as barreiras de implantação e os benefícios dos APS. O método utilizado foi o levantamento survey nas empresas filiadas à Federação das Indústrias do Estado de São Paulo (Fiesp). Os resultados obtidos mostram que a programação detalhada da produção é uma atividade complexa para a maioria das empresas com estratégia de produção contra pedido (MTO), que estão direcionadas para aumento de desempenho estratégico. A grande maioria das empresas ainda utiliza o modelo de planejamento MRP, porém elas possuem objetivos que podem ser mais facilmente alcançados com o uso de sistemas APS. O aspecto financeiro ainda é limitador para aquisição de sistemas e falta de capacitação. / Due to the great pressure to reduce inventory and delivery, together with the increasing variety of products, production planning and control (PPC) has become increasingly complex and challenging. Basically, this activity aims business planning and control productive resources, to meet customer demand. Traditionally, the literature has addressed the systems MRP, KANBAN, OPT, but a new set of solutions of finite scheduling systems is increasingly being investigated. Companies in search of improvement to the activity of PPC are looking for finite scheduling tools, also known as Advanced Planning and Scheduling (APS) in order to improve the process of order management, including issues such as the determination of time delivery in the stage of negotiation of claims, effective scheduling of orders and production control. This study aims to ascertain the needs and difficulties in the detailed production scheduling, the stage of implementation, and benefits that APS software can provide. The research method was the survey in industries affiliated to the Federation of Industries of Sao Paulo (Fiesp). The results indicated that scheduling production is a complex activity for most companies under the make-to-order strategy (MTO). Companies are using MRPII planning model, but they have goals that can be more easily achieved with the use of advanced planning and scheduling systems (APS). This financial point is still limiting for acquisition of systems and lack of training.

Este trabalho apresenta o problema de programação de operações em máquinas no ambiente no-wait flow shop com critério de minimização do tempo total de fluxo (total flowtime). Aplicações para o problema no-wait flow shop podem ser encontradas em muitas indústrias. Por exemplo, em indústrias de metais, o metal aquecido deve seguir por uma série de operações antes de ser resfriado, com a finalidade de prevenir defeitos na sua composição. Um segundo exemplo é a indústria de plásticos que requer uma série de processos, um imediatamente após o outro, a fim de prevenir a degradação. Situações similares também são encontradas em outros processos industriais, como químicos e farmacêuticos. Neste trabalho, são propostos e avaliados novos métodos heurísticos para o problema, tão bons quanto os já existentes na literatura. Os métodos são avaliados através de um grande número de problemas de vários tamanhos. Os resultados da experimentação computacional também são analisados. / This work deals with the no-wait flow shop scheduling problem with the objective of minimizing total flowtime. Applications of no-wait flow shop can be found in many industries. For example, in steel factories, the heated metal continuously goes through a sequence of operations before it is allowed to cool in order to prevent defects in the composition of the steel. A second example is a plastic product that requires a series of processes to immediately follow on another in order to prevent degradation. Similar situations arise in other process industries such as the chemical and pharmaceutical. In this work, we propose evaluate new heuristics methods for the problem, as well as the existing in the literature. The methods are evaluated over a large number of problems of various sizes. The results of the computational experience are also reported.

Este trabalho é direcionado ao problema de Programação de Operações No-Idle Flow Shop Permutacional. Uma propriedade do problema, oriunda de estudo sobre a sua característica, é apresentada e utilizada para o desenvolvimento de um novo método heurístico construtivo, com o objetivo de minimizar a Duração Total da Programação (makespan). O novo método é comparado com os melhores heurísticos construtivos reportados na literatura, conhecidos por IG, KK e FRB3. Os resultados da experimentação computacional mostraram o melhor desempenho do método proposto, denominado BHBN, para os problemas testes de Ruiz et al. (2008) e Taillard (1993), quanto à qualidade da solução, apresentando também eficiência computacional. / This work is addressed to the No-Idle Flow Shop Sequencing problem. As a result of an investigation on the problem characteristics it is presented a property of this scheduling problem, which is used for the development of a new constructive heuristic with the objective of minimizing the Total Time to complete the schedule (makespan). The new method is compared with the best constructive heuristics reported in the literature, named IG, KK and FRB3. Results from computational experience showed the best performance of the proposed method, denoted by BHBN, for the instances of Ruiz et al. (2008) and Taillard (1993), as to the quality of the solution, and also computational efficiency.

Este trabalho trata do problema de programação de operações no ambiente flow shop com máquinas múltiplas, com seus tempos de preparação (setup) assimétricos e dependentes da seqüência de processamento das tarefas. Este ambiente de produção é comum em indústrias gráficas, químicas, têxteis, de papel e de tinta, caracterizadas por sistemas com amplo mix de produtos. Qualquer processo produtivo requer um gerenciamento eficaz por meio do Planejamento e Controle da Produção (PCP). Esta atividade inclui a programação da produção, ou seja, a alocação de recursos para a execução de tarefas em uma base de tempo. A atividade de programação é uma das tarefas mais complexas no gerenciamento de produção, pois há a necessidade de lidar com diversos tipos diferentes de recursos e atividades simultaneamente. Além disso, o número de soluções possíveis cresce exponencialmente em várias dimensões, de acordo com a quantidade de tarefas, operações ou máquinas, conferindo uma natureza combinatorial ao problema. No ambiente estudado neste trabalho as operações de cada tarefa são executadas em múltiplos estágios de produção, podendo variar a quantidade de máquinas em cada um deles. Cada operação é processada por apenas uma máquina em cada estágio. Os tempos de preparação das máquinas possuem uma variabilidade relevante em função da ordem de execução das tarefas nas máquinas. A função-objetivo considerada é a minimização da duração total da programação (makespan). Foram desenvolvidos quatro métodos heurísticos construtivos com base em algoritmos reportados na literatura para solução de problemas flow shop permutacional e máquinas paralelas no ambiente cujo tempo de setup é dependente da seqüência. Como não foram encontrados na literatura métodos para programação no ambiente tratado neste trabalho, os algoritmos construídos foram comparados entre si. O foco da pesquisa foi o estudo da influência da relação entre as ordens de grandeza dos tempos de processamento e de setup em cada método de solução. Os resultados obtidos na experimentação computacional foram analisados e discutidos com base na porcentagem de sucesso, desvio relativo (%), desvio-padrão do desvio relativo e tempo médio de computação / This work adressess the hybrid flow shop scheduling problem with asymmetric sequence dependent setup times. This environment of production system is common in graphical, chemical, fabric, paper and ink industries. It’s characterized by systems with large mix of products. Any productive process requires an efficient management by means of Production Planning and Control. This activity includes scheduling, i.e., the resources allocation for the execution of jobs in a time base. Scheduling is one of the tasks most complex in production management, since it deals simultaneously with different types of resources and activities. Moreover, the number of possible solutions grows exponentially in some dimensions, in accordance with the number of jobs, operations or machines, conferring a combinatorial nature to the problem. In the environment studied in this work, the operations of each job are processed in multiple production stages. The number of machines in each stage can be different. Each operation is processed by only one machine in each stage. The setup times have a significant variability in function of the sequence of job processing on the machines. The objective is minimizing the total time to complete the schedule (makespan). Four constructive heuristic methods were developed on the basis of algorithms reported in the literature for solving permutation flow shop and parallel machine problems with sequence dependent setup times. The proposed heuristic methods have been compared between themselves, since no constructive heuristics have been found in the literature for the scheduling problem considered in this work. The focus of the research was the study of the influence of the relations among the range of the times processing and setup times in each method. The statistics used in order to evaluate the heuristic performances were the percentage of success (in finding the best solution), relative deviation, standard deviation of relative deviation and average computation time. Results from computational experience are discussed

Foi observado que para execução do planejamento diário, no qual há o envolvimento de diversas equipes como operação, perfuração e atividade de apoio, despende-se muito tempo para determinação dos alvos de produção. Em contrapartida, a maior parte das minas de grande porte utilizam sistemas de gerenciamento de equipamentos que são capazes de fornecer dados para tratamento e transformação em informação que poderiam auxiliar nesse planejamento, no entanto na maioria dos casos esses dados são pouco conhecidos e utilizados. Este estudo faz a estimativa de indicadores de desempenho de lavra, oriundos do banco de dados do sistema de Despacho, que podem ser utilizados no planejamento diário (tipo Line-Up aplicado na mina do Sossego, em Canaã dos Carajás - Pará). Metodologicamente, para atingir o proposto, foram realizadas as etapas de análise do Banco de Dados (BD) do sistema de Despacho, descrição do Line-Up da mina do Sossego, análise do contexto operacional entre os dois sistemas: Line-Up e Despacho, estimativa dos indicadores e definição de um cálculo de aderência ao Line-Up. Esse estudo demostra que a partir da coleta e sistematização dos dados é possível tornar as informações contidas no BD do Despacho mais conhecidas e utilizadas na programação diária, permitindo que a utilização dessas informações auxilie na gestão do planejamento de curto prazo, reduzindo o tempo de execução da programação diária e tornando o processo de avaliação da aderência ao Line-Up mais rápido e menos subjetivo. Os dados utilizados para esse estudo são do banco de dados do sistema de despacho da Mina do Sossego (local de exemplo de aplicação). / Daily planning execution, which calls for several teams such as operation, drilling and support to be engaged, has been observed to be a rather time-consuming activity in order for production targets to be determined. On the other hand, most of large-size mine sites make use of equipment management systems capable of providing data to be treated and eventually made into information that may assist such planning efforts. However, such data are mostly scarcely known and used. This paper provides the estimation of mine performance indicators stemming from Dispatch system database that may come in handy for daily planning efforts (Line-Up type, applied to Sossego mine site, in Canaã dos Carajás, state of Pará, Brazil). Methodologically speaking, in order for proposed outcomes to be attained, Dispatch system database has been analyzed, Sossego mine site Line-Up has been described, operational context underlying both systems, Line-Up and Dispatch, has been analyzed, indicators have been estimated, and a Line-Up adherence calculation has been defined. The present paper indicates that, based on data gathering and systematization, information from Dispatch database can be made well known and used during daily scheduling efforts, thus allowing for such information to assist short-term plan management, daily scheduling performance timeframe to be cut down on, and Line-Up adherence assessment process to be faster and less subjective. Data used for this paper come from Sossego mine site dispatch system database (example of local application).

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-10-26T09:48:39Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Caio Soares de Araújo - 2014.pdf: 1793471 bytes, checksum: 4a336fd03b4e7f3964731aed0679439b (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-10-26T09:53:07Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Caio Soares de Araújo - 2014.pdf: 1793471 bytes, checksum: 4a336fd03b4e7f3964731aed0679439b (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-26T09:53:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Caio Soares de Araújo - 2014.pdf: 1793471 bytes, checksum: 4a336fd03b4e7f3964731aed0679439b (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-10-30 / In this work are presented and evaluated sequencing rules and heuristic methods for production scheduling in permutation flow shop systems with setup times independent of the sequence of execution of tasks. The release dates of the tasks were also considered, seeking simulate a reality closer to a production environment in an organization where tasks usually arrive dynamically and not simultaneously. In the first part of this study, were defined and implemented computationally eight rules (R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 and R8), based on recognized rules SPT (Shortest Processing Time) and LPT (Longest Processing Time), adapted to this problem. The second stage of this study consisted of the creation of four heuristics (H1, H2, H3 and H4), based on the best rules, and comparative analysis of the performance of all the methods proposed solution, similar to the assessment rules priority, including the results of the optimal solution obtained by the method of complete enumeration. After computational implementation, the H1, H2 and H3 heuristics performed well, with satisfactory results near optimal solution. / Neste estudo são apresentadas e avaliadas regras de sequenciamento e métodos heurísticos para programação da produção em sistemas flow shop permutacional com tempos de setup independentes da sequência de execução das tarefas. Foram consideradas também as datas de liberação das tarefas, para simular uma realidade mais próxima de um ambiente de produção numa organização em que as tarefas geralmente chegam de forma dinâmica e não simultaneamente. Na primeira parte deste trabalho, foram definidas e implementadas computacionalmente oito regras (R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 e R8), fundamentadas nas reconhecidas regras SPT (Shortest Processing Time) e LPT (Longest Processing Time), adaptadas a este problema. A segunda etapa deste estudo constituiu-se da criação de quatro heurísticas (H1, H2, H3 e H4), baseadas nas melhores regras, e análise comparativa do desempenho de todos os métodos de solução propostos, nos moldes da avaliação feita para as Regras de Prioridade, incluindo os resultados da solução ótima obtida por meio do método de enumeração completa. Após a implementação computacional, as heurísticas H1, H2 e H3 apresentaram um desempenho eficiente, com resultados satisfatórios próximos a solução ótima.

Os processos industriais de produção exigem uma programação da produção efetiva. Essa atividade consiste da alocação dos recursos produtivos, a fim de executar tarefas determinadas por um período de tempo definido. Programar a produção é uma das atividades mais complexas do Planejamento da Produção, pois existem diferentes tipos de recursos a serem administrados simultaneamente. E também a quantidade de possíveis soluções aumenta exponencialmente com o aumento da quantidade de tarefas e máquinas presentes no sistema. A proposta deste trabalho é apresentar um método heurístico construtivo para a solução de problemas flow shop permutacional. A função-objetivo utilizada é a minimização do tempo total da programação (makespan). O algoritmo foi desenvolvido com base no melhor algoritmo construtivo presente na literatura, e os resultados obtidos são discutidos e analisados com base na porcentagem de sucesso, desvio relativo médio e tempo médio de computação. / Industrial productive processes demand an effective production scheduling. These activities consist in allocating the productive resources in order to execute determined jobs for a established period of time. Scheduling the production is one of the most complex activities involved in Planning the Production because there are different kinds of resources to be managed simultaneously. Furthermore, the amounts of feasible solutions increase exponentially as the number of jobs and machines in large systems. This dissertation presents a constructive heuristic method to solve the permutational flow shop problem. The evaluation criterion is the total production elapsed time (makespan). The developed algorithm was based on the best algorithm found in the literature, the results are analysed based on the success rate, mean relative deviation and computing time.

A teoria de programação da produção preocupa-se em fornecer diretrizes e métodos eficientes para a utilização dos recursos nas atividades produtivas. Este trabalho investiga o problema de programação da produção em ambientes flow shop com máquinas múltiplas e tempos de preparação das máquinas assimétricos e dependentes da seqüência de execução das tarefas. A atividade de programação da produção constitui uma das várias funções executadas pelo planejamento e controle da produção, que tem como objetivo comandar e gerenciar o processo produtivo, e caracteriza uma das atividades mais complexas no gerenciamento dos sistemas produtivos. A programação da produção preocupa-se com a alocação de recursos sobre o tempo para executar um conjunto de tarefas. No ambiente estudado neste trabalho as operações de cada tarefa são executadas em múltiplos estágios de produção, podendo variar a quantidade de máquinas em cada um deles. Cada operação é processada por apenas uma máquina em cada estágio. Os tempos de preparação das máquinas possuem uma variabilidade relevante em função da ordem de execução das tarefas nas mesmas. A função-objetivo considerada é a minimização do tempo médio de fluxo. Foram desenvolvidos quatro métodos heurísticos construtivos com base em algoritmos reportados na literatura para solução do problema flow shop permutacional e máquinas paralelas cujo tempo de setup é dependente da seqüência de execução das tarefas. Como não foram encontrados na literatura métodos de solução para o problema investigado neste trabalho, os algoritmos propostos foram comparados entre si. Foi efetuado um estudo da influência da relação entre as ordens de grandeza dos tempos de processamento das tarefas e do setup das máquinas em cada método de solução. Os resultados obtidos na experimentação computacional foram analisados e discutidos com base na porcentagem de sucesso, desvio relativo, desvio-padrão do desvio relativo e tempo médio de computação. / Scheduling theory attempts to provide guidelines and efficient methods to the use of the resources in the productive activities. This study investigates the hybrid flow shop problem with asymmetric sequence dependent setup times. The activity of production scheduling constitute is one of the several functions carried by production planning and control, which has as the objective command and management the production system, and characterize is one of the tasks most complex in production management. This activity of the scheduling aims within the allocation of the resources for the execution of jobs in a time base. In the environment studied in this work, the operations of each job are processed in multiple production stages. The number of machines in each stage can be different. Each operation is processed by only one machine in each stage. The setup times have a significant variability in function of the sequence of job processing on the machines. The objective is minimizing the mean flow time. Four constructive heuristic methods were proposed on the basis of algorithms reported in the literature for solving permutation flow shop and parallel machine problems with sequence dependent setup times. The proposed heuristic methods will have compared between themselves, since no constructive heuristics have been found in the literature for the scheduling problem considered in this work. It was carried out the study of the influence of the relations among the range of the times processing and setup times in each method. The statistics used in order to evaluate the heuristic performances were the percentage of success (in finding the best solution), relative deviation, standard deviation of relative deviation and average computation time. Results from computational experience are discussed.

Este trabalho trata de um problema de programação da produção em fundições de pequeno porte, que consiste em programar as ligas que devem ser produzidas em cada período do planejamento e como tais ligas devem ser usadas para a produção de itens sob encomenda, de modo que atrasos e custos operacionais sejam minimizados. Devido à certa incerteza nos dados do problema, a estratégia de horizonte rolante foi empregada. Este problema é representado por um modelo matemático de programação linear inteira mista. Neste trabalho foi desenvolvida uma heurística do tipo residual para obter uma boa solução inteira factível do problema, partindo da solução contínua encontrada pelos métodos relaxe-e-fixe e busca local / This work addresses a planning production problem that arises in small market-driven foundries, which consists of programming a number of alloys that have to be produced in each period of the planning horizon and how these alloys should be used to producing ordered items, in such way that delays and operational costs are minimized. Due to uncertainties in the problem data, the strategy of rolling horizon was used. This problem is modeled as a mixed integer linear programe. In this work we developed a residual typed heuristic in order to obtain a good feasible integer solution of the problem, which are built from the continuous solution found by relax-and-fix and local search methods. Keywords: Lot-sizing problems, mixed integer linear programming, production planning in foundries