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

Este trabalho é dedicado ao problema de programação em Flowshop Permutacional com tempos de preparação (setup) assimétricos e separados dos tempos de processamento e dependentes da seqüência de execução das tarefas e tem o objetivo de minimização da duração total da programação (Makespan). Através da investigação das propriedades estruturais do problema, são desenvolvidos os parâmetros XR e QR de uma programação, que indicam ociosidade das máquinas (para valores positivos) e bloqueio das tarefas (para valores negativos). Os novos parâmetros são utilizados para propor uma melhoria no cálculo eficiente de Makespan proposto por Taillard (1990). Esta melhoria é então utilizada no desenvolvimento de uma nova heurística construtiva baseada no método NEHT-RB de Ríos-Mercado e Bard (1998b) denominada CNIT, que é comparada durante a experimentação computacional com os métodos SETUP e TOTAL, de Simons (1992) com pequenas melhorias; com a proposta da utilização da propriedade UBX de Moccellin e Nagano (2007); e com o método NEHT-RB. Os métodos são então submetidos a uma busca local descendente como proposta em Ruiz e Stützle (2008) e seus desempenhos como soluções iniciais para este procedimento de busca local são avaliados. Em seguida, um método melhorativo derivado do novo método construtivo e baseado na meta-heurística IG de Ruiz e Stützle (2008) é proposto e denominado CNIT-IG. O método é comparado com a heurística IG original submetida às diferentes soluções iniciais estudadas durante a avaliação da nova heurística construtiva. As comparações são realizadas utilizando-se o banco de dados de Taillard (1990) para o flowshop permutacional adaptado para o problema de flowshop com tempos de setup assimétricos e dependentes da seqüência. Os resultados da experimentação computacional são analisados em termos da porcentagem média de sucesso, do desvio relativo médio e em relação ao tempo médio computacional e mostram a superioridade dos resultados da nova heurística construtiva CNIT e seu alto custo computacional, de complexidade mn³. Os resultados mostram ainda a superioridade da meta-heurística CNIT-IG sobre o método IG. / This work addresses the Permutation Flowshop scheduling problem with separated sequence-dependent setup times with the objective of minimizing Makespan. Through the investigation of the problem structural properties, two scheduling parameters XR e QR are developed, they indicate the machine idleness (for positive values) and task blocking (for negative values). These new parameters are used to propose an improvement in the efficient makespan calculation as stated by Taillard (1990). This improvement is then used for development of a new constructive heuristic based on Ríos-Mercado and Bard (1998b) method NEHT-RB nominated CNIT, and it is compared during computational experimentation with the methods SETUP and TOTAL of Simons (1992), with slight improvements; with the proposal of property UBX from Moccellin and Nagano (2007) and with NEHT-RB method. The methods are then submitted to descent local search as proposed in Ruiz and Stützle (2008) and its performance as initial solutions for this local search procedure is evaluated. Next, an improvement method derivate from the new constructive method and based on metaheuristic IG from Ruiz and Stützle (2008) is proposed and nominated CNIT-IG. This method is compared with original IG submitted to different initial solutions studied during constructive heuristic evaluation. Comparisons are done using Taillards instances (1990) for standard flowshop and adapted to the flowshop with sequencedependent setup times problem. The results of computation experimentation are analyzed in terms of average percentage of success, average relative percentage deviation and average computational time and show superiority of new constructive heuristic CNIT-IG and its high computational cost, with complexity mn³. The results also show superiority of metaheuristic CNIT-IG over IG method.

Este estudo de caso realizado em indústria de equipamentos industriais sob encomenda pretende abordar aspectos relacionados à tomada de decisões sobre seqüenciamento da produção no nível do chão-de-fábrica. Por meio de observações e entrevistas com os agentes das programações de entrada de ordens nos centros de trabalho procurar-se-á mostrar como a empresa estudada realiza o controle e programação da produção e mostrar o ambiente para a aplicação de uma proposta de gerenciamento de tempo de fila. Será também apresentada uma revisão bibliográfica sobre as principais técnicas de gerenciamento de fluxo de materiais em processo nos diferentes sistemas de administração da produção. / This case study conducted in a make-to-order industry aims to address issues related to making decisions on the sequencing of the production level of the shop-floor. Through observations and interviews with officials of programming input orders at the job search will show how the company study the control and scheduling and show the environment for the implementation of a proposal for management of time queue. It will also be presented with a literature review on the main techniques for managing the flow of materials in the process of administration in the different systems of production.

Este trabalho trata o problema multi-estágios de programação da produção em ambientes Flow Shop com máquinas paralelas, apresentando um estágio de produção dominante (máquina única), no qual os tempos de preparação (setup) da máquina são assimétricos e dependentes da seqüência de execução das tarefas. Tal ambiente é constituído de k estágios de produção, com k = {4, 7}, divididos em três etapas assim definidas: na etapa um, o número de estágios de produção pode variar de um até cinco e cada estágio será constituído de m1 máquinas paralelas idênticas , com m1 &#8712 {2, 3, 4}, o que determina m1 flow shops paralelos. A etapa dois constitui o estágio dominante d, cuja localização oscila dependendo do número de estágios das etapas um e três. Por ultimo, a etapa três, semelhante à etapa um, possui m2 máquinas paralelas idênticas, onde m2 &#8712 {2, 3, 4} e m1 e m2 são gerados aleatoriamente. Todas as tarefas são processadas nas três etapas e o critério de desempenho é a otimização da duração total da programação (makespan) e também a análise do deslocamento do estágio dominante. A programação das tarefas é feita separadamente em cada uma das etapas. Na primeira etapa foi utilizado o método heurístico N&M para cada um dos m1 flow shops paralelos. Para segunda etapa foram desenvolvidos quatro regras e dois métodos heurísticos construtivos com base nos problemas do caixeiro viajante (TSP). Na última etapa, a alocação das tarefas é feita por ordem de chegada na máquina disponível ou com menor carga. Não foram encontrados na literatura trabalhos que retratassem ambientes dessa natureza, logo os métodos desenvolvidos foram comparados entre si. A experimentação computacional analisou os resultados obtidos por meio da porcentagem de sucesso de cada regra, desvio relativo entre os resultados de cada regra, deslocamento da posição do estágio dominante, influência das ordens de grandeza dos tempos de processamento e setup e tempo médio de computação. / This dissertation deals with problem multi-periods of production scheduling of the in Flow Shop environment with parallel machines, presenting a period of dominant production (single machine), in which the setup times for the processing of the jobs is asymmetric and sequence dependent on the execution of the jobs. Such environment is constituted by k periods of production, with k = {4, 7} divided in to three stages defined as: First stage: In stage one the number of production periods can vary from one to five, and each period will be constituted of m1 &#8712 {2, 3, 4} identical parallel machines, determining m1 parallel flow shops. Stage two - It constitutes the dominant period d, whose localization oscillates between the periods of stages one and three. Finally stage three it is similar to stage one, and has m2 &#8712 {2, 3, 4} identical parallel machines, where m1 and m2 Randomly generated. All the jobs are processed in the three stages and the objective is to optimize the total time to complete the scheduling (makespan) and also to analyze the displacement of the dominant period position. The scheduling of the jobs was performed separately in each of the stages. In the first stage the heuristic method N&M was used for each m1 parallel flow shops. In the second stage four constructive rules and two heuristic methods were developed based on traveling salesman problems (TSP). In the last stage the allocation of the jobs was performed according to the arrival time of the available machine or with lesser load. This type of work has not been found in literature; therefore the developed methods were compared among themselves. The statistics used in order to evaluate the heuristic performances were the percentage of success (in finding the best solution), relative deviation and average computational time. The displacement of the dominant period position as well as the influence of the relation of setup-times and processing-times, were also studied. The results of computational experience are discussed.

Este trabalho apresenta procedimentos que podem ser utilizados na programação da produção em um ambiente JIT. Esses procedimentos deveriam ser utilizados em sistemas clássicos de programação, onde a utilização do sistema kanban é inviável. O caso estudado se baseia em uma única máquina, com datas de entrega múltiplas e com penalidades distintas de adiantamento e de atraso para cada ordem. O objetivo a ser alcançado é a minimização do custo total. Para isso, é utilizado um procedimento de busca denominado beam search, para gerar as seqüências, e um algoritmo de inserção de ociosidade, para definir os programas. O algoritmo utilizado é uma generalização do algoritmo de GAREY et al. (1988) onde as penalidades são distintas para adiantamento e para atraso. O procedimento e o algoritmo são testados em várias condições sendo comparados com regras de despacho e com a função EXP-ET. Quando a função EXP-ET é utilizada com a possibilidade de inserção de ociosidade, o período de ociosidade ótimo é determinado. Assume-se que a dificuldade de solução do problema é dependente de dois parâmetros clássicos: fator de atraso médio e amplitude relativa das datas de entrega. Testes empíricos comparativos são realizados através de simulação computacional, onde se mede o tempo de solução e o valor alcançado pela função objetivo. Os resultados indicam que o desempenho dos vários procedimentos testados é altamente dependente dos dois parâmetros, mostrando que para a escolha de um procedimento apropriado, deve-se primeiramente conhecer o valor dos parâmetros. São fornecidos os resultados encontrados e os códigos computacionais utilizados no estudo. / This work presents some procedures which can be used in production scheduling problems in JIT environments. These procedures may be used in cases of classical production scheduling where the use of the kanban system is infeasible. The case studied is based on a single machine, with multiple due dates, and distinct earliness and tardiness penalties for each job. The objective function is to minimize total cost. A heuristic search procedure known as beam search is used to construct sequences of jobs, and an idleness insertion algorithm is used to obtain schedules. The algorithm used is a generalization of the GAREY et al. (1988) algorithm, where penalties are distinct for earliness and tardiness. The procedure and algorithm are tested in many conditions involving comparisons with dispatching rules and the EXP-ET function. When EXP-ET function is applied with possibility of idleness insertion, the optimal idleness period is provided. It was assumed that problem hardness is dependent on two classical parameters: average tardiness factor and relative range of due dates. Empirical comparative tests are conducted with computational simulation, where computational solution time and objective function value are evaluated. Results indicate that procedures performance is highly dependent on both parameters, showing that is necessary to know parameters values before choosing an appropriate procedure. The detailed results and computational code used in this study are also provided.

Made available in DSpace on 2015-03-05T17:04:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 27 / Nenhuma / O presente estudo teve como objetivo o desenvolvimento de um método tentativo para a melhoria da acuracidade dos dados de um sistema específico de programação da produção para a indústria cárnea. A proposição baseou-se no projeto de implementação da referida ferramenta na Empresa Alfa, a qual produz alimentos a base de frangos, perus e suínos. O método de pesquisa utilizado foi um estudo de caso, por meio do qual se relatou e se analisou a influência da acuracidade dos dados sobre as informações geradas pelo sistema durante o projeto. O desenvolvimento do método proposto baseou-se no referencial teórico sobre programação da produção, qualidade de dados e qualidade de informações; nas percepções do autor acerca da participação do mesmo no projeto onde se aplicou o estudo de caso; e nas contribuições de especialistas na temática do trabalho. A partir disso, estruturou-se o método tentativo por meio de processos e subprocessos, hierarquização que possibilitou a execução dos objetivos de cada processo em relação / This study aims to develop a tentative method for improving the data accuracy of a specific production scheduling software for the meat industry. The proposition was based on the project phase of the implementation of a tool in Empresa Alfa, which produces food based on chickens, turkeys and porks. The research method used was a case study, by means of which it is reported and analyzed the influence of data accuracy on the information generated by the system during the project. The development of the proposed method was based on the theoretical framework on production scheduling, data quality and information quality, the author's perceptions about the same project which was applied in the case study and the contributions of experts in the thematic of the work. From this, the tentative method was structured by means of processes and subprocesses, hierarchy that enabled the implementation of the objectives of each process regarding the data accuracy in stages (subprocesses). At the end of the study, the autor c

A proposta de um procedimento de programação da produção, estruturado a partir das particularidades do fluxo de produção de um sistema de manufatura celular, descrita neste trabalho, é resultado do processo de investigação da relação do uso de ferramentas computacionais, especialistas em programação da produção, envolvendo práticas de controle de estoque no abastecimento de um sistema de manufatura celular. Deste modo, o conteúdo deste trabalho trata das principais restrições inerentes a relação entre os diferentes parâmetros e variáveis do processo de fabricação deste tipo de sistema, os quais interferem diretamente na eficácia e eficiência de um sistema de programação da produção, além de enfatizar os resultados efetivos que podem ser alcançados com o uso de um software APS, assim como uma lógica de programação, com ênfase na minimização do Lead Time Offsetting. Neste contexto, além do resultado efetivo que este trabalho demonstra, a partir do uso de um sistema de programação da produção em um ambiente de manufatura celular, há, inerentemente, o destaque à relevância do tema de pesquisa, estudado na literatura, devido ao crescente aumento da complexidade dos sistemas produtivos e, consequentemente, da dificuldade de análises mais precisas do impacto que as variáveis de fluxo, como por exemplo, tempos de abastecimento e movimentação, tempos de setup e os respectivos roteiros de fabricação, podem causar no desempenho dos processos no chão de fábrica. Quanto ao método de pesquisa o estudo aborda o tema, quanto à aplicação de um modelo de programação da produção estruturado, com base no escopo da proposta, através de um estudo de caso de uma empresa fornecedora de componentes do setor de automotivo, envolvendo pesquisa de campo com acesso a documentos do processo de fabricação e da estrutura de materiais do mix de produtos relacionados, além do contato direto com os atores do processo de fabricação a partir de reuniões periódicas durante o processo de concepção do procedimento. A partir da construção do modelo de programação, cenários são gerados de modo a comparar a performance dos mesmos em um ambiente produtivo real, sendo realizadas alterações de variáveis no fluxo produtivo, a fim de obter resultados interessantes e satisfatórios, utilizando-se de parâmetros como tamanho de lote e makespan como indicadores de performance. / The proposal of a production programming procedure, built from the particularities of a cellular manufacturing system\'s production flow, described in this work, is the result of a investigation process about the relation of using computational tools, specialized in production programming, involving practices of inventory control in a supply system of a manufacturing cell. Thus, the content of this work deals with the main constraints inherent in the relationship between different parameters and variables of the manufacturing process, regarding this type of production system, that directly interferes in the efficiency of a production scheduling system, emphasizing the effective results that can be achieved through the use of an APS software and programming logic, with emphasis on minimizing Lead Time Offsett. Thereby, in addition to the effective result that this work demonstrates about the use of a production programming system, in a cellular manufacturing environment, we should also emphasize the topic reserchead, and studied, in this work due to the increasing complexity of manufacturing systems and environments as well as the difficulty of more precise analyzes regarding the impact of production flow variables, such as supply and movement times, setup times and the variability offered by manufacturing routes, which can cause underperformance of production processes in a factory. About the research method, this study approaches the subject, regarding the application of a programming model, based on the scope of the initial proposal, through a case study of a company that supplies automotive componentes, in the brazilian automobile sector. This study encompasses field research with access to documents of the manufacturing process as well as the bill of materials of related products, also, direct contact with the actors of the manufacturing process through periodic meetings during the procedure design process. Regarding the results achieved by this work, it is important to highlight the creation of different cenarios and comparisons that were made, regarding the use of different parameters and variables, such as makespan and lot sizing, so that the optimal experience could be achived, through the use of a customized programming model developed, exclusively, for this research.

Este trabalho é dedicado ao problema de programação em Flowshop Permutacional com tempos de preparação (setup) assimétricos e separados dos tempos de processamento e dependentes da seqüência de execução das tarefas e tem o objetivo de minimização da duração total da programação (Makespan). Através da investigação das propriedades estruturais do problema, são desenvolvidos os parâmetros XR e QR de uma programação, que indicam ociosidade das máquinas (para valores positivos) e bloqueio das tarefas (para valores negativos). Os novos parâmetros são utilizados para propor uma melhoria no cálculo eficiente de Makespan proposto por Taillard (1990). Esta melhoria é então utilizada no desenvolvimento de uma nova heurística construtiva baseada no método NEHT-RB de Ríos-Mercado e Bard (1998b) denominada CNIT, que é comparada durante a experimentação computacional com os métodos SETUP e TOTAL, de Simons (1992) com pequenas melhorias; com a proposta da utilização da propriedade UBX de Moccellin e Nagano (2007); e com o método NEHT-RB. Os métodos são então submetidos a uma busca local descendente como proposta em Ruiz e Stützle (2008) e seus desempenhos como soluções iniciais para este procedimento de busca local são avaliados. Em seguida, um método melhorativo derivado do novo método construtivo e baseado na meta-heurística IG de Ruiz e Stützle (2008) é proposto e denominado CNIT-IG. O método é comparado com a heurística IG original submetida às diferentes soluções iniciais estudadas durante a avaliação da nova heurística construtiva. As comparações são realizadas utilizando-se o banco de dados de Taillard (1990) para o flowshop permutacional adaptado para o problema de flowshop com tempos de setup assimétricos e dependentes da seqüência. Os resultados da experimentação computacional são analisados em termos da porcentagem média de sucesso, do desvio relativo médio e em relação ao tempo médio computacional e mostram a superioridade dos resultados da nova heurística construtiva CNIT e seu alto custo computacional, de complexidade mn³. Os resultados mostram ainda a superioridade da meta-heurística CNIT-IG sobre o método IG. / This work addresses the Permutation Flowshop scheduling problem with separated sequence-dependent setup times with the objective of minimizing Makespan. Through the investigation of the problem structural properties, two scheduling parameters XR e QR are developed, they indicate the machine idleness (for positive values) and task blocking (for negative values). These new parameters are used to propose an improvement in the efficient makespan calculation as stated by Taillard (1990). This improvement is then used for development of a new constructive heuristic based on Ríos-Mercado and Bard (1998b) method NEHT-RB nominated CNIT, and it is compared during computational experimentation with the methods SETUP and TOTAL of Simons (1992), with slight improvements; with the proposal of property UBX from Moccellin and Nagano (2007) and with NEHT-RB method. The methods are then submitted to descent local search as proposed in Ruiz and Stützle (2008) and its performance as initial solutions for this local search procedure is evaluated. Next, an improvement method derivate from the new constructive method and based on metaheuristic IG from Ruiz and Stützle (2008) is proposed and nominated CNIT-IG. This method is compared with original IG submitted to different initial solutions studied during constructive heuristic evaluation. Comparisons are done using Taillards instances (1990) for standard flowshop and adapted to the flowshop with sequencedependent setup times problem. The results of computation experimentation are analyzed in terms of average percentage of success, average relative percentage deviation and average computational time and show superiority of new constructive heuristic CNIT-IG and its high computational cost, with complexity mn³. The results also show superiority of metaheuristic CNIT-IG over IG method.

Este estudo de caso realizado em indústria de equipamentos industriais sob encomenda pretende abordar aspectos relacionados à tomada de decisões sobre seqüenciamento da produção no nível do chão-de-fábrica. Por meio de observações e entrevistas com os agentes das programações de entrada de ordens nos centros de trabalho procurar-se-á mostrar como a empresa estudada realiza o controle e programação da produção e mostrar o ambiente para a aplicação de uma proposta de gerenciamento de tempo de fila. Será também apresentada uma revisão bibliográfica sobre as principais técnicas de gerenciamento de fluxo de materiais em processo nos diferentes sistemas de administração da produção. / This case study conducted in a make-to-order industry aims to address issues related to making decisions on the sequencing of the production level of the shop-floor. Through observations and interviews with officials of programming input orders at the job search will show how the company study the control and scheduling and show the environment for the implementation of a proposal for management of time queue. It will also be presented with a literature review on the main techniques for managing the flow of materials in the process of administration in the different systems of production.

Esta tese apresenta análises de dois problemas de máquina única relacionados à programação da produção com seqüência predefinida. Para ambos os problemas são sugeridas modelagens via programação matemática e algoritmos que encontram a solução ótima em tempo polinomial e pseudo-polinomial. O primeiro problema é o de inserção de espera no problema com função-objetivo que considera s soma de funções convexas do horário de término independentes para cada ordem. O segundo considera custos distintos de adiantamento e atraso para cada ordem e custos de utilização de capacidade adicional ponderados distintamente para cada período de capacidade adicional que possa ser utilizado. Sugere-se adicionalmente um procedimento onde o mesmo avalia a melhor opção entre se utilizar tempo de espera, horas-extras e criar ou eliminar turnos de trabalho. São feitas análises e algumas generalizações como a utilização de diversos intervalos de tempo com diferentes custos concatenados e uma sugestão para a utilização dos procedimentos num ambiente de múltiplas máquinas / This thesis analyses two cases of one-machine problem regarding to production scheduling with fixed sequence. In both problems, modeling with mathematical programming, and (pseudo)polynomial-time algorithms are suggested. The first problem deals with idle time insertion in the problem where the objective function (represented by a sum of costs) considers that each job has costs described as any convex function of its completion time. The second problem considers earliness and tardiness with distinct costs for each job considering the possible use of additional capacity. For the additional capacity we assume that there are distinct costs for each time period where jobs can be processed. A procedure dealing with options of either to change the number of shifts or to utilize overtime considering total costs is suggested. Analysis and generalizations based on the utilization of several contiguous time periods with distinct costs and a heuristic extension for the multiple-machine case are also presented