Apresenta uma análise da estimação de custos em sistemas de manufatura utilizando rede de Petri (PN), ferramenta gráfica e matemática para modelagem e simulação. Esta análise permite a apresentação de um sistema aplicável à programação e otimização de processos de fabricação aliadas à estimação dos custos ao longo do processo. Para uma determinada peça, a partir de conceitos sobre custeio de produtos, é proposto um modelo que visa conectar as transições da PN com as informações de custos de produção. O estudo de caso mostra que informações importantes à tomada de decisão podem ser obtidas através do uso de uma metodologia que incorpore planejamento de processos, métodos de custeio e redes de Petri. Finalmente, traz sugestão de um trabalho subseqüente: a partir do modelo proposto, implementar um template no editor/simulador de redes de Petri, Petri Net Tools 2000, capaz de realizar os cálculos necessários para estimativas de custo e fornecer resultados relevantes para um planejamento real. / This work presents a cost estimation analysis in manufacturing systems based in Petri net (PN), which is a graphical and mathematical tool. This analysis allows the presentation of a system, applicable to the programming and optimizing of manufacturing processes joined with cost estimation. A cost model is proposed using concepts of product costing. It seeks for connecting PN transitions to the data manufacturing cost of a certain part. The case study shows that important information to decision support can be found through the use of a methodology which joins process planning, costing systems and Petri nets. There is also a suggestion of a later work: a template implementation, on Petri Net Tools 2000 editor/simulator of PN models, which is able to accomplish the necessary calculations for cost estimates and, to supply important results to a real planning.

Falhas são eventos que não podem, pela sua própria natureza, serem totalmente eliminados num sistema de manufatura real. No entanto, a maioria das pesquisas e publicações técnicas nesta área consideram somente a descrição e otimização dos processos “normais” ou processos isolados de tratamento de falhas. Assim este trabalho é uma contribuição no desenvolvimento de uma metodologia de modelagem e análise que considera a detecção e o tratamento de falhas junto com os processos “normais”. A hipótese é que uma adequada abordagem de modelagem e análise de sistemas de manufatura considerando todas estas características é fundamental para melhorar a flexibilidade e autonomia do sistema. Tais sistemas podem ser abordados segundo a perspectiva de sistemas a eventos discretos (DEDS) e dentre as técnicas existentes de representação destes sistemas, destaca-se o potencial das rede de Petri (PN) como uma técnica uniforme de modelagem e análise, a qual permite o estudo e caracterização de diferentes propriedades de um sistema através de um mesmo modelo. Assim, este trabalho introduz uma metodologia, baseada no conceito de redes de Petri, que além da modelagem e a análise dos processos “normais” (de acordo com as especificações funcionais), permite a detecção e tratamento de falhas em sistemas de manufatura de uma forma hierárquica e modularizada utilizando supervisores distribuídos nos equipamentos do chão de fábrica. Esta metodologia considera a integração de três módulos referentes aos processos “normais”, aos processos de detecção de falhas e, aos processos de tratamento de falhas. Através das abordagens “top-down” e “bottom-up” a modelagem de um sistema é desenvolvida em níveis hierárquicos. Estudos de caso de sistemas com estas característica são considerados. Nos modelos desenvolvidos são realizados um estudo analítico e simulações para validar a metodologia proposta. / In a real manufacturing system, failures are events that should be considered. However in this area, most researches consider only the description and optimization of normal processes. This research is a contribution to develop a methodology for modeling and analyzing manufacturing system including normal processes, failure detection, and failure treatment. An approach considering those processes is basic for improving flexibility and autonomy of the systems. These systems can be observed from a point of view of discrete event dynamics systems (DEDS). From this point of view, Petri nets are a powerful tool for modeling and analyzing different characteristics of a system using the same model. In this research a methodology based on Petri nets considering normal process, detection, and treatment of failures in manufacturing systems is introduced. This methodology considers a hierarchical and modular structure. The modular characteristic permits integration of three types of processes: normal, failure detection, and failure treatment processes. The hierarchical characteristic permits to model a system by hierarchical levels (such as factory, manufacturing cell, and equipment) based on top-down and bottom-up approaches, and using distributed supervisors inside of machines on the workshop level. Case studies with these characteristics are considered. On the developed models, analytical and simulation analyses are executed to validate the proposed methodology.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-08-30T12:26:40Z No. of bitstreams: 1 DissMSV.pdf: 2771156 bytes, checksum: add74067c9db203edececa7202e83a52 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-09-20T14:06:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMSV.pdf: 2771156 bytes, checksum: add74067c9db203edececa7202e83a52 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-09-20T14:06:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMSV.pdf: 2771156 bytes, checksum: add74067c9db203edececa7202e83a52 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-20T14:11:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMSV.pdf: 2771156 bytes, checksum: add74067c9db203edececa7202e83a52 (MD5) Previous issue date: 2016-08-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / In recent years, several studies have been carried out to minimize the production time (makespan) in a production schedule of a scenario that represents a manufacturing system. The problem of production scheduling is classified as a combinatorial problem belongs to the NP-hard class of computational problems. Furthermore, in a real world production system, there are many unexpected events (eg, review of production, entry of new products, breaking machines, etc.). To deal with the interruptions of the initial programming, we need to change any settings, which is called reactive production schedule or, simply, reactive scheduling. As a problem of combinatorial features, meta-heuristics is widely used in its resolution. This paper proposes a method that uses an evolutionary meta-heuristic Genetic Algorithm in conjunction with an operator called “Transgenics”, which allows to manipulate the genetic material of individuals adding features which are believed to be important, with the proposal to direct some population of individuals to a more favorable solution to the problem without removing the diversity of the population with a lower cost of time. The objective of this study is to use the Genetic Algorithm with transgenics operator obtain a reactive programming acceptable response time to minimize the makespan value. The objective of this study is to use the Genetic Algorithm with transgenics Operator obtain a reactive programming acceptable response time to minimize the makespan value. Experimental results show the proposed algorithm is able to bring better results than the makespan algorithm and compared in a shorter processing time due to the search direction which provides transgenic operator. / Nos últimos anos, várias pesquisas vêm sendo realizadas a fim de minimizar o tempo total de produção (makespan) em uma programação da produção de algum cenário que representa um sistema de manufatura. O problema da programação da produção é classificado como sendo um problema combinatório pertencente à classe NP-Hard dos problemas computacionais. Além disso, em um sistema de produção real, há muitos eventos inesperados (por exemplo, a revisão da produção, chegada de novos produtos, quebra máquinas, etc.). Para lidar com as interrupções da programação inicial, é preciso realizar outra programação, a qual é denominada de programação reativa da produção. Sendo um problema de recursos combinatórios, é amplamente utilizado metaheurísticas em sua resolução. Neste trabalho é proposto um método que faz uso de uma metaheurística evolutiva Algoritmo Genético em conjunto com um operador intitulado Operador de Transgenia, no qual possibilita manipular o material genético dos indivíduos acrescentando características das quais se acredita serem importantes, com a proposta de direcionar alguns indivíduos da população para uma solução mais favorável para o problema sem tirar a diversidade da população com um custo menor de tempo. O Objetivo deste trabalho é utilizando o Algoritmo Genético com Operador de Transgenia obter uma programação reativa em tempo de resposta aceitável, visando minimizar o valor de makespan. Resultados experimentais mostraram que algoritmo proposto foi capaz de trazer resultados de makespan melhores que os algoritmos comparados e em um menor tempo de processamento, devido ao direcionamento na busca que operador de transgenia proporciona.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3978.pdf: 2293519 bytes, checksum: bebf48e9b57957fa077811d04a5d672e (MD5) Previous issue date: 2010-06-29 / Financiadora de Estudos e Projetos / A Flexible Manufacturing System is a production system where more than one event can occur simultaneously in parallel, asynchronously or concurrently. These are designed to meet the needs of the market, demand for improved product quality, lower costs and shorter delivery times. Due to the complexity and flexibility of these systems, conflicts can occur when more than one process requests the same resource, such as machines or AGVs, or when a product can be produced in more than one production routing. Thus, a conflict resolution policy is needed in this type of environment. This study uses Fuzzy Coloured Petri Nets for modeling a manufacturing system. The manufacturing system is modeled considering the resources, buffers, production routings, AGV routes and identifying conflict points. The conflict resolution is performed considering both information on the shop floor and production management. Fuzzy rules are constructed to prioritize conflicting processes and a fuzzy rule-based system is modeled on Fuzzy Coloured Petri Nets in the same network as the manufacturing system, making the model of the system independent of other systems of support for the resolution of conflicts. In this work we considered the conflicts that can occur when loading and unloading station and the input and output buffer. According to the source of conflict, a rule base is shaped to assign priorities to processes. From this model it is possible to make the control system and ensure that identified conflicts are resolved. / Um Sistema Flexível de Manufatura é um sistema de produção onde mais de um evento pode ocorrer ao mesmo tempo de forma paralela, assíncrona ou de forma concorrente. Estes foram projetados para atender às necessidades do mercado, que demanda por melhor qualidade dos produtos, redução de custos e prazos de entrega menores. Devido à complexidade e à flexibilidade destes sistemas, conflitos podem ocorrer quando mais de um processo requisita o mesmo recurso, como máquinas ou AGVs, ou quando um produto pode ser produzido em roteiros distintos. Assim, uma política de solução de conflito é necessária neste tipo de ambiente. Este trabalho usa Redes de Petri Coloridas Fuzzy para modelar um sistema de manufatura. O sistema de manufatura é modelado considerando os recursos, buffers, roteiros de produção, rotas dos AGV e identificando os pontos de conflitos. A resolução dos conflitos é realizada considerando tanto informações do chão de fábrica quanto da gestão da produção. Regras fuzzy são construídas para atribuir prioridades aos processos conflitantes e um sistema baseado em regras fuzzy é modelado em Redes de Petri Coloridas Fuzzy na mesma rede do sistema de manufatura, tornado o modelo do sistema independente de outros sistemas de apoio para a solução dos conflitos. Neste trabalho foram considerados os conflitos que podem ocorrer na estação de carga e descarga e nos buffer de entrada e saída. De acordo com o ponto de conflito, uma base de regras é modelada para atribuir prioridades aos processos. A partir desta modelagem é possível realizar o controle do sistema e garantir que os conflitos identificados sejam resolvidos.

Falhas são eventos que não podem, pela sua própria natureza, serem totalmente eliminados num sistema de manufatura real. No entanto, a maioria das pesquisas e publicações técnicas nesta área consideram somente a descrição e otimização dos processos “normais" ou processos isolados de tratamento de falhas. Assim este trabalho é uma contribuição no desenvolvimento de uma metodologia de modelagem e análise que considera a detecção e o tratamento de falhas junto com os processos “normais". A hipótese é que uma adequada abordagem de modelagem e análise de sistemas de manufatura considerando todas estas características é fundamental para melhorar a flexibilidade e autonomia do sistema. Tais sistemas podem ser abordados segundo a perspectiva de sistemas a eventos discretos (DEDS) e dentre as técnicas existentes de representação destes sistemas, destaca-se o potencial das rede de Petri (PN) como uma técnica uniforme de modelagem e análise, a qual permite o estudo e caracterização de diferentes propriedades de um sistema através de um mesmo modelo. Assim, este trabalho introduz uma metodologia, baseada no conceito de redes de Petri, que além da modelagem e a análise dos processos “normais" (de acordo com as especificações funcionais), permite a detecção e tratamento de falhas em sistemas de manufatura de uma forma hierárquica e modularizada utilizando supervisores distribuídos nos equipamentos do chão de fábrica. Esta metodologia considera a integração de três módulos referentes aos processos “normais", aos processos de detecção de falhas e, aos processos de tratamento de falhas. Através das abordagens “top-down" e “bottom-up" a modelagem de um sistema é desenvolvida em níveis hierárquicos. Estudos de caso de sistemas com estas característica são considerados. Nos modelos desenvolvidos são realizados um estudo analítico e simulações para validar a metodologia proposta. / In a real manufacturing system, failures are events that should be considered. However in this area, most researches consider only the description and optimization of normal processes. This research is a contribution to develop a methodology for modeling and analyzing manufacturing system including normal processes, failure detection, and failure treatment. An approach considering those processes is basic for improving flexibility and autonomy of the systems. These systems can be observed from a point of view of discrete event dynamics systems (DEDS). From this point of view, Petri nets are a powerful tool for modeling and analyzing different characteristics of a system using the same model. In this research a methodology based on Petri nets considering normal process, detection, and treatment of failures in manufacturing systems is introduced. This methodology considers a hierarchical and modular structure. The modular characteristic permits integration of three types of processes: normal, failure detection, and failure treatment processes. The hierarchical characteristic permits to model a system by hierarchical levels (such as factory, manufacturing cell, and equipment) based on top-down and bottom-up approaches, and using distributed supervisors inside of machines on the workshop level. Case studies with these characteristics are considered. On the developed models, analytical and simulation analyses are executed to validate the proposed methodology.