Submitted by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-04-13T12:53:51Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Walderik Severo de Araújo.pdf: 3111177 bytes, checksum: fce4c09886995ab5476a94386389015a (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-13T12:53:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Walderik Severo de Araújo.pdf: 3111177 bytes, checksum: fce4c09886995ab5476a94386389015a (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-11-14 / Em função do ambiente empresarial extremamente competitivo e do crescimento econômico estável registrado no país, e a necessidade do melhor aproveitamento do espaço físico fazem com que diversas empresas busquem melhorias em sua estrutura física e layout de processos. Para isto, é necessário ser capaz de adaptar seus processos e fluxos produtivos para atender aos requisitos de seus clientes. Para conquistar sucesso diante da concorrência, se faz necessário alcançar resultados com a implantação de processos melhoria contínua, permitindo respostas eficazes às variações na demanda, as alterações dos processos de fabricação e a busca por maximização dos recursos internos da organização. Rever o uso de seus recursos com a utilização de ferramentas de análise do fluxo produtivo, sistemas de programação e controle da produção, e avaliar diferentes cenários que permitam a melhoria na gestão do fluxo de produção da empresa alinhada aos seus objetivos. Diante disto, este trabalho propõe uma análise do fluxo de material para armazenagem e movimentação através de um caso prático aplicando a simulação de processos para avaliar a melhor configuração do sistema produtivo. Ao final é apresentado o resultado do estudo de caso, onde é descrito os ganhos que puderam ser alcançados, implicações práticas sobre utilização dos recursos, gestão das informações, movimentação e armazenagem, também é apresentadas propostas e ações que permitiram comprovar a eficácia na implementação da melhoria.

As atividades de planejamento de médio prazo (nível tático) são especialmente importantes em empresas de manufatura, visto que tratam do dimensionamento dos recursos produtivos (recursos humanos, materiais, equipamentos, instalações, etc) , que terá impacto na capacidade de atendimento da demanda e nos resultados operacionais da empresa. Este trabalho apresenta um modelo de Planejamento Agregado da Produção e Distribuição para aplicação em empresas do setor cimenteiro, com múltiplas famílias de produtos, múltiplas localidades (de produção e de demanda) e produção em dois estágios, tendo por objetivo a maximização do resultado operacional. O modelo desenvolvido é baseado em Programação Linear Inteira Mista e considera, além dos custos das operações de produção e de transporte, os gastos com impostos, que variam de acordo com a estratégia de abastecimento dos pontos de demanda, dada a existência de diferenças nas alíquotas do Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Serviços entre operações inter e intra-estaduais. Os resultados obtidos demonstraram a importância da abordagem conjunta dos processos de produção e de distribuição, tornando clara a necessidade de integração dos mesmos no planejamento agregado num ambiente produtivo de múltiplas localidades e com mais de um processo de produção. / Middle-term production planning (tactical level) is an important activity in manufacturing companies, once it deals with production resources (work-force and production capacity) and stocks dimensioning, impacting on the company supply capacity and on its operating results. This dissertation presents an Aggregate Production and Distribution Planning model to be applied in multi-site, multi-product cement companies with the purpose of maximize operational results. The developed model is based upon Mixed Integer Linear Programming (MILP), and it considers, besides production and transportation operational costs, taxes expenses, which in the Brazilian context can change considerably depending on the supply strategy adopted, due to taxation differences between inter and intra-state sales operations. The results confirmed the importance of the combined approach of the production and distribution, demonstrating the relevance of integrating these two planning processes in a multi-site two-stage production environment.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:50:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseRFTJ.pdf: 2459138 bytes, checksum: d74a97a5d334635137cce1fb3a9c3e84 (MD5) Previous issue date: 2005-01-27 / The aim of production scheduling is to time the use of resources to carry out the production orders required to meet a previously defined production need. Due to the changes in the production settings, defined by the increase in competition and diversity of products, there has been increasing complexity in the development of production scheduling process, mainly when complex production settings are considered. Despite the developments in the area, a significant number of production settings still do not use the applicable solutions in the area. The initial aims of this work were to create alternatives to fill this gap. From these findings and based on an initial survey, carried out in the interior of São Paulo State, regarding the productive settings of foundries which work with customized products made to order, also known as steel casting foundries, effective alternatives for the production scheduling process for this specific production settings were sought. This work presents a viable proposal for the production scheduling process in steel casting foundries, considering its main particularities and restrictions, using a decision support system, which employs a single cycle system known as Period Batch Control (PBC). Among the results obtained, a methodology for the rationalization and systematization of the decision-making process in the production control was proposed. For the development of a decision support system in ordering process, the following viable decision-making models were proposed: a model of binary integer programming; a model based on classical approximation methods, specifically the method known as beam search ; and a meta-heuristic model based on genetic algorithms. The results obtained from the application of decision-making models in experimental production situations similar to the reality of production in steel casting foundries have confirmed the practical viability of these models, providing a comparison of the results between distinct modeling techniques. It has also contributed to the designing of guidelines for other applications of decision support systems in the operational area of complex production settings. Finally, the suitable of the proposed system was conformed by a later survey carried out in the main steel casting foundries in the interior of São Paulo State. / A programação da produção tem por objetivo temporizar o uso dos recursos para realizar as ordens de produção necessárias para atender alguma necessidade produtiva previamente definida. Em decorrência das mudanças dos ambientes produtivos, caracterizadas pelo aumento da competição e diversidade de produtos, tem-se verificado uma complexidade crescente no processo de elaboração da programação da produção em indústrias, principalmente quando se considera ambientes produtivos complexos. Apesar dos avanços eminentes do corpo de conhecimento disponível, muitos ambientes de produção continuam à margem de soluções aplicáveis na área. Criar alternativas para suprimir esta lacuna, proporcionando meios efetivos para elaborar a programação da produção à luz de um ambiente produtivo carente de soluções nesta área, foram os direcionadores iniciais para este trabalho. A partir destas constatações e tomando por base um survey inicial, realizado no interior do estado de São Paulo, sobre o ambiente produtivo das fundições que trabalham com produtos personalizados sob encomenda, também conhecidas como fundições de mercado, buscou-se criar alternativas efetivas para o processo de elaboração da programação da produção para este ambiente produtivo complexo. Este trabalho apresenta uma proposta viável para o processo de elaboração da programação da produção em fundições de mercado, considerando as principais particularidades e restrições de seu ambiente produtivo, por meio de um sistema de apoio à decisão, empregando, como sistema de controle da produção, um sistema de ciclo único conhecido como sistema de período padrão ou sistema PBC. Dentre os resultados alcançados, foi proposto uma metodologia para racionalização e sistematização do processo decisório no controle da produção. Para o processo de elaboração da programação da produção no sistema de apoio à decisão foram propostos modelos decisórios viáveis, quais sejam: um modelo de programação inteira binária, um modelo baseado em métodos aproximativos clássicos, especificamente um método conhecido como beam search , e um modelo metaheurístico baseado em algoritmos genéticos. Os resultados obtidos com a aplicação dos modelos decisórios em situações produtivas experimentais análogas à realidade de produção das fundições de mercado confirmaram a viabilidade prática destes modelos proporcionando a comparação dos resultados apresentados entre técnicas de modelagem distintas, contribuindo, também, na criação de direcionadores para outras aplicações de sistemas de apoio à decisão à área operacional de ambientes produtivos complexos. Por fim, a adequação do sistema proposto foi confirmada na realidade do ambiente produtivo do setor industrial pesquisado por meio de um survey posterior realizado nas principais fundições de mercado do interior de São Paulo.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:51:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5161.pdf: 1938552 bytes, checksum: b2b5480af19f77bfa88f8903ab2a1b7e (MD5) Previous issue date: 2013-03-19 / Financiadora de Estudos e Projetos / Beverage factories have been trying to improve production planning and control to increase competitive advantages and market shares. In order to achieve such goals, the industries attempted to improve the process of meeting demands, manufacture larger product variety in less time, use less resources and considering the factory´s operating limit. This work considers a production planning problem which lies in the factories which manufactures non-alcoholic beverages fruit. The research problem is the lotscheduling of drinks, characterized by: finite planning horizon, multi-period, multimachine, capacity constraints, setup time and cost, special machine constraints (the machines must be cleaned after certain production time). An optimization approach based on mathematical modeling is proposed, considering different scenarios and using optimization softwares. The proposed models are variations of mixed-integer programming models well-known in the literature, such as the GLSPPL (General Lot Sizing and Scheduling Problem for Parallel Production Lines) and CLSP (Capacitated lot sizing problem). However, instead of considering parallel machines, different arrangements of machines are considered to obtain better representation of the production processes. In order to validate the models, we proposed an approach involving a case study in a beverage factory in the state of São Paulo. The solutions obtained by the models were compared with those used in practice. The results show that the proposed approach has good potential for practical use. / As indústrias de bebidas tem buscado melhorar o planejamento e o controle da produção para obter vantagens competitivas e melhorar suas posições no mercado. Para isso, tem procurado atender melhor à demanda, produzir uma variedade maior de produtos em períodos de tempo mais curtos, utilizando menos recursos e respeitando a capacidade instalada. Neste projeto de mestrado, considera-se um problema de programação da produção em fábricas de bebidas não alcoólicas à base de frutas. A questão investigada consiste na otimização da programação e dimensionamento de lotes de produção de bebidas, tendo como características principais: horizonte de planejamento finito, multi períodos, múltiplas máquinas, restrições de capacidade de produção, tempo e custo de preparação de máquinas e condições especiais de preparação (limpezas obrigatórias após certo período de produção) e preparação de quatro horas independente da sequência de produção. Para a questão em estudo, foi proposta uma abordagem de otimização baseada no desenvolvimento de modelos de programação matemática e resolução dos modelos por meio de softwares de otimização, considerando vários cenários. Os modelos propostos são modificações de modelos de programação linear inteira mista bem conhecidos na literatura, tais como o GLSPPL (General Lot Sizing and Scheduling Problem for Parallel Production Lines) e o CLSP (Capacitated lot sizing problem). Porém, ao invés de se considerar múltiplas máquinas em paralelo, os modelos propostos exploram outras possíveis configurações de máquinas para representar melhor os processos de produção envolvidos. A abordagem proposta foi validada por meio de um estudo de caso em uma fábrica de bebidas no interior de São Paulo, em que as soluções obtidas pelos modelos foram comparadas com as práticas utilizadas pela empresa. Os resultados mostram que a abordagem proposta tem bom potencial de aplicação prática.

As atividades de planejamento de médio prazo (nível tático) são especialmente importantes em empresas de manufatura, visto que tratam do dimensionamento dos recursos produtivos (recursos humanos, materiais, equipamentos, instalações, etc) , que terá impacto na capacidade de atendimento da demanda e nos resultados operacionais da empresa. Este trabalho apresenta um modelo de Planejamento Agregado da Produção e Distribuição para aplicação em empresas do setor cimenteiro, com múltiplas famílias de produtos, múltiplas localidades (de produção e de demanda) e produção em dois estágios, tendo por objetivo a maximização do resultado operacional. O modelo desenvolvido é baseado em Programação Linear Inteira Mista e considera, além dos custos das operações de produção e de transporte, os gastos com impostos, que variam de acordo com a estratégia de abastecimento dos pontos de demanda, dada a existência de diferenças nas alíquotas do Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Serviços entre operações inter e intra-estaduais. Os resultados obtidos demonstraram a importância da abordagem conjunta dos processos de produção e de distribuição, tornando clara a necessidade de integração dos mesmos no planejamento agregado num ambiente produtivo de múltiplas localidades e com mais de um processo de produção. / Middle-term production planning (tactical level) is an important activity in manufacturing companies, once it deals with production resources (work-force and production capacity) and stocks dimensioning, impacting on the company supply capacity and on its operating results. This dissertation presents an Aggregate Production and Distribution Planning model to be applied in multi-site, multi-product cement companies with the purpose of maximize operational results. The developed model is based upon Mixed Integer Linear Programming (MILP), and it considers, besides production and transportation operational costs, taxes expenses, which in the Brazilian context can change considerably depending on the supply strategy adopted, due to taxation differences between inter and intra-state sales operations. The results confirmed the importance of the combined approach of the production and distribution, demonstrating the relevance of integrating these two planning processes in a multi-site two-stage production environment.

O problema integrado de programação de produção e dimensionamento de lotes em ambiente fowshop consiste em estabelecer tamanhos de lotes de produção e alocar máquinas para processá-los dentro de um horizonte de planejamento, em uma linha de produção com máquinas dispostas em série. O problema considera que a demanda deve ser atendida sem atrasos, que a capacidade das máquinas deve ser respeitada e que as preparações de máquinas são dependentes da sequência de produção e preservadas entre períodos do horizonte de planejamento. O objetivo é determinar uma programação de produção visando minimizar os custos de preparação de máquina, de produção e de estoque. Um modelo matemático da literatura é apresentado assim como procedimentos para obtenção de limitantes inferiores. Além disso, abordamos o problema por meio de distintas versões da metaheurística Times Assíncronos (A-Teams). Os procedimentos propostos foram comparados com heurísticas da literatura baseadas em Programação Inteira Mista (MIP). As metodologias desenvolvidas e os resultados obtidos são apresentados nesta dissertação / The integrated production scheduling and lot sizing problem in a fowshop environment consists in establishing production lot sizes and alocate machines to process them inside a planning horizon, in a production line with machines arranged in series. The problem considers that demand must be met without backlogging, the capacity of the machines must be respected, machine setup are sequence-dependent and preserved between periods of the planning horizon. The objective is to determine a production schedule to minimize the setup, production and inventory costs. A mathematical model from the literature is presented as well as procedures for obtaining lower bounds. In addition, we propose to address the problem through different versions of the metaheuristic Asynchronous Teams (A-Teams). The procedures were compared with literature heuristics based on Mixed Integer Programming (MIP). The developed methodologies and the obtained results are presented in this dissertation

Este trabalho propõe uma heurística construtiva determinística e uma heurística construtiva probabilística para resolver o problema de programação de projetos com custo de disponibilidade de recursos e custo de penalidade por atraso no término do projeto (RACPT - Resource Availability Cost Problem with Tardiness). Os algoritmos combinam a flexibilidade da atividade com a flexibilidade do recurso para selecionar a próxima atividade a ser programada. A data de início de uma atividade é a data mais cedo em que sua execução não gera o maior pico de utilização dos recursos ou a data mais cedo na qual o custo total do projeto for menor. A melhor versão das heurísticas foi obtida após o teste de várias regras de prioridade, conforme a revisão bibliográfica realizada. As heurísticas propostas foram testadas em 360 instâncias de testes e seus resultados foram comparados aos obtidos pela formulação matemática baseada em strip packing e restrições disjuntivas implementada no programa CPLEX. A heurística construtiva determinística gera uma solução viável rapidamente, porém de baixa qualidade. Já a heurística construtiva probabilística gera soluções ótimas ou próximas da ótima para problemas pequenos ou para problemas fáceis e gera soluções muito melhores do que o CPLEX na metade do tempo computacional para os problemas médios e grandes ou para problemas difíceis. Dado os bons resultados obtidos e à implementação no programa VBA for Microsoft Excel, a heurística construtiva probabilística proposta é um método bom e prático para resolução do RACPT. / This work proposes a deterministic constructive heuristic and a probabilistic constructive heuristic for solving the resource availability cost problem with tardiness (RACPT). The algorithms combine the flexibility of an activity with the flexibility of a resource to select the next activity to be scheduled. The start time of the activity is the earliest date in which the activity\'s execution does not create resources usage peak or the earliest date with the lowest total project cost. We tested several priority rules according to the literature review and determined the best version of the heuristics. Afterwards, we tested the proposed heuristics in 360 instances and compared its results with the solutions obtained by the optimization software CPLEX. The RACPT implementation on CPLEX utilized a mathematical formulation based on strip packing concepts and disjunctive constraints. The computational results showed that the deterministic constructive heuristic generates feasible solutions of poor quality in low computational time. The probabilistic constructive heuristic achieved better results. For small instances or easy problems, it found optimal or near-optimal solutions. For medium and large instances or hard problems, it obtained better results than CPLEX in half-computational time. We believe that the probabilistic constructive heuristic is a good and practical method for solving the RACPT. The proposed algorithm produced good results in reasonable computational time and was implemented on the popular software VBA for Microsoft Excel.

Este trabalho dedica-se ao problema de programação em flow shop permutacional com tempos de setup separados dos tempos de processamento e independentes da seqüência de execução das tarefas com o objetivo de minimizar a duração total da programação (Makespan). Por intermédio de investigações realizadas sobre as características estruturais do problema de programação e sua solução, uma propriedade deste problema é apresentada. Esta propriedade, denominada \"Propriedade LBY\", considerando quaisquer duas tarefas adjacentes Ju e Jv (Ju imediatamente precede Jv) independentemente de suas posições na seqüência de tarefas, fornece, um limitante inferior do tempo de espera para a tarefa Jv entre o fim do seu processamento na máquina Mk e o início do seu processamento na máquina seguinte. Dois novos métodos heurísticos são desenvolvidos, com base na propriedade apresentada e no procedimento de inserção de tarefas dos conhecidos métodos N&M e NEH: um construtivo, denominado BMc; e, um melhorativo, denominado BMm. Os métodos heurísticos propostos são comparados com os métodos heurísticos melhorativos de Cao; Bedworth (1992) e Rajendran; Ziegler (1997), através de um grande número de problemas gerados aleatoriamente. Os tempos de processamento são distribuídos no intervalo [1, 99] e os tempos de setup nos intervalos de [1, 49], [1, 99], [51, 149] e [101, 199]. Os métodos são avaliados quanto à porcentagem de sucesso em obter a melhor solução, ao desvio relativo médio e o tempo médio de computação. Os resultados da experimentação computacional mostram a qualidade do método construtivo BMc e a melhor performance do método melhorativo BMm. Estes resultados são apresentados e discutidos. / This work addresses the permutation flow shop scheduling problem with separated, non-batch, and sequence-independent setup times with the objective of minimizing the total time to complete the schedule (Makespan). Following an investigation of problem structural characteristics and your solution a property of this scheduling problem is presented. This property, denoted by \"Property LBY\", given any two adjacent jobs Ju e Jv (Ju immediately precedes Jv), regardless of their position in the sequence of jobs, provides an lower bound of the waiting time for job Jv between the end of its operations on the machine Mk and the beginning on machine M(k+1). Two news heuristics methods are development, on the basis of the presented property and in the job insertion procedure of the known methods named N&M and NEH: one constructive, denote by BMc; and, one improvement, denote by BMm. The proposed heuristics methods are compared with the improvement heuristics methods of Cao; Bedworth (1992) and Rajendran; Ziegler (1997), by a large number of randomly generated problems. The processing time are sampled from a distribution ranging from [1, 99] and, the setup times are sampled from distributions ranging from [1, 49], [1, 99], [51, 149] and [101, 199]. The methods are evaluated by the percentage of success in find the best solution, the average relative deviation and the average computation time. The results of the computational investigation show the quality of the constructive heuristic method BMc and that the improvement heuristic method BMc outperforms all others. These results are presented and discussed.

O objetivo desse trabalho é o de estudar o problema de programação de tarefas num ambiente produtivo com uma única máquina com data comum de entrega. Nesse caso, as tarefas, depois de processadas uma única vez na máquina, devem ser entregues em uma data comum e sofrem penalidades de adiantamento e de atraso conforme o instante em que são completadas. Na prática, esse problema é encontrado em casos de pedidos de lotes de produtos com data de entrega comum préespecificada, embarques para exportação e material químico ou misturas que têm vida média de curta duração. Problemas desse tipo são NP-hard (Hall, Kubiak & Sethi, 1991; Hoogeven & van de Velde, 1991), sendo comumente tratados na literatura através de heurísticas e meta-heurísticas. Visto não ser de nosso conhecimento a existência na literatura de tratamento desse problema através de métodos exatos, propôs-se a utilização de um algoritmo do tipo branch-and-bound para obtenção da solução ótima do problema que minimize a soma das penalidades de adiantamento e de atraso. No desenvolvimento do algoritmo, a utilização de propriedades do problema foi importante na elaboração de limitantes inferiores e regras de dominância que melhoraram a eficiência do modelo. Os experimentos realizados avaliaram o desempenho de diferentes critérios elaborados, como escolha do nó pai, limitante inferior, ordem de execução das estratégias e ordem de construção da seqüência. Os resultados obtidos mostraram-se robustos quando comparados com o benchmark da literatura e revelaram o bom desempenho do modelo para problemas de pequeno porte, superando o desempenho de programas de otimização comerciais. / The objective of this work is to study the single-machine scheduling problem with a common due date. In this case, jobs, after be processed only once in the machine, must be delivered in a common due date and they are penalized of earliness or tardiness according to their completion time. This problem is found in cases of batch production with prespecified common due date, exportation shipping and chemical material that has short half-life period. This kind of problem is NP-hard (Hall, Kubiak & Sethi, 1991; Hoogeven & van de Velde, 1991) and it has been treated in the literature by heuristics and meta-heuristics. Not having knowledge about previous treatment by exact methods in the literature, it was proposed the implementation of a branch-and-bound algorithm to obtain the optimal solution that minimizes the total weighted earliness and tardiness penalties. In the development of the algorithm, the utilization of problem properties was important to the elaboration of lower bounds and pruning rules that have enhanced the efficiency of the model. The realized tests have evaluated the performance of different criteria, like the choice of father node, lower bound, strategy execution order and sequence construction order. The obtained results have demonstrated robustness comparing to benchmark and they have revealed the good working of the model for small problems, overcoming optimization software performance.

Este trabalho apresenta o problema de programação de operações em máquinas no ambiente no-wait flowshop com o critério de minimização da duração total da programação. Aplicações para o problema no-wait flowshop podem ser encontrados em muitas indústrias, por exemplo, em indústrias de processamento de metais, químicos e farmacêuticos. Neste trabalho, são propostos e avaliados novos métodos heurísticos para o problema, e a superioridade do melhor método proposto é comprovada através uma extensa experimentação computacional. / This work deals with the no-wait flowshop scheduling problem with the objective of minimizing total completion time. Applications of no-wait flowshop can be found in many industries, for example, in steel factories, chemical and pharmaceutical. In this work, we propose evaluate new heuristics methods for the problem. Experimental results show that the best proposed heuristic provides better solutions concerning both the solution quality and computational effort.