Fundação Araucária; CNPq; RENAULT; Seti / As linhas de montagem que envolvem soldagem por pontos estão amplamente presentes na indústria de fabricação automotiva. O processo de montagem da estrutura do veículo emprega vários robôs equipados com ferramentas de soldagem por pontos. Estes robôs e ferramentas possuem altos custos, fazendo surgir a necessidade de projetar a linha cuidadosamente, atendendo à demanda do produto e reduzindo as despesas ao mesmo tempo. Nesta dissertação, propõe-se e estuda-se o problema do Projeto de Linha de Montagem Robótica (PLMR), com base nas características práticas de uma empresa automotiva localizada no Brasil. Desenvolve-se um modelo de Programação Linear Inteira Mista (PLIM) que permite: (i) paralelização de estações, (ii) seleção de equipamentos e (iii) múltiplos robôs por estação de trabalho. O modelo matemático visa minimizar o custo total à uma taxa de produção desejada, o que envolve robôs, ferramentas e instalações. O modelo proposto considerou o tempo morto durante um ciclo, restrições de espaço, restrições de alocação de tarefas e possibilidades de paralelismo. O tempo morto é um tempo improdutivo e fixo do trabalho de manuseio de peças que acompanha o tempo de movimento dos robôs transportadores capacitados. Experimentos computacionais foram realizados para evidenciar a influência dos parâmetros sobre a solução ótima do projeto de linha. Além disso, foram realizados estudos de casos práticos com parâmetros reais coletados de uma linha de montagem robotizada para soldagem, localizada na região metropolitana de Curitiba-PR, chegando à otimalidade. Em comparação com as linhas estritamente seriais, o modelo mostrou grandes vantagens ao permitir paralelizar as estações no sistema de produção, permitindo avaliar uma compensação entre a taxa de produção e o custo total. / Spot welding assembly lines are widely present in the automotive manufacturing industry. The procedure of building the vehicle’s body employs several robots equipped with spot welding tools. These robots and tools are quite costly, arising the necessity of designing the line consciously, meeting the product demand and reducing expenses at the same time. In this master thesis, the Robotic Assembly Line Design (RALD) problem is proposed and studied based on practical characteristics from an automotive company located in Brazil. A Mixed-Integer Liner Programming (MILP) formulation is developed allowing: (i) station paralleling, (ii) equipment selection, and (iii) multiples robots per workstation. The mathematical model aims at minimising the total cost at the desired production rate, which involves robots, tools and facilities. The proposed model considered dead time during a cycle, space constraints, task assignment restrictions, and parallelism possibilities. Dead time is an unproductive and fixed work-piece handling time that accompany the capacitated transporter robots’ movement time. Computational experiments were performed in order to evidence the parameters’ influence over the optimal line design solution. In addition, practical case studies were conducted with parameters collected from a real-world robotic welding assembly line located on the outskirts of Curitiba-PR (Brazil), reaching optimality. Compared to the strictly serial lines, the model led to great advantages by allowing station paralleling in the production system, making it possible to evaluate an expected trade-off between the production rate and the total cost.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/2770 |
| Date | 31 May 2017 |
| Creators | Michels, Adalberto Sato |
| Contributors | Magatão, Leandro, Magatão, Leandro, Scarpin, Cassius Tadeu, Lüders, Ricardo |
| Publisher | Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial, UTFPR, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UTFPR, instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná, instacron:UTFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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