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Previous issue date: 2005-04-29 / Universidade Federal de Minas Gerais / The management of manufacturing systems have become more complex, once that new
products are arising, product demands are uncertain, life cycles get shorter, and a wide
variety of products compete for common resources. This thesis deals with the design
and planning of discrete manufacturing systems, based on open queueing network
models to support the decision making of capacity allocation. As manufacturing systems
may be represented by generalized queueing networks, and there are no exact solution
methods, here is employed the decomposition approximate method to evaluate the
performance of systems under different configurations. It is shown in the thesis how
these approximations are suitable and effective to estimate the work-in-process (WIP)
and the production leadtime of an actual metallurgical industry queueing network. It is
also shown that discrete capacity allocation models, based on the approximations, are
effective to evaluate and optimize the performance of the case study under different
configurations. Trade-off curves between capacity investment and WIP are generated
and are useful not only to support a manager to estimate how much capacity he/she
should allocate, but also to decide where it should be allocated in the queueing network.
These curves also support the decision making in terms of capacity, if the variability of
the external arrivals, the product mix and/or the throughput for the network change.
Besides adding capacity, partitioning the facility is another alternative to reduce the
system complexity. This thesis also approaches the focused factory design problem,
involving the partition of the facility into smaller shops and the capacity allocation in
each shop. Again, the decomposition approximations were employed to evaluate the
system performance. Despite its importance, this problem has rarely been reported in
the literature. In this thesis, the goal is to reduce the system complexity either from the
product management point of view or from the workstation management point of view.
From the product management point of view, a model whose complexity constraint is na
upper limit on the production leadtime variance of the products passing through the
network was studied. From the workstation management point of view, the complexity
constraint of the model keeps constant the expected waiting time of a product at a
workstation, once it waits for being served. It is shown through these models for some
instances that the partition of the facility into smaller shops decreases the complexity
system without necessary capacity additional investments. Futhermore, sometimes it is
possible to keep the network performance (or even to improve it), partitioning the
network into smaller shops which need less capacity than the original configuration with
a single shop. / A gestão de sistemas de manufatura tem se tornado mais complexa na medida em que
novos produtos estão surgindo, a demanda de produtos é incerta, os ciclos de vida são
mais curtos e uma grande variedade de produtos competem pelos mesmos recursos. Esta
tese trata o projeto e planejamento de sistemas discretos de manufatura, baseados em
modelos de redes de filas abertas, para auxiliar no processo de tomada de decisões.
Porque sistemas de manufatura podem ser representados por redes de filas genéricas, e
não existem métodos exatos de solução, aqui é empregado o método aproximado de
decomposição para avaliar o desempenho dos sistemas em diferentes configurações.
Mostra-se nesta tese que estas aproximações são adequadas e efetivas para estimar os
estoques em processo (WIP) e o leadtime de produção de uma rede de manufatura real
de uma indústria metal-mecânica. Mostra-se ainda que os modelos de alocação de
capacidade discreta, baseados nestas aproximações, também são efetivos para avaliar e
otimizar o desempenho da rede do estudo de caso em diferentes configurações. Curvas
de trade-off entre investimento em capacidade e WIP são geradas e são úteis não
somente para auxiliar um gerente a estimar quanto alocar de capacidade, mas também
para decidir onde alocá-la na rede de filas. As curvas também auxiliam a tomada de
decisões em termos de capacidade, se a variabilidade das chegadas externas, o mix de
produtos e/ou a taxa de produção da rede mudam. Além de adicionar capacidade, a
partição da instalação é outra alternativa para reduzir a complexidade do sistema. Esta
tese também aborda o problema de projeto de fábrica focalizada, envolvendo a partição
da instalação em subplantas e a alocação de capacidade em cada estação das subplantas.
Novamente, as aproximações por decomposição foram utilizadas para avaliar e otimizar
o desempenho do sistema. Apesar de sua importância, este problema tem sido muito
pouco reportado em literatura. Nesta tese, o objetivo é reduzir a complexidade do
sistema do ponto de vista da gestão do produto, ou do ponto de vista da gestão da
estação. Do ponto de vista da gestão do produto, é apresentado um modelo cuja
restrição de complexidade é um limitante superior para a variância do leadtime dos
produtos na rede. Do ponto de vista da gestão da estação, a restrição de complexidade
do modelo fixa o tempo médio de espera de um produto na estação, quando há espera.
Mostra-se, por meio destes modelos para alguns casos que, a partição da instalação em
subplantas reduz a complexidade do sistema, sem necessidade de investimentos
adicionais em capacidade. Além disso, algumas vezes, é possível manter (ou até
melhorar) o desempenho da rede, particionando-a em subplantas que necessitam de
menos capacidade do que a configuração original com uma planta única.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/3465 |
| Date | 29 April 2005 |
| Creators | Silva, Claudio Rogerio Negri da |
| Contributors | Morabito Neto, Reinaldo |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Engenharia de Produção, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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