Dimensionamento de lotes e programação da produção em múltiplos estágios
Resumo
Resumo: O objeto de estudo desta dissertação é o problema integrado de dimensionamento de lotes e sequenciamento da produção em múltiplos estágios; voltado para indústrias que processam itens acabados que dependem de semiacabados, possuindo nos estágios produtivos máquinas paralelas. Portanto, é necessário decidir qual item acabado e semiacabado produzir e em qual sequência, a fim de otimizar o uso dos recursos e minimizar os custos. Através de técnicas da Pesquisa Operacional (PO), é possível desenvolver modelos matemáticos e resolvê-los usando a Programação Linear Inteira Mista (PLIM). Este estudo apresenta uma nova variante para o tema em questão; para tanto, o problema é definido no Capítulo 2; no Capítulo 3, é realizada uma revisão da literatura, apresentado modelos matemáticos e trabalhos correlatos; no Capítulo 4, propõe-se o modelo matemático chamado MMDSME (Modelo Matemático Integrado de Dimensionamento de Lotes e Sequenciamento da Produção em Múltiplos Estágios). O modelo proposto possui: a estrutura dos itens acabados em multinível; a necessidade de produção de semiacabados com base em relações de precedência e sucessão, por isso, um item acabado é produzido apenas no último estágio e seus semiacabados nos estágios anteriores; a possibilidade dos itens semiacabados serem vendidos, caso haja demanda. Para os testes computacionais, foram geradas instâncias para ambientes produtivos de dois e três estágios, com as estruturas dos itens em série e de montagem; resolvidas usando o solver Gurobi. Ao gerar as instâncias o número de micro períodos S foi definido como o mesmo número de itens N, portanto N = S, possibilitando uma redução no tempo de resolução do problema. O modelo foi testado e verificou-se que o mesmo atendeu aos objetivos desta dissertação. Para trabalhos futuros recomenda-se que sejam realizados testes com a estrutura de micro períodos similar ao já encontrado na literatura, portanto o número de micro períodos dentro de cada macro período sendo igual a o número de itens da instância; desse modo o tempo de resolução aumentará havendo a necessidade de abordagens de resolução através de heurísticas, meta-heurísticas e soluções hibridas. Abstract: The object of study of this dissertation is the integrated problem of lot-sizing and scheduling in multiple stages; aimed at industries that process finished items that depend on semi-finished itens, with parallel machines in the production stages. It is therefore necessary to decide which finished and semi-finished items to produce and in which sequence, in order to optimize the use of resources and minimize costs. Using Operations Research (OR) techniques, it is possible to develop mathematical models and solve them using Mixed Integer Linear Programming (MILP). This study presents a new variant on the subject in question; to this end, the problem is defined in Chapter 2; in Chapter 3, a literature review is carried out, presenting mathematical models and related work; in Chapter 4, the mathematical model called MMDSME (Integrated Mathematical Model for Multi-Stage Lot-Sizing and Scheduling) is proposed. The proposed model includes: the multi-level structure of finished items; the need to produce semi-finished items based on precedence and succession relationships, so a finished item is only produced in the last stage and its semi-finished items in the previous stages; the possibility of semi-finished items being sold if there is demand. For the computational tests, instances were generated for two and three production stages environments, with the structures of serial and assembly items; solved using the Gurobi solver. When generating the instances, the number of micro-periods S was defined as the same number of items N, so N = S, enabling a reduction in the time taken to solve the problem. The model was tested and found to meet the objectives of this dissertation. For future work, it is recommended that tests be carried out with a micro-period structure similar to that already found in the literature, so that the number of micro-periods within each macro-period is equal to the number of items in the instance; in this way, the resolution time will increase and there will be a need for resolution approaches using heuristics, meta-heuristics and hybrid solutions.
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