Planeamento de sistemas de produção celulares

Abstract

Um sistema de produção celular (SPC) consiste numa forma de organização dos recursos produtivos sendo estes agrupados em células independentes, dedicadas ao processamento de famílias de componentes com necessidades de processamento similares. Estes sistemas podem ser implementados de duas formas: fisicamente e logicamente. No primeiro caso as máquinas são dispostas em células de fabrico de maneira a melhorar a eficiência da implantação em termos de fluxo, no segundo caso as máquinas são afetadas a famílias de componentes, formando células virtuais não sendo, contudo, a sua localização física alterada. Neste trabalho são apresentados os problemas associados à definição de um sistema de produção celular, nomeadamente nas fases de planeamento, controlo e avaliação. Devido à complexidade e ao impacto no desempenho da organização das decisões tomadas na fase de planeamento do sistema produtivo, os problemas inerentes a um projeto desta natureza são aprofundados, sendo apresentados algoritmos para a resolução dos mesmos. Os procedimentos desenvolvidos tratam os seguintes problemas: (i) formação de células de fabrico, (ii) balanceamento de células de fabrico, (iii) formação de células virtuais numa implantação funcional, (iv) formação de células virtuais numa implantação distribuída, e (v) projeto da implantação fabril considerando secções com configuração geométrica fixa. Dada a natureza combinatória dos problemas considerados, foram utilizadas metaheurísticas na sua resolução. A principal contribuição deste trabalho para a investigação no planeamento de sistemas de produção celulares resulta do facto de os modelos e heurísticas desenvolvidos incluírem um conjunto de aspetos de grande relevância para a sua aplicação a ambientes industriais, ultrapassando algumas das limitações práticas inerentes a outros procedimentos reportados na literatura relevante.

A cellular manufacturing system (CMS) is a type of production system that organizes the production resources into independent cells taking into account the similarities in the manufacturing sequences of the different parts assigned to those cells. This type of production system can be implemented in two ways: physically or logically. In the first situation, machines are grouped into cells with the purpose of improving the layout efficiency in terms of flow. In the second option, machines are allocated to part families, originating virtual cells, but their physical location is not altered. The first part of this work consists in a revision of the problems associated to a cellular manufacturing system, namely regarding its design, control and evaluation. The problems inherent to the design phase are analyzed with greater detail due to their importance and impact on the system’s performance. Due to the complexity and significance of those problems, they were further analysed and algorithms were developed in order to contribute to their solution. The models address the following problems: (i) cell formation, (ii) production cell balancing, (iii) virtual cell formation in a functional layout, (iii) virtual cell formation in a distributed layout, and (v) facility layout considering objects with a fixed geometric shape. Due to the combinatorial nature of the problems, metaheuristics were used in order to solve them. The main contribution of this work, towards the furthering of investigation in cellular manufacturing systems design, derives from the development of models and heuristics that include a set of features that are highly relevant for its implementation in a real world industrial setting, overcoming, in this way, some of the practical limitations inherent to other known procedures.