Apoio à decisão num problema de planeamento de máquinas paralelas não relacionadas com recursos adicionais da indústria cerâmica

Abstract

Neste trabalho expõem-se uma heurística e um modelo matemático baseados num problema real de programação da produção, de artigos de loiça em porcelana, de elevada diversidade, de uma indústria cerâmica. O problema em questão concerne, mais concretamente, a um conjunto de processadores paralelos, flexíveis e não relacionados, de enchimento a alta pressão de moldes, com pasta cerâmica líquida, do qual resultam lotes de dimensão variável. As necessidades de produção de cada artigo chegam ao sistema numa base diária. Acrescentam-se ainda restrições associadas às propriedades dos artigos, elegibilidade de máquinas, total de setups diários, disponibilidade de recursos auxiliares discretos renováveis e não renováveis e do armazém local, bem como prazos de entrega. O objetivo passa por gerir todo o processo desencadeado durante a calendarização da produção do setor, isto é, identificar e modelar as suas atividades e interações, através de diagramas em notação BPMN 2.0; detetar possíveis melhorias; desenhar o processo ideal; planear e implementar as estratégias a utilizar; executar o processo devidamente modificado; avaliar o efeito da tática empregue; analisar a eficiência global do processo; e recomendar novas alterações com vista ao seu aperfeiçoamento. Por conseguinte, o foco centra-se no desenvolvimento de um sistema de apoio à tomada de decisão, que ofereça uma solução de agendamento semanal da produção, com o mínimo de atraso total, decorrente da diferença entre o período de conclusão e o de entrega, procurando convergir com o planeamento mais automatizado, típico da Indústria 4.0. Nesse âmbito, propõe-se a heurística, que considera todos os aspetos revelados no contexto real e cujos resultados serão apresentados para um conjunto de instâncias, geradas a partir de dados recolhidos da empresa alvo do estudo. Adicionalmente, sugere-se o modelo de programação linear inteira mista, que atende à mesma função-objetivo e às restrições de elegibilidade e setups das máquinas estudadas.

In this work, a heuristic and a mathematical model based on a real problem of production scheduling of a high diversity of porcelain ware, from a ceramic industry, are exposed. The problem in question concerns, more particularly, a set of parallel, flexible and unrelated machines, of molds’ high-pressure filling with liquid ceramic paste, from which batches of variable size result. The production needs of each item reach the system daily. There are also restrictions associated with product properties, machine eligibility, total daily setups, availability of discrete renewable and non-renewable additional resources and of local warehouse, as well as deadlines. The goal is to manage the entire process triggered during the production schedule of the sector, that is, identify and model their activities and interactions, through diagrams in BPMN 2.0 notation; detect possible improvements; design the ideal process; plan and implement the strategies to be used; run the properly modified process; evaluate the effect of tactic employed; analyze the overall efficiency of process; and recommend new changes to improve it. Therefore, the focus is on developing a decision support system that offers a weekly production scheduling with the total tardiness minimum, given by difference between the completion and delivery periods, seeking to converge with more automated planning, typical of Industry 4.0. In that scope, it’s proposed the heuristic, which considers all aspects revealed in the real context and whose results will be presented for a set of instances, generated from data collected from the target company of the study. In addition, it is suggested the mixed integer linear programming model, that meets the same objective function and the eligibility and setups restrictions of the studied machines.