Modelagem e resolução do problema de layout de facilidades robusto de áreas desiguais com locais de entrada e saída

Imagem de Miniatura
Data
2022-08-26
Autores
Braga, Evelyn Michelle Henrique [UNIFESP]
Orientadores
Salles-Neto, Luiz Leduino de [UNIFESP]
Tipo
Tese de doutorado
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Resumo
Uma das estratégias utilizadas para otimizar processos de produção é a definição do melhor arranjo físico. Neste sentido, muitas empresas realizam um estudo do posicionamento relativo dos seus diversos equipamentos, áreas ou atividades funcionais. A disposição adequada das instalações pode resultar em um menor tempo de processo e maior rendimento dos fatores de produção. Em geral, o objetivo do problema de layout de facilidades é reduzir o custo de manuseio de material, que pode ser representado por uma função que relaciona os fluxos de materiais e as distâncias entre as facilidades. O problema de layout de facilidades dinâmico considera um horizonte de planejamento multi-período no qual os fluxos de materiais entre pares de facilidades podem mudar com o tempo e pode ser resolvido com uma abordagem flexível ou robusta. Uma planta flexível é aquela capaz de aceitar alterações no posicionamento das instalações ao longo do tempo para acompanhar as mudanças de demanda desde que compense os custos de realocação, enquanto que uma planta robusta é uma solução de layout único que pode não ser excelente para nenhum dos cenários individualmente, mas busca ser a melhor quando se avalia o conjunto destes. Considerando um ambiente dinâmico de demanda, o presente trabalho propôs-se a realizar uma análise robusta, ao invés de flexível, por considerar que custos de rearranjo e interrupção da produção são altos, além de que uma abordagem adaptativa pode ser demasiadamente inconveniente na rotina de uma indústria. Dentro do problema de layout existem pontos pouco explorados que foram tratados nesta pesquisa, a saber, blocos de áreas desiguais, locais de entrada e saída nos blocos, facilidades fixas ou espaços ocupados e distância de folga em torno das facilidades. Nesse contexto foram desenvolvidos e validados novos modelos matemáticos de programação inteira mista para o problema de layout de facilidades, a partir da análise de modelos propostos na literatura. Como alternativa para a implementação em programas de modelagem e uso de \emph{softwares} matemáticos, também foi efetuada a linearização desses modelos. A fim de oferecer soluções para os problemas modelados foram desenvolvidos e aplicados alguns métodos de resolução envolvendo programação matemática e heurísticas que obtiveram bons resultados para diferentes instâncias da literatura.
One of the strategies used to optimize production processes is to define the best layout. In this sense, many companies do a study of the relative positioning of their various equipment, areas or functional activities. Proper arrangement of facilities can result in shorter process times and higher throughput performance. In general, the objective of the facility layout problem is to reduce the material handling cost, which can be represented by a function that relates material flows and distances between facilities. The dynamic facility layout problem considers a multi-period planning horizon in which material flows between pairs of facilities can change over time, and can be solved with a flexible or robust approach. A flexible plant is one able to accepting changes in the placement of facilities over time to keep up with changes in demand as long as it compensates for the relocation costs, whereas a robust plant is a single layout solution that may not be excellent for any of the scenarios individually, but seeks to be the best when evaluating all of them. Considering a dynamic demand environment, the present work proposed to perform a robust analysis, instead of flexible, considering that the costs of rearrangement and interruption of production are high, besides that an adaptive approach can be too inconvenient in the routine of an industry. Within the layout problem there are little explored points that were addressed in this research, such as blocks of unequal areas, places of entry and exit in the blocks, fixed facilities or unallowed areas and clearance distance around facilities. In this context, new mathematical models of mixed integer programming were developed and validated for the facility layout problem, based on the analysis of models proposed in the literature. As an alternative for the implementation in modeling programs and use of mathematical \emph{software}, the linearization of these models was also performed. In order to offer solutions to the modeled problems, some resolution methods involving mathematical programming and heuristics were developed and applied, which obtained good results for different instances of literature.
Descrição
Citação