Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/73610
Type: Tese
Title: Construção de algoritmos de otimização para o planejamento do deslocamento de bobinas em uma fábrica de tubos flexíveis
Other Titles: Construction of optimization algorithms for planning reel displacement in a flexible pipe factory
Authors: Letícia Diniz da Cruz
First Advisor: Ricardo Hiroshi Caldeira Takahashi
First Co-advisor: Eduardo Gontijo Carrano
First Referee: Luiz Satoru Ochi
Second Referee: Marcone Jamilson Freitas Souza
Third Referee: Martín Gómez Ravetti
metadata.dc.contributor.referee4: Lucas de Souza Batista
Abstract: Em uma fábrica de tubos flexíveis, em função de uma série de restrições relacionadas às datas de entrega dos produtos, alocação das máquinas, limitações físicas dos equipamentos e espaço disponível, é necessário planejar como os tubos em produção devem se deslocar entre as máquinas responsáveis pela construção de cada camada dos tubos flexíveis. As camadas são definidas de acordo com a especificação dos clientes e por essa razão não existe uma única linha de produção contínua. Para garantir a eficiência operacional, é necessário que todas as etapas do processo produtivo sejam executadas com atraso mínimo, adiantamento máximo e redução do uso de recursos. O deslocamento dos tubos flexíveis é realizado a partir da movimentação de bobinas que os contém e, por essa razão, neste trabalho são propostas duas estratégias de otimização para planejamento do deslocamento de bobinas. A primeira é voltada ao planejamento diário da fábrica, com uso de algoritmos baseados em meta-heurísticas e modelos matemáticos e com restrições de tempo de execução menos rígidas. A segunda é destinada ao replanejamento em tempo real após imprevistos e foi concebida a partir de heurísticas de busca local que devem ser capazes de encontrar soluções de boa qualidade em baixo tempo computacional. Foram desenvolvidas múltiplas heurísticas para cada estratégia, mas todas as heurísticas, tanto para planejamento quanto para replanejamento, consideram as mesmas restrições, funções objetivo e horizonte de planejamento, se diferenciando apenas pelo tempo de execução disponível. Os algoritmos propostos foram testados em instâncias reais de uma planta industrial atualmente em operação e são capazes de encontrar resultados de acordo com a expectativa da fábrica em até quatro horas para planejamento e em até cinco minutos para replanejamento. Entre as heurísticas propostas, a que alcançou melhor resultado para o problema de planejamento foi desenvolvida a partir da meta-heurística VNS e para o replanejamento, uma heurística de busca local determinística.
Abstract: In a flexible pipe factory, due to a series of restrictions related to product delivery dates, machine allocation, physical limitations of equipment and available space, it is necessary to plan how pipes in production should move between the machines responsible for construction of each layer of flexible pipes. The layers are defined according to customer specifications and for this reason there is no single continuous production line. To ensure operational efficiency, it is necessary that all stages of the production process are carried out with minimum delay, maximum advance and reduced use of resources. The displacement of flexible pipes is carried out by moving the reels that contain them and, for this reason, in this work two optimization strategies are proposed for planning the movement of reels. The first is aimed at daily factory planning, using algorithms based on meta-heuristics and mathematical models and with less rigid execution time restrictions. The second is intended for real-time replanning after unforeseen events and was designed based on local search heuristics that should be able to find good quality solutions in low computational time. Multiple heuristics were developed for each strategy, but all heuristics, both for planning and replanning, consider the same restrictions, objective functions and planning horizon, differing only by the available execution time. The proposed algorithms were tested in real instances of an industrial plant currently in operation and are capable of finding results in accordance with the factory's expectations in up to four hours for planning and in up to five minutes for replanning. Among the proposed heuristics, the one that achieved the best results for the planning problem was developed from the VNS meta-heuristic and for replanning, a deterministic local search heuristic.
Subject: Heurística
Otimização combinatória
Planejamento da produção
Programação linear
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/73610
Issue Date: 5-Jun-2024
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