Estratégias Relax-and-Fix para o sequenciamento da produção de bobinas de aço
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Ricardo Saraiva de Camargo
Lívia Martins da Costa Furtado Pimentel
Lívia Martins da Costa Furtado Pimentel
Resumo
O sequenciamento e o planejamento da produção na indústria siderúrgica representam um desafio de alta complexidade, envolvendo decisões que devem respeitar múltiplas restrições operacionais e estratégicas. Essas restrições geram inevitáveis trade-offs, os quais precisam ser cuidadosamente equilibrados para assegurar a eficiência do processo produtivo. Este estudo propõe a modelagem e a resolução do problema de sequenciamento da produção por meio de uma abordagem determinística baseada em Programação Inteira Mista (MIP), com o objetivo de minimizar os custos associados a atrasos, antecipações e estoques intermediários na fabricação de bobinas. A formulação considera um ambiente produtivo com múltiplos estágios, relações de precedência entre as operações e máquinas alternativas.
O trabalho explora técnicas heurísticas com uso do MIP, como o método relax-and-fix, variações com sobreposição e estratégias de quebra de instâncias, com o intuito de reduzir o tempo de execução e viabilizar a aplicação do MIP em instâncias de maior porte. Os resultados obtidos evidenciam que, mesmo em ambientes industriais complexos, como o da siderurgia, é possível aplicar modelos inteiros de forma eficaz, especialmente quando combinados com abordagens heurísticas que promovem ganhos computacionais significativos.
Abstract
The production scheduling problem in the steel industry is a complex challenge requiring decision-making under various operational and strategic constraints. These constraints often involve significant trade-offs that must be balanced to ensure both the efficiency and feasibility of the production process. This study proposes a deterministic approach to modeling and solving the production sequencing problem using Mixed-Integer Programming (MIP). The primary objective is to minimize costs related to order delays, early completions, and intermediate inventory during coil production, within a multi-stage production environment that incorporates precedence relationships between tasks.
This work explores heuristic techniques based on MIP, such as relax-and-fix and strategies for partitioning large instances, aiming to reduce computational time and enable the application of MIP to larger-scale problems. The results demonstrate that, even in complex industrial environments such as the steel industry, it is possible to effectively apply integer programming models, particularly when combined with heuristic approaches that provide significant computational improvements.
Assunto
Engenharia de produção, Otimização, Siderurgia, Planejamento da produção
Palavras-chave
Programação Inteira Mista (MIP), Relax-and-Fix, Sequenciamento de produção, Siderurgia, Multiestágios, Otimização, Planejamento da produção, Custos operacionais