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Título: Two-level hierarchical framework for short-term production planning and scheduling
Autor(es): Zanella, Fernando
Orientador(es): Vaz, Clara Bento
Palavras-chave: Programação linear
Controle de produção
Planejamento da produção
Linear programming
Production control
Production planning
Data do documento: 2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Pato Branco
Citação: ZANELLA, Fernando. Two-level hierarchical framework for short-term production planning and scheduling. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2023.
Resumo: Este estudo tem como objetivo desenvolver um framework hierárquico de dois níveis para o planeamento da produção de uma empresa portuguesa de médio porte que atua como fornecedora de nível 2 na cadeia de produção automotiva. O framework é pensado para auxiliar no processo de tomada de decisão durante o planeamento de curto prazo de quatro prensas hidráulicas progressivas, as quais são usadas para produzir peças estampadas a frio para sistemas de exaustão. Os dois níveis hierárquicos do framework são: (i) um modelo de Programação Linear Inteira Mista (PLIM) para determinar as quantidades ótimas a serem produzidas por semana em uma única máquina, minimizando os custos totais; (ii) uma regra dinâmica de sequenciamento da produção que define o cronograma da máquina com base em três critérios relevantes para a empresa. Ambos os níveis do framework foram combinados em uma única planilha do Excel, onde primeiramente o modelo PLIM é resolvido através do add-in Solver e, em seguida, a sequência de produção é determinada por meio de um procedimento matemático utilizando os resultados do primeiro nível como entradas. A planilha conta com um dashboard fácil de ser utilizado e capaz de apresentar os resultados adequadamente. O framework foi validado comparando-o com um plano real executado pela empresa, em que se verificou que o plano ótimo proposto pelo framework poderia economizar até 20,6% do custo total observado na realidade. O framework requer um horizonte de planeamento continuo de semana em semana, a fim de absorver as incertezas.
Abstract: This study aims to develop a two-level hierarchical production planning framework for a medium-sized Portuguese company that operates as a tier 2 supplier within the automotive production supply chain. The framework is designed to assist the decision-making process during the short-term planning of four progressive hydraulic presses used to produce cold-stamped parts for exhaust systems. The two hierarchical levels of the framework are: (i) a Mixed-Integer Linear Programming (MILP) model to determine the optimal quantities to be produced in a single machine while minimizing the total costs; and (ii) a dynamic production sequencing rule that defines the machine schedule based on three criteria that are relevant for the company. Both framework levels have been combined and implemented in Excel; in the first level, the MILP model is solved using the add-in Solver; then, the second level uses the optimal quantities to be produced as inputs to determine the production sequence through a mathematical procedure. The spreadsheet features a dashboard for intuitive use and presentation of results. The framework was validated by comparing it to a real plan executed by the company, and it was found that the plan proposed by the framework could save up to 20,6% of the total cost observed in reality. The framework requires a week-to-week rolling planning horizon in order to absorb uncertainties.
Descrição: O presente trabalho é resultado de um convênio de dupla diplomação com o Instituto Politécnico de Bragança
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32605
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