Dimensionamento de lotes com preservação da preparação total e parcial

Autor(es)

Márcio Antonio Ferreira Belo Filho

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC/SB)
• Data de defesa: 2014-12-16

Membros da banca

Franklina Maria Bragion de Toledo; Silvio Alexandre de Araujo; Alistair Richard Clark; Deisemara Ferreira; Bernardo Sobrinho Simões de Almada Lobo

• Orientador: Franklina Maria Bragion de Toledo; Bernardo Sobrinho Simões de Almada Lobo

Resumo

Problemas de planejamento da produção são de suma importância no planejamento da cadeia de suprimentos, dando suporte às decisões da transformação de matérias-primas em produtos acabados. O dimensionamento de lotes em planejamento de produção é definido pelas decisões tático-operacionais relacionadas com o tamanho das ordens de produção e quando fabricá-las para satisfazer a demanda. Os objetivos destes problemas são geralmente de cunho econômico, tais como a redução de custos ou o aumento de lucros, embora outros aspectos possam ser considerados, tais como a qualidade do serviço ao cliente e a redução dos níveis de estoque. Problemas de dimensionamento de lotes são muito comuns em atividades de produção e um planejamento eficaz de tais atividades, estabelece uma clara vantagem à empresa em relação à concorrência. Para este objetivo, é necessária a consideração de características realistas do ambiente industrial e do produto. Para a modelagem matemática do problema, estas considerações são cruciais, embora sua inclusão resulte em formulações mais complexas. Embora os problemas de dimensionamento de lotes sejam bem conhecidos e amplamente estudados, várias características reais importantes não foram estudadas. Esta tese aborda, no contexto de dimensionamento de lotes, duas características muito relevantes: (a) preservação da preparação total e parcial; e (b) produtos perecíveis. A primeira permite que o estado de preparação de uma linha de produção seja mantido entre dois períodos consecutivos, mesmo que a linha de produção ainda não esteja totalmente pronta para o processamento de ordens de produção. A ultima característica determina que alguns produtos tem prazo de validade fixo, menor ou igual do que o horizonte de planejamento, o que afeta o planejamento da produção. Além disso, de acordo com a duração de sua vida útil, foram considerados dois tipos de produtos perecíveis: produtos com tempo de vida de médio e curto prazo. O ultimo caso resulta em um problema mais apertado do que o anterior, o que implica em planos de produção mais restritos. Isto pode exigir uma integração com outros processos da cadeia de suprimentos, tais como o planejamento de distribuição dos produtos acabados. Pesquisas sobre formulações matemáticas mais fortes e abordagens de solução para problemas de dimensionamento de lotes fornecem ferramentas valiosas para os planejadores de produção. O foco da tese reside no desenvolvimento de formulações de programação linear inteiro-mistas (MILP) para os problemas de dimensionamento de lotes, considerando as características mencionadas anteriormente. Novas técnicas de modelagem foram introduzidas, como a proposta de variáveis de preparação desagregadas e a consideração de decisões de dimensionamento de lotes ao invés de decisões de agrupamento de ordens de produção no problema integrado de planejamento de produção e distribuição. Estas formulações foram submetidas a experimentos computacionais em MILP-solvers de ponta. No entanto, a complexidade inerente destes problemas pode exigir abordagens de solução orientadas ao problema. Nesta tese, abordagens heurísticas, metaheurísticas e matheurísticas (híbrido de métodos exatos e heurísticos) foram propostas para os problemas discutidos. Uma heurística lagrangeana aborda o problema de dimensionamento de lotes com restrições de capacidade, preservação da preparação total e produtos perecíveis. Um novo procedimento de programação dinâmica e utilizado para encontrar a solução ótima do problema de dimensionamento de lotes de um único produto perecível, sem restrições de capacidade e preservação da preparação total. Uma heurística, um procedimento x-and-optimize e uma abordagem por buscas adaptativas em grande vizinhanças são propostas para o problema integrado de planejamento de produção e distribuição. Resultados computacionais em conjuntos de instâncias geradas com base na literatura mostram que os métodos propostos obtiveram performances competitivas com relação a outras abordagens da literatura. (AU)

• Processo FAPESP: 10/06901-1 - Dimensionamento de lotes com preservação de preparação parcial e total
• Beneficiário: Márcio Antônio Ferreira Belo Filho
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado