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CPGEI (Mestrado): Marcelo da Silva Meira-28/10/15

Defesa Pública de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 28/10/2015
das 14h00 até 17h00
Onde Sede Central: Sala C-301
Nome do Contato Prof. Leandro Magatão
Participantes Prof. Leandro Magatão, Dr. Orientador - UTFPR
Prof. Luiz Carlos de Abreu Rodrigues, Dr. Co-orientador - UTFPR
Banca examinadora:
Prof. Leandro Magatão, Dr. Presidente - UTFPR
Profa. Maria Teresinha Arns Steiner, Dra. - PUCPR
Prof. Ricardo Lüders, Dr. - UTFPR
Prof. Luiz Fernando Nunes, Dr. - UTFPR
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Otimização da Produção de uma Linha de Montagem Mista na Indústria Automotiva por meio de Programação Matemática

Resumo: Este trabalho utiliza a Programação Linear Inteira Mista (MILP) para investigar as diferenças de produtividade encontradas em uma Linha de Montagem de Modelo Misto. A abordagem de solução foi através da construção e resolução de modelos matemáticos do problema de balanceamento de linhas de montagem de modelo misto (MALBP – Mixed Model Assembly Line Balancing Problem), seguido do problema de sequenciamento de carros (PSC – Car Sequencing Problem). Uma simulação discreta foi utilizada para verificar os resultados dos modelos matemáticos. O estudo relata o caso real de uma linha de montagem da indústria automotiva das partes móveis das carrocerias de três diferentes veículos compartilhando a mesma linha de produção. A linha de produção é caracterizada como baixa cadência (de até 15 veículos/hora) e totalmente manual. A linha é constituída por mesas de rolos em série onde o acionamento é do tipo de passo não sincronizado. O objetivo é investigar como manter o melhor nível produtividade da linha de produção e, ao mesmo tempo, manter a característica de flexibilidade para atender a uma demanda variável em volume e diversidade de produto. São apresentados resultados desse trabalho que indicam que é possível a obtenção de alguns balanceamentos flexíveis para alguns mixes de produtos, o que permite manter a diferença nos tempos de produção no limite de 6%, para esta correta combinação de balanceamento-sequenciamento. No entanto, verificando as demais combinações possíveis para os seis mixes de produtos avaliados, o tempo de produção apresentou diferenças de até 19%, dependendo da sequência de entrada dos produtos para um certo mix. Outro fator que também ocasionou diferenças dos tempos produtivos, de 20% em média, foi em relação a alocação/ausência de postos pulmões (buffers). O horizonte da análise, a priori, foi de um lote de produção de uma hora para o modelo matemático e de uma semana de produção para o modelo de simulação discreta. Os resultados obtidos no estudo indicam que é possível operar uma linha de montagem flexível com uma produtividade equiparável a linhas de montagem de único modelo, se cuidados relativos ao balanceamento e sequenciamento produtivos forem observados. Por outro lado, se as condições operacionais de balanceamento e sequenciamento para as linhas de montagem de modelos/produtos mistos não forem tomadas em conta, as perdas acumuladas na taxa de produção podem ser significativas (e.g., tempos de produção para algumas condições de teste ultrapassaram em 30% o valor teórico estimado).
Palavras-chave: Balanceamento de Linha de Montagem de Modelo Misto (MALBP), Sequenciamento de Linhas, Produção Flexível, Indústria Automotiva.

Production Optimization of Mixed Model Assembly Line in Automotive Industry Using Mathematical Programming

Abstract:This work uses Mixed Integer Linear Programming (MILP) to investigate productivity differences found in a Mixed Model Assembly Line. The solution approach was based on construction and resolution of mathematical models for the Mixed Model Assembly Line Balancing Problem (MALBP), followed by the Car Sequencing Problem (CSP). A discrete simulation was used to check the results obtained by the mathematical models. The study reports the real case of an automotive metal line that assemblies the closures of three different vehicles, sharing the same production line. The production line is characterized as low cadence (e.g., up to 15 vehicles/hour) and fully manual. The line is formed by roller tables in series with unpaced devices. The main objective is to investigate how to maintain productivity, while maintaining the flexibility characteristic to meet a variable demand in volume and product diversity. Results of this study are presented and indicate that some flexible balancing mixes are viable. Production time differences of no more than 6% were observed in such flexible choices. However, the checking of some possible combinations for the six mixes of evaluated products showed a production time difference up to 19%, depending on the sequence of products for a certain mix. Another factor that also influenced production time differences, 20% on average, was the allocation of buffers. The horizon of analysis encompasses a lot of production of one hour, to the mathematical model, and a week for discrete simulation. The obtained results indicate that it is possible to operate a flexible assembly line with a level of productivity similar to a single product line, in case of careful choices in balancing/sequencing. On the other hand, if the operating conditions of balancing and sequencing were not taken into account the cumulative loss in throughput may be significant (e.g., for some studied cases, production time exceed 30% the theoretical value).
Keywords: Mixed Model Assembly Line Balancing Problem (MALBP), Production Sequence, Flexible Production, Automotive Industry.

Lista de publicações:

MEIRA, M.S.; DREVEK, P.R.; der NEUT, J.A.S.V.; RODRIGUES, L.C.A.; MAGATÃO, L. Investigação do Desempenho de uma Linha de Montagem Mista na Indústria Automotiva por meio de Programação Matemática. Anais do V Congresso Brasileiro de Engenharia de Produção, Ponta Grossa – PR, Brasil, 2015 (submetido).

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