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CPGEI (Mestrado): Celso Gustavo Stall Sikora-19/04/17

Defesa Pública de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 19/04/2017
das 13h30 até 16h30
Onde Sede Central: Sala C-301
Nome do Contato Prof. Leandro Magatão
Participantes Prof. Leandro Magatão, Dr. Orientador - UTFPR
Banca examinadora:
Prof. Leandro Magatão, Dr. Presidente - UTFPR
Profa. Maristela Oliveira dos Santos, Dra. - USP
Profa. Neida Maria Patias Volpi, Dra. - UFPR
Examinador Suplente: Prof. Ricardo Lüders, Dr. - UTFPR
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Programação de projetos em sistemas em operação: uma aplicação em balanceamento de linhas de montagem

Resumo: A Pesquisa Operacional investiga as (melhores) formas de se configurar e coordenar sistemas ou operações usando técnicas de otimização. Geralmente, a otimização de um sistema é modelado com base no estado final almejado. Porém, como atingir ou implementar tal estado final em sistemas é pouco retratado na literatura. Esta dissertação de mestrado propõe uma nova classe de problema de otimização: a programação das operações entre o estado inicial e o final de um sistema, o Problema de Implementação. A programação das operações é especialmente importante para linhas de montagem. A indústria automobilística é fortemente baseada em linhas de produção que podem ser usadas até 24 horas por dia. Assim, as oportunidades de intervenções para mudar ou otimizar o sistema produtivo são poucas. As condições de implementação aplicadas ao balanceamento de linhas produtivas são discutidas, e as características observadas resultam no proposto Problema de Implementação de Linhas de Montagem (PILM). Na dissertação, um guia de modelagem baseado em Programação Linear Inteira Mista (PLIM) é desenvolvido para a formulação de diversas variações do Problema de Implementação. As instruções de modelagem são usadas para desenvolver um conjunto de modelos PLIM para o Problema de Implementação de Linhas de Montagem. Para a obtenção de resultados, um conjunto de instâncias é proposto. Assim, uma análise de sensibilidade em função de cada um dos parâmetros formadores das instâncias é realizada. As formulações são comparadas, junto com as diferentes formas de apresentar e resolver o problema. Ademais, um método de decomposição é usado para resolver um problema industrial real. A modelagem mostrase correta para a divisão da implementação de mudanças em linhas de montagem. Os resultados mostram que a divisão do esforço de implementação resulta em apenas poucas mudanças a mais (cerca de 7% para os casos pequenos e médios) comparadas com a implementação em uma fase. A possibilidade de programar a implementação em etapas menores aumenta a aplicabilidade de projetos, que, de outra forma, requeririam grande paradas de produção.
Palavras-chave: Programação Linear Inteira Mista; Problema do Balanceamento de Linhas de Montagem; Programação de Projetos; Problema de Implementação; Programação de Implementação; Problema de Implementação de Linhas de Montagem

Scheduling projects in operating systems: an application on assembly line balancing

Abstract: Operations Research investigates the (best) ways to configure and coordinate systems or operations with optimization procedures. Usually, the optimization of a system is modeled based on the aimed final configuration. However, little is published about how to reach or implement such optimal configurations in the systems. This master thesis proposes a new class of optimization problem: a scheduling of operations between initial and final states of a system, the Implementation Problem. The scheduling of operations is especially important to assembly lines. The automotive industry strongly relies on production lines that can operate 24 hours a day. Thus, the intervention opportunities to change or optimize the production system are very few. The implementation conditions of balancing on assembly lines are discussed, and the observed characteristics result in the proposal of the Assembly Line Implementation Problem (ALIP). The master thesis proposes a Mixed-Integer Linear Programming (MILP) modeling guide for the formulation of several variations of Implementation Problems. The modeling instructions are used to develop a set of MILP models for the Assembly Line Implementation Problem. For the results, a dataset is proposed and a sensitivity analysis on each of the consistent parameters of the dataset is performed. The proposed formulations are compared, along with the different forms of presenting and solving the problem. Furthermore, a decomposition method is used to solve a real-world industrial problem. The modeling correctly represents the division of the implementation of changes in assembly lines. The results show that the division of the effort in multiple stages only need a few more changes (around 7\% for the small and medium cases) comparing to a straightforward implementation. The possibility of scheduling the implementation in smaller steps increases the applicability of projects that otherwise would require a large system's stoppage time.
Keywords: Mixed-Integer Linear Programming; Assembly Line Balancing Problem; Project Scheduling; Implementation Problem; Implementation Scheduling; Assembly Line Implementation Problem

Lista de publicações:

SIKORA, C. G. S.; LOPES, T. C.; CHIBELBAIN, D; MAGATÃO, L. Integer based formulation for the simple assembly line balancing problem with multiple identical tasks. Computers & Industrial Engineering. V. 104, p 134 – 144, 2017.

SIKORA, C. G. S.; LOPES, T. C.; MAGATÃO, L. Traveling worker assembly line (re) balancing problem: model, reduction techniques, and real case studies. European Journal of Operational Research. V. 259, p 949 – 971, 2017.

SIKORA, C. G. S.; LOPES, T. C.; MAGATÃO, L. Implementing Changes in the Balancing of Assembly Lines: a Sequencing Problem Addressed by MILP. XLVIII Simpósio Brasileiro de Pesquisa Operacional, Vitória, pp. 73–83, 2016.

LOPES, T. C.; MICHELS, A. S.; MOLINA, R. G.; SIKORA, C. G. S.; MAGATÃO, L. An MILP formulation for robotic assembly line design with parallel stations, dead time and equipment selection. XLVIII Simpósio Brasileiro de Pesquisa Operacional, Vitória, pp. 3257 – 3258, 2016.

LOPES, T. C.; SIKORA, C. G. S.; MAGATÃO, L. Buffer and Cyclical Product Sequence Aware Assembly Line Balancing Problem: Model and Steady-State Balancing Case Study. XLVIII Simpósio Brasileiro de Pesquisa Operacional, Vitória, pp. 73–83, 2016.

SIKORA, C. G. S.; LOPES, T. C.; MAGATÃO, L. Variable Sets Reduction for Assembly Line Balancing Problem: MILP Model and Case Studies. XLVII Simpósio Brasileiro de Pesquisa Operacional, Porto de Galinhas, pp. 166–176, 2015.

SIKORA, C. G. S.; LOPES, T. C.; LOPES, H. S.; MAGATÃO, L. Genetic algorithm for type-2 assembly line balancing. 2015 Latin-America Congress on Computational Intelligence, LA-CCI, pp. 1-7, 2015.

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