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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2011.tde-30052012-114954
Document
Author
Full name
Márcio Seiti Kawamura
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2011
Supervisor
Committee
Ronconi, Débora Pretti (President)
Mesquita, Marco Aurélio de
Morabito Neto, Reinaldo
Santoro, Miguel Cezar
Toledo, Franklina Maria Bragion de
Title in Portuguese
Dimensionamento e sequenciamento de lotes de produção na indústria de bens de consumo de higiene pessoal.
Keywords in Portuguese
Dimensionamento de lotes
Estrutura complexa de preparação de máquina para produção
Heurística relax-and-fix
Máquinas distintas em paralelo
Sequenciamento de lotes
Abstract in Portuguese
O presente trabalho trata do problema integrado de dimensionamento e sequenciamento de lotes de produção. O processo de dimensionar e sequenciar lotes de produção consiste em determinar quanto produzir de cada produto e a sequência de produção desses lotes em cada máquina a cada período a fim de atender a uma demanda prevista sob as condições e capacidades operacionais existentes. O caso estudado nesse trabalho aborda o cenário de uma empresa de grande porte da indústria de bens de consumo de higiene pessoal, um mercado bastante concorrido no qual o bom nível de serviço de atendimento e a gestão de custos mostram-se essenciais na competição pelos clientes. Nessa empresa, existe um ambiente operacional complexo, composto por máquinas distintas em paralelo com capacidade limitada de produção cujos tempos de preparação (setup) são dependentes da sequência de produção, além de uma restrição de capacidade de armazenagem dos produtos fabricados, característica não encontrada na literatura existente. Os clientes permitem que ocorram atrasos de atendimento da demanda, porém isso é extremamente indesejável. Esse tipo de problema é NP-difícil, sendo geralmente tratado na literatura por heurísticas. Nesse trabalho, elaboramos nove diferentes estratégias de resolução baseadas na heurística relax-and-fix. O objetivo é, não somente resolver um problema real complexo, como também avaliar se o modo de articionamento e a sequência de resolução dos subproblemas influencia no desempenho da heurística. Os testes computacionais foram conduzidos em instâncias geradas aleatoriamente e em casos reais. Os resultados mostraram um bom desempenho e robustez da abordagem proposta. Técnicas alternativas foram aplicadas na estratégia com os melhores resultados para potencializar seu desempenho.
Title in English
Lot sizing and sequencing in the personal hygiene consumer goods industry.
Keywords in English
Complex setup structure
Distinct parallel machines
Lot-sizing
Relax-and-fix heuristics
Sequencing
Abstract in English
This work adresses the integrated lot sizing and scheduling problem. The process of lot sizing and scheduling consists of determining how much to produce of each product and the scheduling of these lots in each machine in order to meet the demand under existing restrictions and operational capabilities. The case studied in this work describes the scenario of a big company in the industry of consumer goods for personal hygiene, a very competitive market in which the good service level for customers and the cost management show up in the competition for the clients. In this company, there is a complex operational environment, composed of distinct parallel machines with limited production capacity and sequence dependente setup times. There is also a limited finished goods storage capacity, a characteristic not found in the existing literature. Backordering is allowed but it is extremely undesirable. This problem is NP-hard and it has been treated by heuristics in the literature. In this work, we developed nine different solving strategies based on the relax-and-fix heuristics. The aim of this approach is not only to solve a complex real problem but also assess whether the form of partitioning and the sequence of solving the subproblems influences the performance of the relax-and-fix heuristics. The computational experiments were conducted on ramdomly generated instances and real problems. The results showed the good performance and the robustness of the proposed approach. Alternative techniques were applied in the strategy with the best results in the previous tests to enhance its performance.
 
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RF_Defesa_vf.pdf (2.10 Mbytes)
Publishing Date
2012-08-13
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • KAWAMURA, M. S., RONCONI, D. P., and YOSHIZAKI, H. Optimizing transportation and storage of final products in the sugar and ethanol industry: a case study [doi:10.1111/j.1475-3995.2006.00556.x]. International Transactions in Operational Research [online], 2006, vol. 13, p. 425-439.
  • Ronconi, Débora P., and Kawamura, Márcio S. The single machine earliness and tardiness scheduling problem: lower bounds and a branch-and-bound algorithm [doi:10.1590/S1807-03022010000200002]. Computational & Applied Mathematics [online], 2010, vol. 29, p. 107-124.
  • KAWAMURA, M. S., and RONCONI, D. P. Application of Relax-and-Fix Heuristics for Lot-Sizing and Scheduling on Parallel Machines. In ALIO-INFORMS Joint International Meeting, Buenos Aires, 2010. Proceedings ALIO-INFORMS Joint International Meeting.Baltimore : Institute for Operations Research and management Sciences, 2010. Abstract.
  • KAWAMURA, M. S., e RONCONI, D. P. Aplicação da Heurística Relax-and-Fix no Problema de Dimensionamento e Sequenciamento de Lotes de Produção em Máquinas Distintas em Paralelo. In XLII Simposio Brasileiro de Pesquisa Operacional, Bento Gonçalves, 2010. Anais do XLII Simposio Brasileiro de Pesquisa Operacional. : SOBRAPO, 2010. Dispon?vel em: http://www.sobrapo.org.br/sbpo2010/xliisbpo_pdf/72301.pdf.
  • KAWAMURA, M. S., e RONCONI, D. P. Aplicação do Método Branch-and-Bound na Programação de tarefas em uma Única Máquina com Data de Entrega Comum sob Penalidades de Adiantamente e Atraso. In XXVI ENEGEP - Encontro Nacional de Engenharia de Produção, Fortaleza, 2006. XXVI ENEGEP - Encontro Nacional de Engenharia de Produção., 2006.
  • RONCONI, D. P., and KAWAMURA, M. S. A branch-and-bound algorithm to minimize earliness and tardiness in a single machine scheduling problem. In VI ALIO/EURO. PROCEEDINGS VI ALIO/EURO WORKSHOP ON APPLIED COMBINATORIAL OPTIMIZATION., 2008.
  • RONCONI, D. P., and KAWAMURA, M. S. Hybrid relax-and-fix heuristics for the lot-sizing and scheduling problem in the industry of consumer goods for personal hygiene. In EURO XXV - European Conference on Operational Research, Vilnius, 2012. XXV European Conference on Operational Research. : The Association of European Operational Research Societies, 2012. Abstract. Available from: http://www.euro-2012.lt/user/_files/87/Final%20Programme%20www.pdf.
  • RONCONI, D. P., KAWAMURA, M. S., e YOSHIZAKI, H. OTIMIZANDO TRANSPORTE E ARMAZENAGEM DE PRODUTOS ACABADOS NA INDÚSTRIA DE AÇÚCAR E ÁLCOOL. In XXXVI Simpósio Brasileiro de Pesquisa Operacional, São João Del Rei, 2004. Anais do XXXVI Simpósio Brasileiro de Pesquisa Operacional.São João Del-Rei : Universidade Federal de São João Del-Rei, 2004.
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