Planeamento e gestão integrada de operações na indústria de componentes para automóveis

Abstract

Nesta dissertação é apresentado um módulo de um sistema de apoio à decisão que coordena diferentes modelos de otimização através de um algoritmo. Este seleciona o modelo mais adequado de acordo com a informação disponibilizada para o período em análise. A solução apresentada pelo algoritmo reflete o planeamento de corte de materiais como tecido, espuma, PVC, entre outros. A aplicação que contém este módulo possui uma interface que permite ao utilizador a seleção dos dados que pretende processar e uma posterior visualização de resultados segundo critérios como período e tipo de material. O trabalho foi desenvolvido a partir de um caso real de produção para componentes para a indústria automóvel Coindu que produz especificamente capas em couro para estofos automóveis. Com a receção de um plano diretor de produção são iniciadas diversas atividades. Este plano distribui a procura associada a encomendas de clientes pelos diversos dias da semana. Na atividade de corte de outros materiais (todos os materiais que se encontram armazenados em rolo) é necessário cortar antecipadamente as peças dos materiais referidos que constituem o produto final, para que estas possam ser posteriormente unidas por obra de costura. Existe um conjunto vasto de planos de corte que são disponibilizados e podem ser selecionados para corte. O módulo de otimização criado contém um algoritmo que, de acordo com a realidade diária Coindu, seleciona a versão do modelo de otimização mais adequada. As quatro versões dos modelos de otimização criadas são utilizadas pelo algoritmo de forma a garantir a obtenção de uma solução válida, assim como a determinação de horas extra e aquisição de matéria-prima quando esta medida se justificar. O planeamento automático é realizado recorrendo a uma abordagem multi-período que prevê ainda o aproveitamento de horas entre os períodos diários de trabalho. As diferentes versões do modelo recorrem a métodos de programação inteira para determinação de lotes ótimos. Um lote representa um conjunto de camadas sobrepostas cortadas num plano de corte específico. Estes colchões não podem ultrapassar um limite máximo de camadas e são escalonados pelos diferentes dias da semana de forma a cumprir a procura total enunciada no plano de produção. Os dados que alimentam o modelo permanecem centralizados e armazenados no sistema de gestão de base de dados que foi criado especificamente para o efeito. Para a resolução dos modelos apresentados foi utilizado o solver IBM ILOG CPLEX em detrimento do LPSolve e GLPK. Foram feitas várias experiências computacionais, sendo apresentada uma instância teste e uma instância real Coindu de forma a validar a funcionalidade do algoritmo.

This thesis presents a module of a decision-support system, that ensures the coordination between different integer programming models through an appropriate algorithm. The algorithm selects the most appropriate model, according to the information to be used during the period of time under analysis. The solution given by the algorithm translates into a set of plans for cutting the different raw materials processed by a company. The application which contains this module has an interface which makes it possible for the user to select the data to process and the subsequent visualization of results, according to criteria such as the time period and the type of material. The work was developed from a real case of production for components for the automobile company named Coindu, which specifically produces leather padding for car seats. Different activities are undertaken after the reception of a directing plan of production. This plan distributes the products on demand, which are associated to the customers’ orders, by the different days of the week. In the case of an activity related to the cutting of other materials (all the materials which are stored in rolls), it is necessary to cut the pieces of the referred materials beforehand, so that these can subsequently be put together by means of sewing work. There is a wide range of cutting plans available and which can be selected for cutting. The created module of optimization contains an algorithm, which, according to the daily reality of Coindu, selects the most adequate version of the model of optimization. The four versions of the created models of optimization are used by the algorithm, in such a way as to guarantee an obtained valid solution, as well as the determination of the number of required extra-hours and the acquisition of raw materials, in case these are needed. The automatic planning is accomplished by using a multi-period approach which also predicts the use of hours between daily working periods of time. The different models are based on integer programming, and they are used to determine the best lots. One lot represents a set of superposed layers, cut according to a specific cutting plan. These layers cannot exceed a maximum limit of levels and are scaled by the different days of the week, so as to fulfill the total demand presented on the production plan. The data which support the module remain centralized and stored on the data base management system, specifically created for this effect. The solver IBM ILOG CPLEX was used for the resolution of the presented models instead of the LPSolve and the GLPK. Several computing experiences were undertaken along with a test instance and a real instance Coindu, in order to validate the functionality of the algorithm.