Modelos de apoio às decisão na conceção e planeamento de um armazém

Abstract

Esta dissertação apresenta dois novos modelos para a conceção e planeamento de um armazém, que integram decisões de níveis estratégico e tático. Em particular, são consideradas decisões relacionadas com a gestão de inventários e decisões associadas à atividade de um armazém. Para traduzir as complexas relações de troca existentes entre os custos associados às decisões consideradas, são apresentados dois modelos de programação não linear inteira mista cujo objetivo é permitir a obtenção de uma solução ótima global, garantindo os requisitos de desempenho considerados. O primeiro modelo apresentado, considera que a área de armazenamento total disponível é conhecida. Assim, a decisão associada à gestão do inventário foi integrada com as decisões ligadas ao dimensionamento das áreas funcionais e também com a decisão de determinação do tipo de padrão de fluxo que os produtos devem ter em armazém. Para resolver o modelo apresentado é proposta uma decomposição do modelo global em dois submodelos, que são resolvidos sequencialmente. O segundo modelo apresentado é uma extensão do modelo anterior que incluí uma importante decisão de nível estratégico. Este modelo, não só envolve a decisão de determinar a área total de armazenamento necessária, como também permite optar pelo tipo de armazém a adotar (próprio ou público). Para além destas decisões é também adicionada uma nova área funcional na configuração interna adotada para o armazém. Para resolver este modelo integrado é também adotada uma metodologia semelhante à adotada para o primeiro modelo. Os modelos desenvolvidos são validados usando problemas de teste. Os resultados numéricos obtidos demonstraram ser possível resolver, analiticamente, os problemas teste em tempos computacionais bastante satisfatórios. No entanto, para instâncias de elevada dimensão, o número de variáveis binárias e de restrições do submodelo para as decisões relativas à atividade do armazém aumenta consideravelmente e o solver utilizado requer mais capacidade de memória e maiores tempos computacionais. Uma análise de sensibilidade realizada a alguns dos parâmetros dos modelos mostrou que os custos de inventário têm um impacto significativo sobre os custos totais de armazém. Como tal, a integração de decisões de inventário com as decisões de atividade de um armazém pode resultar numa redução dos custos totais suportados num armazém.

In this research we address strategic and tactical level decisions concerning the design and planning of a warehouse. In particular, we present a single formulation that integrates both inventory management decisions and warehousing decisions. Two large mixed integer nonlinear models are developed to capture the complex tradeoffs among the different costs in order to achieve an optimal design, satisfying throughput requirements. First we consider a warehouse with a known global capacity. In this case, we integrate the inventory decisions with the warehouse planning decisions concerning the dimensioning of the functional areas and also the product allocation and assignment decisions. To solve this model we propose a decomposition in two sub-models that are solved sequentially. We then extend the problem to include an important strategic level decision. This requires integrating the decision of determining the size and type (own or rented) of the necessary storage area. We also consider another functional area in the configuration of the warehouse. A similar decomposition strategy is then employed to solve this second integrated model. The above models were validated using generated instances. Numerical results demonstrated that it is possible to solve the sub-models to optimality in a very satisfactory computational time. Nevertheless, for very large instances the number of binary variables and constraints of the warehouse decisions sub-model increases considerably and the Branch & Bound based algorithm used take significant computational time and memory. A sensitivity analysis performed to some of the models parameters showed that the inventory costs have a significant impact on the warehouse total costs. Therefore, the integration of the inventory decisions with warehousing decisions can result in a reduction of the supported warehouse total costs.