SALBPGen - A systematic data generator for (simple) assembly line balancing

Assembly line balancing is a well-known and extensively researched decision problem which arises when assembly line production systems are designed and operated. A large variety of real-world problem variations and elaborate solution methods were developed and presented in the academic literature in the past 60 years. Nevertheless, computational experiments examining and comparing the performance of solution procedures were mostly based on very limited data sets unsystematically collected from the literature and from some real-world cases. In particular, the precedence graphs used as the basis of former tests are limited in number and characteristics. As a consequence, former performance analyses suffer from a lack of systematics and statistical evidence. In this article, we propose SALPBGen, a new instance generator for the simple assembly line balancing problem (SALBP) which can be applied to any other assembly line balancing problem, too. It is able to systematically create instances with very diverse structures under full control of the experiment's designer. In particular, based on our analysis of real-world problems from automotive and related industries, typical substructures of the precedence graph like chains, bottlenecks and modules can be generated and combined as required based on a detailed analysis of graph structures and structure measures like the order strength. We also present a collection of new challenging benchmark data sets which are suited for comprehensive statistical tests in comparative studies of solution methods for SALBP and generalized problems as well. Researchers are invited to participate in a challenge to solve these new problem instances.manufacturing, benchmark data set, assembly line balancing, precedence graph, structure analysis, complexity measures

An assessment of project complexity relyng on principal component analysis

L’évaluation de la complexité du projet est très important pour prédire le résultat de planification d'un projet et / ou pour le bien contrôler. L'évaluation de cette complexité semble difficile, surtout avec la présence de flexibilités du temps de travail ainsi que la polyvalente des effectifs avec productivité hétérogène qui diffère de compétence à l’autre. Dans cet article, nous présentons un ensemble de mesures différentes qui peuvent être utilisées pour quantifier les nombreuses caractéristiques d'un projet et les ressources demandés. Par conséquent, les quantificateurs les plus importantes du réseau concernant sa taille, de dépendances, de la forme, l’asymétrie et son goulot d'étranglement seront présentés. En outre, les quantificateurs relatifs aux caractéristiques temporelles, la charge des travaux, et la disponibilité des ressources seront également présentées et discutées. S’appuyant sur la version normalisée de ces différentes mesures et en utilisant un ensemble de données de 400 projets avec une description différente des charges de travaux et les disponibilités des ressources, des indices agrégés de complexité du projet seront produits. Les agrégations linéaires de ces indices ont été réalisées en utilisant l’analyse en composantes principales. Par la suite, ces indices ont été utilisés pour évaluer la performance et la robustesse d'une approche méta-heuristiques qui a utilisé des algorithmes génétiques. L’analyse des résultats a montré l’efficacité de certains des indices proposés pour expliquer les variances des résultats de l’ensemble de 400 projets. Par ailleurs, l’un de ces indices que nous avons appelé «indice de poids de projet», peut être utilisé efficacement pour prédire la présence de pénalités de retard ou de la non-capacité à réaliser le projet avec les ressources pendant la durée contractuelle spécifiée

A simulation-based resource optimization and time reduction model using design structure matrix

Thesis (S.M.)--Massachusetts Institute of Technology, Computation for Design and Optimization Program, 2008.Includes bibliographical references (p. 87-89).Project scheduling is an important research and application area in engineering management. Recent research in this area addresses resource constraints as well as stochastic durations. This thesis presents a simulation-based optimization model for solving resource-constrained product development project scheduling problems. The model uses design structure matrix (DSM) to represent the information exchange among various tasks of a project. Instead of a simple binary precedence relationship, DSM is able to quantify the extent of interactions as well. In particular, these interactions are characterized by rework probabilities, rework impacts and learning. As a result, modeling based on DSM allows iterations to take place. This stochastic characteristic is not well addressed in earlier literatures of project scheduling problems. Adding resource factors to DSM simulation is a relatively new topic. We not only model the constraints posed by resource requirements, but also explore the effect of allocating different amount of resources on iterations. Genetic algorithm (GA) is chosen to optimize the model over a weighted sum of a set of heuristics. GA is known for its robustness in solving many types of problems. While the normal branch-and-bound method depends on problem specific information to generate tight bounds, GA requires virtually no information of the search space. Therefore GA makes this simulation- optimization model more general. Results are shown for several fictitious examples, each having some uniqueness in their DSM structure. Managerial insights are derived from the comparison of the GA solutions to these examples with other known solutions.by Yifeng Zhang.S.M

Modelo de gestão da afectação de recursos humanos a projectos na SONAE Center Serviços II S.A.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Industrial e Gestão. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 201

Solution model to the resource constrained project scheduling problem RCPSP with insertion task and random duration

In this doctoral thesis, an optimization model is developed in order to provide a solution strategy to the scheduling problem in new product development projects. This projects face diferent risks that affect the normal execution of activities and their due date. Therefore, the problem has been analyzed as a resource-constrained project scheduling problem (RCPSP) under a probabilistic context. Specifically, it includes parameters like the random duration of the activities and the probability of inserting additional tasks in the project network. The optimization model developed in this research has four stages: the identification of risks, the estimation of the activities duration from four redundancy based methods, the resolution of an integer linear program in order to generate the project baselines, and the selection of the best baseline through two robustness indicators. A case study to applied the proposed model is presented, which refers to the development of a leadframe material for a semiconductor package. In the developed model, two fundamental contributions are hightlighted: the integration of a detail project’s risks analysis with an optimization model that generate a robust baseline, and the adaptation of the RCPSP with random duration of activities and stochastic insertion tasks to the case of new product development project.En esta tesis doctoral, se desarrolla un modelo de optimización como estrategia de solución al problema de programación de proyectos de desarrollo de nuevos productos. Teniendo en cuenta que este tipo de proyectos son afectados por diversos riesgos que al materializarse pueden afectar la ejecución normal de las actividades y sus plazos de finalización, se ha optado por modelar el problema dentro de un contexto probabilístico y tomando como referente el problema de programación de proyectos con recursos restringidos (Resource Constrained Project Scheduling Problem: RCPSP). El RCPSP adoptado incluye como parámetros: la duración aleatoria de las actividades y la probabilidad de insertar tareas adicionales en la red del proyecto. El modelo de optimización desarrollado en esta investigación contempla cuatro etapas: la identificación de los riesgos, la estimación de la duración de las actividades a partir de cuatro procedimientos basados en duraciones redundantes, la resolución de un programa lineal entero que genera las líneas-base del proyecto, y la selección de la mejor línea-base evaluada por medio de dos indicadores de robustez. Con el fin de aplicar el modelo propuesto, se presenta un caso de estudio que hace referencia al desarrollo de un material para el marco de conexión de un circuito integrado. En el modelo desarrollado se destacan dos aportes fundamentales: la integración de un análisis detallado de riesgos del proyecto con un modelo de optimización que genera una línea-base robusta, y la adaptación del RCPSP con duración aleatoria de actividades e inserción de tareas al caso de proyectos de desarrollo de nuevos productos.Doctorad

Análisis de la relación entre políticas de asignación de recursos en la atención de desastres y la mortalidad

244 páginasEl presente trabajo encuentra la relación entre políticas de asignación de recursos para el sistema logístico humanitario colombiano y el tiempo de respuesta del sistema para la atención de la población afectada. La relación se determina comparando el desempeño del sistema frente a dos políticas de asignación de recursos utilizadas en la programación de proyectos con recursos restringidos, identificadas como más relevantes en la literatura y adoptables al sistema humanitario. Se construyó un modelo del sistema Colombiano de atención de desastres utilizando una combinación de redes AON y dinámica de sistemas, con el fin de establecer el impacto sobre los tiempos de respuesta de dichas políticas. Se encontró que, si bien la aplicación de políticas de asignación de recursos puede cambiar significativamente el número de muertos de un desastre, las políticas evaluadas, en promedio no disminuyeron el número de muertos. El criterio de asignación de recursos utilizado actualmente por el sistema colombiano puede considerarse adecuado, pero se recomienda evaluar otras políticas de asignación de recursos que no estén basadas en la ruta crítica sino en la información de recursos y de la estructura de la red

Prise en compte de la flexibilité des ressources humaines dans la planification et l’ordonnancement des activités industrielles

Le besoin croissant de réactivité dans les différents secteurs industriels face à la volatilité des marchés soulève une forte demande de la flexibilité dans leur organisation. Cette flexibilité peut être utilisée pour améliorer la robustesse du planning de référence d’un programme d’activités donné. Les ressources humaines de l’entreprise étant de plus en plus considérées comme le coeur des structures organisationnelles, elles représentent une source de flexibilité renouvelable et viable. Tout d’abord, ce travail a été mis en oeuvre pour modéliser le problème d’affectation multi-périodes des effectifs sur les activités industrielles en considérant deux dimensions de la flexibilité: L’annualisation du temps de travail, qui concerne les politiques de modulation d’horaires, individuels ou collectifs, et la polyvalence des opérateurs, qui induit une vision dynamique de leurs compétences et la nécessité de prévoir les évolutions des performances individuelles en fonction des affectations successives. La nature dynamique de l’efficacité des effectifs a été modélisée en fonction de l’apprentissage par la pratique et de la perte de compétence pendant les périodes d’interruption du travail. En conséquence, nous sommes résolument placés dans un contexte où la durée prévue des activités n’est plus déterministe, mais résulte du nombre des acteurs choisis pour les exécuter, en plus des niveaux de leur expérience. Ensuite, la recherche a été orientée pour répondre à la question : « quelle genre, ou quelle taille, de problème pose le projet que nous devons planifier? ». Par conséquent, les différentes dimensions du problème posé sont classées et analysés pour être évaluées et mesurées. Pour chaque dimension, la méthode d’évaluation la plus pertinente a été proposée : le travail a ensuite consisté à réduire les paramètres résultants en composantes principales en procédant à une analyse factorielle. En résultat, la complexité (ou la simplicité) de la recherche de solution (c’est-à-dire de l’élaboration d’un planning satisfaisant pour un problème donné) peut être évaluée. Pour ce faire, nous avons développé une plate-forme logicielle destinée à résoudre le problème et construire le planning de référence du projet avec l’affectation des ressources associées, plate-forme basée sur les algorithmes génétiques. Le modèle a été validé, et ses paramètres ont été affinés via des plans d’expériences pour garantir la meilleure performance. De plus, la robustesse de ces performances a été étudiée sur la résolution complète d’un échantillon de quatre cents projets, classés selon le nombre de leurs tâches. En raison de l’aspect dynamique de l’efficacité des opérateurs, le présent travail examine un ensemble de facteurs qui influencent le développement de leur polyvalence. Les résultats concluent logiquement qu’une entreprise en quête de flexibilité doit accepter des coûts supplémentaires pour développer la polyvalence de ses opérateurs. Afin de maîtriser ces surcoûts, le nombre des opérateurs qui suivent un programme de développement des compétences doit être optimisé, ainsi que, pour chacun d’eux, le degré de ressemblance entre les nouvelles compétences développées et les compétences initiales, ou le nombre de ces compétences complémentaires (toujours pour chacun d’eux), ainsi enfin que la façon dont les heures de travail des opérateurs doivent être réparties sur la période d’acquisition des compétences. Enfin, ce travail ouvre la porte pour la prise en compte future des facteurs humains et de la flexibilité des effectifs pendant l’élaboration d’un planning de référence. ABSTRACT : The growing need of responsiveness for manufacturing companies facing the market volatility raises a strong demand for flexibility in their organization. This flexibility can be used to enhance the robustness of a baseline schedule for a given programme of activities. Since the company personnel are increasingly seen as the core of the organizational structures, they provide the decision-makers with a source of renewable and viable flexibility. First, this work was implemented to model the problem of multi-period workforce allocation on industrial activities with two degrees of flexibility: the annualizing of the working time, which offers opportunities of changing the schedules, individually as well as collectively. The second degree of flexibility is the versatility of operators, which induces a dynamic view of their skills and the need to predict changes in individual performances as a result of successive assignments. The dynamic nature of workforce’s experience was modelled in function of learning-by-doing and of oblivion phenomenon during the work interruption periods. We firmly set ourselves in a context where the expected durations of activities are no longer deterministic, but result from the number and levels of experience of the workers assigned to perform them. After that, the research was oriented to answer the question “What kind of problem is raises the project we are facing to schedule?”: therefore the different dimensions of the project are inventoried and analysed to be measured. For each of these dimensions, the related sensitive assessment methods have been proposed. Relying on the produced correlated measures, the research proposes to aggregate them through a factor analysis in order to produce the main principal components of an instance. Consequently, the complexity or the easiness of solving or realising a given scheduling problem can be evaluated. In that view, we developed a platform software to solve the problem and construct the project baseline schedule with the associated resources allocation. This platform relies on a genetic algorithm. The model has been validated, moreover, its parameters has been tuned to give the best performance, relying on an experimental design procedure. The robustness of its performance was also investigated, by a comprehensive solving of four hundred instances of projects, ranked according to the number of their tasks. Due to the dynamic aspect of the workforce’s experience, this research work investigates a set of different parameters affecting the development of their versatility. The results recommend that the firms seeking for flexibility should accept an amount of extra cost to develop the operators’ multi functionality. In order to control these over-costs, the number of operators who attend a skill development program should be optimised, as well as the similarity of the new developed skills relative to the principal ones, or the number of the additional skills an operator may be trained to, or finally the way the operators’ working hours should be distributed along the period of skill acquisition: this is the field of investigations of the present work which will, in the end, open the door for considering human factors and workforce’s flexibility in generating a work baseline program