Integrated two-stage lot sizing and scheduling problem

Orientadores: Paulo Morelato França, Reinaldo MorabittoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de ComputaçãoResumo: A presente tese de doutorado apresenta, modela matematicamente e soluciona úm problema multinível de dimensionamento de lotes e programação da produção em um ambiente industrial com máquinas paralelas que apresentam restrições de capacidade, custos e tempos de preparo dependentes da seqüência. O problema é motivado pela realidade encontrada em um setor industrial, em particular o de fabricação e engarrafamento de bebidas. Nesse tipo de indústria a produção envolve dois níveis interdependentes com decisões relativas à armazenagem das matérias-primas e ao engarrafamento das bebidas. As diversas matérias-primas são armazenadas em tanques de onde escoam para as linhas de engarrafamento. O desafio é determinar simultaneamente o dimensionamento e a programação das matérias-primas nos tanques e o envasamento de bebidas nas linhas, onde tempos e custos de trocas dependem do tipo de item previamente armazenado e envasado. O objetivo não foi apenas fornecer uma solução para o problema industrial, mas também estabelecer e solucionar o problema do ponto de vista acadêmico. Um modelo matemático inteiro-misto é proposto com diversas restrições combinadas que até então costumavam ser tratadas separadamente pela literatura. Inicialmente o modelo foi solucionado por meio do pacote GAMS/Cplex. A não existência de testes com modelos similares nos obrigou a criar um conjunto de instâncias para avaliar o modelo e as técnicas de solução desenvolvidas. A solução exata foi viável apenas em instâncias de pequena dimensão devido à complexidade do problema em estudo. Meta-heurísticas foram então propostas e se revelaram como uma alternativa para solucionar instâncias de média e grande dimensão. Os métodos foram capazes de fornecer soluções dentro de um tempo computacional razoávelAbstract: The present thesis establishes and solves a multi-Ievellot sizing and scheduling problem with parallel machines and sequence-dependent setup cost and time. The problem was motivated by a real situation found in some industrial settings mainly the soft drink industry. In this kind of industry, the production involves two interdependent levels with decisions about raw material storage and soft drink bottling. The several raw materiaIs are stored in tanks from which they ow to the bottling lines. The challenge is to determine simultaneously the lot sizing and scheduling of raw material in tanks and also in the bottling lines, where setup costs and time depend on the previous items stored and bottled. The objective is not only to provide an industrial problem solution, but also to establish and solve the problem by an academic point of view. Initially, a mathematical model is proposed with several combined constrains that use to be handled apart in the literature. This complex model was solved by the GAMS/Cplex software. The lack of similar models led us to create a set of instances to evaluate the model and the solution techniques developed. The exact model solution was possible only for small-sized instances because of the problem complexity. Therefore, meta-heuristics have been proposed and revealed as the only alternative to solve large instances. These methods have been able to provi de solutions with good quality in a reasonable computational timeDoutoradoAutomaçãoDoutor em Engenharia Elétric