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    Secuenciación de trabajos en sistemas de producción flexibles

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    Objetivos y método de estudio: Uno de los objetivos de este trabajo es el de estudiar un problema complejo de secuenciación de trabajos en sistemas flexibles, conocido en la literatura como Flexible Job Shop Scheduling Problem (FJSP); y proponer un algoritmo de optimización para resolverlo. El algoritmo se basa en un esquema tipo ALNS (Adaptive Large Neighborhood Search) híbrido, el cual, en ciertas iteraciones, hace llamadas al branch-and-bound de CPLEX para resolver el FJSP, usando un modelo propuesto por Vahid Roshanaei[47] . El segundo de los objetivos es el estudio de un problema de secuenciación de trabajos presente en una empresa cervecera de la localidad. Puesto que las características y restricciones del problema de producción de cerveza difieren con las del clásico FJSP, se desarrolla un algoritmo de optimización de tipo GRASP (Greedy Randomized Adaptive Search Procedure), el cual será el punto de inicio para una futura implementación en la empresa. Contribuciones y conclusiones: El ALNS propuesto para la solución del FJSP probó ser eficiente para un gran número de instancias tomadas de la literatura, alcanzando soluciones óptimas para más de la mitad de las instancias en las que el óptimo ha sido reportado en la literatura. Para mejorar la calidad de las soluciones (no óptimas) generadas por el algoritmo propuesto, se propone variar los parámetros del algoritmo, o bien, añadirle otro tipo de reactividad para que ajuste de manera automática los parámetros. En cuanto al caso estudiado de la compañía cervecera, nos proporcionaron dos instancias reales junto con la solución implementada en la planta, esta se comparó con la solución reportada por el GRASP propuesto y se observó que la solución reportada por GRASP permite un ahorro de hasta el 28 % (6 días) con respecto al tiempo de producción requerido por la solución implementada por la compañía

    Diseño y desarrollo de estructuras de planificación eficientes a través de técnicas de simulación y optimización aplicables a entornos productivos complejos

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    La tesis aborda problemas de secuenciamiento en entornos productivos del tipo flow shop en los que se retira la condición de ordenamientos permutativos. Este tipo de problemas se encuentran inmersos dentro de los sistemas de Planificación y Control de la Producción que dan soporte en la toma de decisiones a las organizaciones o empresas que producen bienes del tipo manufactura. Como primera aproximación al problema se presenta una revisión exhaustiva de la literatura científica sobre problemas flow shop no permutativos (NPFS). De esta forma se pudo enmarcar la tesis doctoral en la literatura de la temática y se definió concretamente la contribución a la literatura del tema. Como resultado del estudio de la literatura se planteó abordar los problemas NPFS desde una perspectiva que permitiera estudiar la estructura de las soluciones para así poder compararlos con los resultados de los problemas flow shop permutativos (PFS). Primeramente, se propuso estudiar los problemas NPFS con makespan como función objetivo bajo un nuevo enfoque de planificación. Para ello se utilizará la metodología de lotes de transferencia o lot streaming, la cual modifica el problema clásico de secuenciamiento incorporando nuevas variables de decisión al problema a optimizar. Las nuevas variables de decisión van asociadas al dimensionamiento del tamaño del lote de producción. Este estudio reportó resultados para NPFS y PFS bastante similares, aunque el caso NPFS obtuvo leves mejoras para las instancias más grandes. No obstante, el esfuerzo computacional requerido para resolver el caso NPFS fue considerablemente mayor que requerido para PFS. A partir de estos resultados, se planteó un estudio conceptual de las soluciones NPFS y PFS para el caso de dos trabajos en términos de caminos críticos (conjunto de actividades que definen el makespan) que posibilitaron caracterizar ambos conjuntos de soluciones de forma no-paramétrica, es decir, independizarse de los parámetros que definen un escenario. De este estudio de caminos críticos, se pudieron analizar una serie de propiedades y definir criterios de dominancia entre las soluciones NPFS y PFS que permitirían reducir el espacio factible. A su vez, el estudio no-paramétrico permitió realizar una serie experimentaciones computacionales innovadoras, que dieron sustento al desarrollo de algunas hipótesis sobre la relación de las soluciones NPFS y PFS para el caso de que los problemas sean evaluados en escenarios paramétricamente definidos. Para evaluar estas hipótesis se implementaron experimentaciones paramétricas a través de programación matemática, las cuales validaron las hipótesis planteadas.This dissertation focuseson non-permutation scheduling problems in flow shop production settings. These problems, proper of systems of Production Planning and Control, are central to the decision making processes in organizations or firms producing manufactured goods. A first look into these problems requires a thorough review of the scientific literature on non-permutation flow shop (NPFS) problems. This review provides a background on this issue and defines precisely the contribution of this thesis to the literature. A novel and interesting approach to address NPFS problems is by studying the structure of the solutions, comparing it to the corresponding structure of permutation flow shop (PFS) problems. In this light, we study NPFS problems where makespan is minimized considering a special planning technique involving lot streaming. This technique modifies the regular scheduling problem adding new decision variables, related to production lot sizing. From the implementation of lot streaming on these problems we obtain new results. The main conclusion is that the makespans of NPFS and PFS problems are quite similar, although NPFS yields a better makespan for larger instances. The computational effort required by NPFS problems is much larger than that of solving PFS ones. Up from these results, we develop a new approach to the analysis of solutions to NPFS and PFS problems. We center on the two jobs case, and on the concept of critical path (enumerating the set of activities that defines makespan). This allows the non-parametric characterization of the solutions, freeing them from the dependence on particular parameters. We analyze a family of propertiesthat yield dominance criteria for the comparison between NPFS and PFS solutions, reducing, in general, the number of feasible solutions. In addition, this non-parametric method allows the design of novel computational experimental frameworks, yielding newinsights on the relation between NPFS and PFS solutions for parametric scenarios. To assess these hypotheses, we obtain via an application of mathematical programming a set of parametric results that we test in experiments that confirm the aforementioned hypotheses.Fil: Rossit, Daniel Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Matemática Bahía Blanca. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Matemática. Instituto de Matemática Bahía Blanca; Argentin

    Um estudo do problema de flow shop permutacional, uma proposta de solução através da metaheurística colônia de formigas

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    Orientador : Profª. Drª. Neida Maria Patias VolpiDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 04/10/2016Inclui referências : f.101-103Resumo: Este trabalho estuda o problema de flow shop permutacional, com sequência dependente dos tempos de setup. Descreve-se este problema em um modelo de programação linear. Este modelo é testado com o otimizador CPLEX, em um conjunto de problemas gerado aleatoriamente. Propõe-se um algoritmo, baseado na metaheurística colônia de formigas, com considerações a respeito dos tempos de setup nas regras de transição. Verifica-se a eficiência deste algoritmo, em relação à qualidade das soluções obtidas e, ao tempo de resolução fazendo-se comparações com os resultados obtidos com o modelo, no otimizador. A inicialização das trilhas de feromônios da metaheurística é feita a partir de soluções iniciais. As soluções iniciais são geradas com base em alguns métodos já propostos na literatura, com adicional de considerações a respeito dos tempos de setup. Testa-se a influência da consideração destes tempos de setup na qualidade destas soluções iniciais. Verificou-se que o modelo, resolvido com o otimizador CPLEX, utiliza um tempo computacional maior que o algoritmo colônia de formigas e, teve dificuldade em resolver instâncias de problemas maiores com a limitação de tempo em 3 horas. O algoritmo baseado na otimização colônia de formigas encontrou boas soluções em um tempo computacional pequeno. Palavras-chave: Flow shop Permutacional. Sequência dependente dos tempos de setup. Metaheurística colônia de formigas.Abstract: This paper studies the problem of permutation flowshop, with sequence- dependent setup times. Describes this problem in a linear programming model. This model is tested with CPLEX optimizer, in a set of randomly generated problems. Proposed an algorithm based on ant colony metaheuristic, with considerations about the setup times in the transitional rules. There is the e_ciency of this algorithm on the quality of the solutions and the time resolution, by making comparisons with the results obtained with the model in the optimizer. In metaheuristic, the initialization of the pheromone trails is made from initial solutions. The initial solutions are generated based on some methods that have been proposed in the literature, with additional considerations regarding the setup times. Was tested the influence the consideration setup times in quality the initial solutions. It was found that the model solved with CPLEX optimizer uses more computational time that the ant colony algorithm, and they have di_culty in solving the major problems with the time limit in 3 hours. The algorithm based on ant colony optimization found good solutions in a short computational time. Key-words: Permutation flowshop. Sequence-dependent setup times. Ant colony metaheuristic
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