Tese de doutoramento em Industrial Engineering and SystemsO Projecto de Sistemas de Produção é o tema desta tese. Actualmente existe pressão
acentuada para as tarefas relacionadas com o Projecto de Sistemas de Produção, no sentido de
serem desenvolvidas ou reorganizadas de forma rápida e eficiente. O mercado global e o rápido
progresso dos processos produtivos a isso obrigam. Neste contexto tão dinâmico, a flexibilidade,
modularidade e robustez são propriedades muito relevantes para os sistemas de produção.
No que diz respeito ao projecto de sistemas de produção, têm sido usadas três categorias de
ferramentas computacionais: Projecto Assistido por Computador, Simulação de Processos e
Sistemas de Informação. No entanto, estas ferramentas têm sido usadas com baixos níveis de
integração.
A ausência de integração de informação entre estas três categorias de ferramentas, e também
a ausência de uma abordagem sistémica ao Projecto de Sistemas de Produção têm evidenciado
duplicação de trabalho, desperdício de tempo, incoerências, dificuldades de comunicação entre os
membros da equipa de projecto e erros na fase de projecto.
Nesta tese, as ferramentas de computação para o projecto de sistemas de produção são
integradas numa arquitectura de sistema único. Há uma necessidade de coerência de informação
entre as diferentes ferramentas, explorando-se formas de lidar com a diversidade de informação e
assegurando sistemas de produção válidos e eficientes, extraindo vantagens da referida integração
de informação.
Esta integração foi implementada em MS Access (sistemas de informação e bases de dados),
AutoCAD (projecto de layouts) e WITNESS (simulação). MS Access assegura estrutura aberta
para a base de dados, permitindo a especificação completa de sistemas com todas as propriedades
estruturais e comportamentais e a integração e troca de informação entre WITNESS e
AutoCAD. A simulação auxilia o propósito da análise do comportamento dinâmico e estocástico
dos sistemas e o CAD auxilia a tomada de decisão de layout em implementações exequíveis.
Iterativamente os resultados das simulações são usados para melhorar o projecto de layout
no CAD, e os layouts do CAD são usados para novas experimentações em simulação. Esta
abordagem suporta optimização global do sistema de produção, tendo em consideração todos os
recursos do sistema, suas restrições e todas as medidas de desempenho do sistema.
Uma ferramenta computacional para este objectivo de integração é então discutida e
desenvolvida. Tendo em consideração as referidas desvantagens associadas às conhecidas
abordagens ao Projecto de Sistemas de Produção, a ferramenta deverá incorporar um elevado
nível de automação. De facto, a ferramenta proposta - Integrated Design of Systems (IDS) envolve
um amplo conjunto de funções para o desenvolvimento das mais usuais tarefas associadas ao Projecto de Sistemas de Produção, desde o nível conceptual até ao nível da implementação:
análise do sistema de produção (Pareto (P-Q), Cluster e análise do fluxo de materiais), geração
automática de modelos de simulação, geração de layouts alternativos para instalações e plantas de
fábrica, visualização de fluxos de materiais, projecto de sistema de transporte e especificação
iterativa de dimensão de buffers.
O IDS apresenta diferentes alternativas e providencia informação detalhada sobre medidas
de desempenho de sistemas de produção, permitindo a opção pela melhor solução.
O IDS proporciona uma exploração mais sistemática do espaço de soluções e quantifica o
desempenho de cada alternativa, potenciando-se a obtenção de melhores soluções que as obtidas
com abordagens não-integradas.
O IDS é aberto, permitindo que diferentes organizações possam utilizar esta ferramenta
avançada para o Projecto de Sistemas de Produção, explorando as vantagens da simulação e do
CAD e da sua integração.
O conceito IDS e as suas funcionalidades foram validadas através da implementação em
diferentes projectos, em diversas áreas de aplicação (empresa cimenteira, indústria automóvel,
reorganização de chão de fábrica, sistema logístico interno e projecto para CampusThis thesis deals with production systems design. Nowadays, there is a great pressure on
production systems design to be developed or reorganised rapidly and efficiently due to the
worldwide competitive market and rapid progress in manufacturing processes. In this dynamic
context, flexibility, modularity and robustness are desired production system properties.
As far as Production Systems Design is concerned, three basic classes of software tools have
been used: Computer Aided Design, Process Simulation and Information Systems. However,
these software tools have been used with low levels of integration. The absence of data
integration within these three classes of software tools, and also the absence of a systemic
approach to Production Systems Design have been causing duplication of work, waste of time,
incoherencies, difficulties in project team communication, and errors in the design phase.
In this thesis, production systems design software tools are integrated into an unified system
architecture. There is a need of data coherence between different software tools, exploring ways
of dealing with data diversity and assuring valid and efficient production systems, taking
advantage of the mentioned data integration.
This integration is implemented on MS Access (information systems and databases),
AutoCAD (layout design) and WITNESS (simulation). MS Access provides open database
structure, allowing integration and data exchange between WITNESS and AutoCAD. Simulation
helps on dynamic systems analysis and CAD on static arrangement on a feasible implementation.
Iteratively the results from the simulations are used to improve CAD layout design, and CAD
layouts are used in new simulation experiments. This approach supports global system
optimization that considers all important system resources and system performance measures.
A software tool for this integration is then discussed and developed. Taking into
consideration the referred disadvantages of known approaches to production systems design
phase, the software tool should acknowledge a high automation level. In fact the proposed
Integrated Design of Systems tool (IDS) involves a wide set of functions for the most common tasks
of production systems design, from conceptual level to implementation level: systems analysis (PQ,
cluster and material flow analysis), automatic generation of simulation models, generation of
facility and factory layouts alternatives, material flows displaying, transportation system design
and iterative buffer size specification.
IDS shows several alternatives and provides detailed information on production systems
performance measures, enabling to choose the best solution.
Solutions achieved using IDS are expected to be better than solutions obtained with nonintegrated
approaches. IDS approach is open and accessible, thus enabling different companies to use this advanced
production systems design tool, taking advantage of simulation and CAD systems and their
integration.
IDS concept and functionalities have been validated through the implementation in several
different projects, in different application areas (cement factory, automotive industry, re-layout of
job-shop layout, internal logistic system and design of a university campus)
