Métodos de otimização para o sistema de manufatura flowshop de permutação na indústria automóvel

Abstract

This work explores opportunities for optimizing a production line. Initially, a comprehensive literature review was carried out, including an analysis of the most recent methodologies applied to the optimization of assembly lines and the identification of gaps. Based on this review, innovative lines of research were identified with regard to permutation blocking flowshop lines with intermediate limited buffers. Three different iterative optimization approaches based on mixed integer programming were developed. These approaches focused on solving complex problems efficiently, applying breakdown strategies to reduce computational complexity. The practical application of these approaches involved collecting and processing real production data. The results showed significant improvements in assembly line efficiency, with remarkable decreases in cycle and flow times, highlighting the suitability of the developed approaches.The case studies were chosen to represent different operational challenges within the critical section of the production line. Each case included variations in the levels of automation and the speed of movement in the intermediate buffers, allowing for a detailed analysis of the optimization strategies in various scenarios. In addition, the analysis revealed a problem with the rotating machine on the assembly line. It was identified that increasing the box capacity of the intermediate buffer that precedes the machine could significantly improve its performance, reducing waiting times and increasing the efficiency not only of this machine, but of the production line as a whole.This work has contributed to the integration of optimization models in an industrial environment and demonstrates that solving real problems by formulating mathematical programming models can lead to substantial productivity gains.

Neste trabalho investigam-se as oportunidades de otimização de uma linha de produção. Inicialmente, foi realizada uma revisão de literatura abrangente, incluindo uma análise das metodologias mais recentes aplicadas na otimização de linhas de montagem e a identificação de lacunas. Com base nesta revisão, foram identificadas linhas inovadoras de investigação no que concerne a linhas “permutation blocking flowshop line with intermediate limited buffers”. Foram desenvolvidas três diferentes abordagens de otimização, iterativas, com base na programação inteira mista. Estas abordagens focaram-se em resolver problemas complexos de forma eficiente, aplicando estratégias de decomposição para reduzir a complexidade computacional. A aplicação prática destas abordagens envolveu a recolha e tratamento de dados reais de produção. Os resultados mostraram melhorias significativas na eficiência da linha de montagem, com reduções notáveis nos tempos de ciclo e de fluxo, destacando a adequabilidade das abordagens desenvolvidas.Os casos de estudo foram escolhidos para representar diferentes desafios operacionais dentro da linha de produção, na secção crítica da mesma. Cada caso incluía variações nos níveis de automação e na velocidade de deslocação nos buffers intermédios, permitindo uma análise detalhada das estratégias de otimização em diversos cenários. Adicionalmente, a análise revelou um problema com a máquina rotativa na linha de montagem. Foi identificado que o aumento da capacidade de caixas do buffer intermédio que antecede a máquina poderia melhorar significativamente o desempenho desta máquina, reduzindo os tempos de espera e aumentando a eficiência não só desta máquina, como da linha de produção como um todo.Este trabalho contribuiu para a integração de modelos de otimização em meio industrial e demonstra que a resolução de problemas reais através da formulação de modelos de programação matemática pode levar a ganhos substanciais de produtividade.