Lot-sizing and production planning in a plastic injection plant

Abstract

Motivado por um caso real, este trabalho apresenta a aplicação de modelos de otimização para o dimensionamento e planeamento de lotes de produção numa unidade fabril de injeção de plásticos. Atualmente, qualquer empresa de manufatura necessita de ter em conta as mudanças de mercado e é importante que adotem maneiras de flexibilizar a sua produção de acordo com as necessidades que vão surgindo. Um dos problemas mais discutidos neste âmbito passa pelo uso de modelos matemáticos que auxiliem no planeamento de produção e, mais especificamente, no dimensionamento de lotes produtivos. Este problema é especialmente relevante porque influencia a capacidade efetiva de moldes e máquinas. Assim, segue-se uma abordagem monolítica de dimensionamento dos lotes e planeamento da produção, sugerindo-se uma solução para o processo de tomada de decisão. As características específicas do sistema produtivo em estudo, como máquinas em paralelo, compatibilidade molde-máquina, setups e setup carry-over, e ainda a existência de backorders motivaram a construção dos modelos que visam a redução dos custos de produção, stock e de setup, bem como a minimização do tempo total gasto em tarefas de setup, dado que estas representam um ponto crítico para a empresa e existe uma necessidade inerente de otimização das mesma.. Explora-se ainda a aplicabilidade prática do modelo de dimensionamento de lotes criado e são apresentados alguns desafios relacionados com integração do mesmo no sistema produtivo considerado. São ainda apontadas algumas diretrizes para a sua possível implementação.

Motivated by a real case, this paper intends to present the application of optimization models for the sizing and planning of production batches in a plastic injection plant. In modern society, any manufacturing company needs to take into account market changes and it is important that they adopt ways to make their production more flexible and suitable for the ever-changing needs. One of the most discussed problems in this field is the use of mathematical models that assist in production planning and, more specifically, in the sizing of productive batches. This problem is especially relevant because it influences the effective ability of molds and machines. Thus, the following is a monolithic approach to a lot-sizing and production planning problem, suggesting a solution to the decision-making process. The specific characteristics of the production system under study, such as parallel machines, mould-machine compatibility, setups and setup carry-overs, and also the existence of backorders motivated the development of models aimed at reducing production, stock and setup costs, as well as minimizing the total time spent on setup tasks, since these represent a critical point to the company and there is an inherent need for optimizing it. It also explores the practical applicability of the developed lot-sizing model, and some challenges related to the integration of this model in the production system are presented. Some guidelines for its possible implementation are also pointed out.