Integração entre modelos de otimização e ferramenta de gerenciamento visual para o problema de escalonamento em máquinas de produção em lotes

Abstract

Setups são um dos principais causadores de desperdícios nos tempos de processamento em ambiente produtivo. É um tipo de atividade que corriqueiramente é citada como parte daquelas que não agregam valor ao processo de produção. Baseado em um estudo de caso visto em uma companhia produtora de móveis em madeira portuguesa, o presente estudo analisa um sistema onde setups, originados pela troca de processamento entre famílias em máquinas de produção em lotes, agravam os tempos de processamento dos artigos. Sendo um ambiente industrial que pratica o Sistema Kanban de produção, a utilização de kanbans físicos guia a produção. No entanto, em um dos estágios surge a necessidade da produção por lotes, visando eliminar ao máximo a ação dos tempos de setups. Sem nenhum processo previamente elaborado/padronizado no estágio a melhorar, o presente trabalho propõe a integração entre uma ferramenta Lean para gerenciamento visual do fluxo produtivo e modelos de otimização para realizar o escalonamento da produção. A partir da comparação com diversas ferramentas Lean, o Rolling Kanban é definido e apresentado como solução a utilizar para o controlo visual. O estágio de estudo é caracterizado como um ambiente composto por três máquinas em série (Flow shop) processadoras de lotes, nas quais a composição das famílias pode variar. Para o problema descrito, um modelo de programação linear mista é desenvolvido para a decisão de escalonamento da produção. Devido o modelo exato não comportar instâncias maiores do que dez tarefas, uma modificação da clássica NEH Heurística é proposta. Perante os modelos exatos e aproximados desenvolvidos, um exemplo é realizado propondo a integração do modelo junto à ferramenta Rolling Kanban, sintetizando as potencialidades de ganhos competitivos pela união dos métodos.

Setups times are one of the most crucial causes of waste in processing times at the industrial environment. This type of activity is commonly mentioned as part of no add value’s activities. Based on a case study seen in a Portuguese wood company, this current study analyses a system where setups times, originated due to changes between different batches of part of families, affect the makespan. As an industrial environment that practices the Kanban System of production, the use of physical kanbans guides production. However, in one of the stages there is a need for batch production, aiming to eliminate as much as possible the action of setup times. Without any previously elaborated/standardized process in the stage to be improved, this work proposes the integration between a Lean tool for visual management of the production flow and optimization models to carry out the production scheduling. Based on the comparison with different Lean tools, Rolling Kanban is defined and presented as a solution to be used to visual control. The study stage is characterized as an environment composed of three batch processing machines in series (Flow shop), in which the composition of the families can vary. For the problem described, a mixed linear programming model is developed for the production scheduling decision. Because the exact model does not support instances larger than ten jobs, a modification of the classic NEH Heuristic is proposed. Considering the exact and approximate models developed, an example is executed proposing the integration of the model with the Rolling Kanban tool, synthesizing the potential for competitive gains by combining the methods.