Sistemas distribuídos de produção em ambiente de produção simultânea

Abstract

Novos paradigmas de produção emergem na economia global, aparentemente baseados em três tendências principais. Estas tendências são: aumento da dinâmica de reconfiguração dos sistemas de produção, distribuição dos recursos do sistema de produção, e virtualidade dos sistemas, i.e. sistemas que são configurados em termos organizacionais, sem alteração da implantação física dos equipamentos. A primeira tendência deve-se ao aumento de requisitos do produto, nomeadamente ao nível da qualidade, variedade e entrega. A segunda tendência resulta de uma necessidade de melhoria do desempenho do sistema de produção, e a terceira, deve-se à impossibilidade de agrupamento físico de recursos de produção distribuídos globalmente e às possibilidades oferecidas pelos sistemas de comunicação existentes. Com base nas referidas tendências surgem novos requisitos de projecto e operação de sistemas de produção. Podem-se seleccionar alguns destes requisitos, resumidos da seguinte forma: aumento da reconfigurabilidade do sistema baseada em recursos de produção distribuídos e na entrega rápida dos produtos encomendados. Com base nestes requisitos, apresenta-se uma definição e desenvolve-se um modelo de Sistema Distribuído de Produção (SDP), denominado MSDP. Neste modelo existe uma relação estreita entre a estrutura genérica do sistema distribuído de produção e a estrutura de transformações de estado do produto encomendado. Desenvolve-se ainda um modelo conceptual baseado em agentes de software do MSDP, e uma representação formal do modelo com base em Redes de Petri e em mecanismos de modelação apresentados por Lecompte, Deschamps and Bourrières (2000). O modelo formal desenvolvido é aplicado a várias configurações de sistemas, relacionadas com a estrutura de algum produto encomendado. Esta aplicação permite verificar a possibilidade de utilização do modelo para representar diferentes SDPs e para estudar o comportamento de SDPs de acordo com a filosofia de Produção Simultânea. Esta filosofia tem como principal objectivo a redução do prazo de entrega de encomendas através da redução do tempo de percurso de fabrico de cada encomenda. O estudo realizado neste trabalho permite concluir que o modelo pode ser utilizado para projecto e avaliação de sistemas distribuídos de produção dedicados a cada encomenda. Além disso, verificou-se que se obtêm ganhos importantes de tempo de percurso de fabrico e de qualidade de serviço de produção para pequenos graus de simultaneidade. Isto foi avaliado para algumas estruturas, por aplicação de estratégias de Produção Simultânea baseada na utilização de recursos de produção alternativos e na partição de encomendas. Como esperado, o melhor desempenho obtém-se para a partição máxima, i.e. partições em lotes de processamento de uma unidade. No entanto, na maioria dos casos testados, a maior parte do ganho verifica-se para pequenos graus de partição. Estes resultados foram obtidos num enquadramento de experimentação que não considerou nem custos de transporte e preparação nem de posse. Baseado nos resultados obtidos e no facto dos dois primeiros custos aumentarem com o aumento da partição e os custos de posse tenderem a diminuir com esse aumento, para tirar vantagem efectiva da Produção Simultânea, devem adoptar-se graus de partição moderados.

Apparently, a new paradigm of production is emerging in the new and global economy based on three main tendencies. Such tendencies are: increasing dynamics of manufacturing systems reconfiguration, distribution of the manufacturing resources of a production system, and virtuality of systems, i.e. systems that are configured only on organizational and control terms, not on physical rearrangement of facilities. The first tendency is due to increasing product demand requirements, namely quality, variety and delivery. The second, resulting from a need for enhancement of production performance and, the third, is due to the unfeasibility of physically grouping and rearranging world wide distributed production facilities and due to capabilities offered by world wide communication and logistic systems. Based on the referred tendencies new requirements arise for production systems design and operation. Some can be selected and synthesized as: increased ability for system reconfiguration based on distributed resources and fast delivery of each product ordered. Based on such requirements a definition of Distributed Production Systems (SDP) is put forward together with a model, the MSDP model, of such systems. Such model is closely related with the processing structure of an ordered product to be manufactured. Based on the MSDP model, a formal representation is developed using Petri Nets and modelling mechanisms put forward by Lecompte, Deschamps and Bourrières (2000), and an agent based conceptual model is presented. The formal representation of the model is applied to a variety of systems configuration instances according with the product ordered. The application aim is twofold: first, testing the model suitability for representing and reconfiguring different SDP and, second, for studying the behaviour of SDP, under the Simultaneous Manufacturing philosophy. This philosophy aims at minimizing time delivery of orders through maximum reduction of production flow time of each production order. The study carried out in this work lead to the conclusion that the model is suitable for representation, design and evaluation of distributed production systems dedicated to each product order. Further, a small degree of simultaneous manufacturing was proved enough to achieve important gains in order flow time reduction and quality of the manufacturing service. This was evaluated, for a few system configurations with strategies to simultaneous manufacturing based on simultaneous allocation of order manufacturing requirements to replicated machines, i.e. manufacturing resources, and also based on order splitting at a few different levels. As expected, the best values of performance were obtained under maximum order splitting, i.e. under split batches of size one. However, in most cases tested, the lion share of benefits from splitting was obtained for small degrees of it. These results were obtained under a framework for experiments that did not take into account neither handling and set-up costs nor holding costs. Based on the findings reported and onto the fact that the first two costs increase with order splitting and that holding costs tend to decrease with it, then, it was concluded that, to take effective advantageous of simultaneous manufacturing, moderate degrees of order splitting should be adopted.