Sistema múltiplo de apoio à decisão para a programação de sistemas do tipo Job-Shop

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

ILS-ESP An efficient, simple, and parameter-free algorithm for solving the permutation flow-shop problem

From a managerial point of view, the more effcient, simple, and parameter-free (ESP) an algorithm is, the more likely it will be used in practice for solving real-life problems. Following this principle, an ESP algorithm for solving the Permutation Flowshop Sequencing Problem (PFSP) is proposed in this article. Using an Iterated Local Search (ILS) framework, the so-called ILS-ESP algorithm is able to compete in performance with other well-known ILS-based approaches, which are considered among the most effcient algorithms for the PFSP. However, while other similar approaches still employ several parameters that can affect their performance if not properly chosen, our algorithm does not require any particular fine-tuning process since it uses basic "common sense" rules for the local search, perturbation, and acceptance criterion stages of the ILS metaheuristic. Our approach defines a new operator for the ILS perturbation process, a new acceptance criterion based on extremely simple and transparent rules, and a biased randomization process of the initial solution to randomly generate different alternative initial solutions of similar quality -which is attained by applying a biased randomization to a classical PFSP heuristic. This diversification of the initial solution aims at avoiding poorly designed starting points and, thus, allows the methodology to take advantage of current trends in parallel and distributed computing. A set of extensive tests, based on literature benchmarks, has been carried out in order to validate our algorithm and compare it against other approaches. These tests show that our parameter-free algorithm is able to compete with state-of-the-art metaheuristics for the PFSP. Also, the experiments show that, when using parallel computing, it is possible to improve the top ILS-based metaheuristic by just incorporating to it our biased randomization process with a high-quality pseudo-random number generator.

Note on the blocking flow shop problem

We present some results attained with different algorithms for the Fm|block|Cmax problem using as experimental data the well-known Taillard instances.

A hybrid algorithm combining metaheuristic with Monte Carlo simulation for solving the Stochastic Flow Shop problem

In this paper, a hybrid simulation-based algorithm is proposed for the StochasticFlow Shop Problem. The main idea of the methodology is to transform the stochastic problem into a deterministic problem and then apply simulation to the latter. In order to achieve this goal, we rely on Monte Carlo Simulation and an adapted version of a deterministic heuristic. This approach aims to provide flexibility and simplicity due to the fact that it is not constrained by any previous assumption and relies in well-tested heuristics.

A hybrid algorithm combining metaheuristic with Monte Carlo simulation for solving the Stochastic Flow Shop problem

In this paper, a hybrid simulation-based algorithm is proposed for the StochasticFlow Shop Problem. The main idea of the methodology is to transform the stochastic problem into a deterministic problem and then apply simulation to the latter. In order to achieve this goal, we rely on Monte Carlo Simulation and an adapted version of a deterministic heuristic. This approach aims to provide flexibility and simplicity due to the fact that it is not constrained by any previous assumption and relies in well-tested heuristics.

An Extension to the Tactical Planning Model for a Job Shop: Continuous-Time Control

We develop an extension to the tactical planning model (TPM) for a job shop by the third author. The TPM is a discrete-time model in which all transitions occur at the start of each time period. The time period must be defined appropriately in order for the model to be meaningful. Each period must be short enough so that a job is unlikely to travel through more than one station in one period. At the same time, the time period needs to be long enough to justify the assumptions of continuous workflow and Markovian job movements. We build an extension to the TPM that overcomes this restriction of period sizing by permitting production control over shorter time intervals. We achieve this by deriving a continuous-time linear control rule for a single station. We then determine the first two moments of the production level and queue length for the workstation.

Escalonamento de um Job Shop : análise de um algoritmo com regras heurísticas

O presente trabalho visa definir um modelo de alocação dos recursos da produção para centros de trabalho em sistemas baseados em job shop, usando a abordagem heurística para garantir uma boa alocação dos recursos. São levados em conta a complexidade de um ambiente de produção, seus aspectos temporais e os modelos de Job Shop Scheduling atualmente em uso. Com isso são examinados os aspectos conceituais deste ambiente e proposto um modelo de alocação de recursos para auxiliar no planejamento operacional do mesmo. Pode-se definir os recursos como todos os elementos necessários à execução das diversas atividades de um processo produtivo, tais como equipamentos, máquinas, mão-de-obra, etc. Por sua vez, os recursos são limitados por natureza, quanto à quantidade de unidades disponíveis, às suas funcionalidades e à capacidade produtiva. O processo de alocação dos recursos pressupõe a designação dos recursos mais satisfatórios para a execução de cada uma das atividades que fazem parte de um projeto. O modelo proposto é baseado no uso de heurísticas para resolver o escalonamento nos centros de trabalho, também chamados de células de produção, usando restrições e regras entre as ordens de fabricação (peças) e as máquinas, para encontrar uma solução satisfatória ao problema. O resultado final é uma ferramenta de apoio à decisão no processo de manufatura, permitindo a visualização do melhor escalonamento de produção, visando a redução do ciclo e setup de produção no processo, com base nas informações locais do ambiente fabril. O sistema está implementado numa empresa de componentes hidráulicos, inicialmente no centro de trabalho de corte, composto por quatro máquinas que realizam o corte de diversos tipos de matérias-primas.

Um modelo de projeto de layout para ambientes job shop com alta variedade de peças baseado nos conceitos da produção enxuta

Segundo Canem e Williamson (1998), o planejamento do layout é importante, pois normalmente representa os maiores e mais caros recursos da organização. Além disso, a localização e disposição física dos equipamentos no chão de fábrica têm impacto em diversos fatores como nível de estoque em processo, tamanho dos lotes de transferência, dificuldade no gerenciamento das atividades, movimentação de pessoas e produtos, entre outros. Portanto, o estudo de conceitos de arranjo físico e o desenvolvimento de modelos de projeto do layout, que visem a otimização dos recursos de produção, são de vital importância na busca pela melhoria dos sistemas produtivos. Neste contexto, este artigo apresenta um novo modelo de projeto de layout, para ambientes job shop com ampla variedade de peças. O modelo foi desenvolvido durante uma pesquisa de doutorado e foi aplicado em algumas empresas do setor metal mecânico. Os resultados obtidos comprovaram a eficiência do modelo projetado. O objetivo do modelo consiste em conduzir a equipe de projeto de layout a desenvolver alternativas de arranjo físico que estejam em consonância com conceitos e princípios da filosofia de produção enxuta. Vale ressaltar novamente que o modelo foi desenvolvido para ambientes com alta variedade de peças, ambientes esses em que, devido à dificuldade em se projetar o arranjo físico, as empresas terminam por adotar o layout funcional, conceito esse de arranjo físico que apresenta sérios problemas como excesso de transporte, altos níveis de estoques em processo, etc.

Algoritmi esatti per il Job Shop Scheduling: approcci Mathematical Programming

In questa tesi ci occuperemo di fornire un modello MIP di base e di alcune sue varianti, realizzate allo scopo di comprenderne il comportamento ed eventualmente migliorarne l’efficienza. Le diverse varianti sono state costruite agendo in particolar modo sulla definizione di alcuni vincoli, oppure sui bound delle variabili, oppure ancora nell’obbligare il risolutore a focalizzarsi su determinate decisioni o specifiche variabili. Sono stati testati alcuni dei problemi tipici presenti in letteratura e i diversi risultati sono stati opportunamente valutati e confrontati. Tra i riferimenti per tale confronto sono stati considerati anche i risultati ottenibili tramite un modello Constraint Programming, che notoriamente produce risultati apprezzabili in ambito di schedulazione. Un ulteriore scopo della tesi è, infatti, comparare i due approcci Mathematical Programming e Constraint Programming, identificandone quindi i pregi e gli svantaggi e provandone la trasferibilità al modello raffrontato.

Design and implementation of a web based shop floor control system to maintain schedule feasibility in a dynamic job shop environment

The effective control of production activities in dynamic job shop with predetermined resource allocation for all the jobs entering the system is a unique manufacturing environment, which exists in the manufacturing industry. In this thesis a framework for an Internet based real time shop floor control system for such a dynamic job shop environment is introduced. The system aims to maintain the schedule feasibility of all the jobs entering the manufacturing system under any circumstance. The system is capable of deciding how often the manufacturing activities should be monitored to check for control decisions that need to be taken on the shop floor. The system will provide the decision maker real time notification to enable him to generate feasible alternate solutions in case a disturbance occurs on the shop floor. The control system is also capable of providing the customer with real time access to the status of the jobs on the shop floor. The communication between the controller, the user and the customer is through web based user friendly GUI. The proposed control system architecture and the interface for the communication system have been designed, developed and implemented.

Heuristics for short route job shop scheduling problems

Abstract not available