Balanceamento de linhas de montagem por meio de modelos de programação linear inteira mista: estudos em indústria automotiva
In product layout manufacturing systems, or production lines, the elapsed time between the completion of two consecutive products affects the line productivity. This elapsed time is defined as the cycle time of the line and it is given by the workstation with greatest processing time within the line...
| Autor principal: | Leal, Cesar Augusto |
|---|---|
| Formato: | Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2020
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| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10209 |
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riut-1-102092020-11-12T18:23:53Z Balanceamento de linhas de montagem por meio de modelos de programação linear inteira mista: estudos em indústria automotiva Leal, Cesar Augusto Magatão, Leandro Reaes, Paulo Antonio Mikos, Walter Luís Magatão, Leandro Métodos de linha de montagem Escoamento bifásico Programação linear - Modelos matemáticos Assembly-line methods Two-phase flow Linear programming - Mathematical models CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO::GERENCIA DE PRODUCAO::PLANEJAMENTO, PROJETO E CONTROLE DE SISTEMAS DE PRODUCAO In product layout manufacturing systems, or production lines, the elapsed time between the completion of two consecutive products affects the line productivity. This elapsed time is defined as the cycle time of the line and it is given by the workstation with greatest processing time within the line. In order to reach a productivity increase, the cycle time must be diminished and optimization methods that aim at balancing the production line are commonly used in this context. The line balancing acts to minimize the gap among the workstations processing times, aiming to reduce the processing time of the busiest station of the line, called the bottleneck station. This project takes into account a mixed-model assembly line balancing problem that features two special operational conditions: Automatic Tasks and Common Tasks. Automatic Tasks are the ones that are executed by automated equipment, without the need of action from a worker throughout its execution. Common Tasks are distinguished by requiring or benefiting from the simultaneous work of two or more operators. Both conditions can be frequently seen in automotive industries, as is the case of the assembly line that was focused on this paper. This assembly line was chosen because both Automatic and Common Tasks are featured on it. In order to get the desired results of the line balancing, a mathematical model in Mixed Integer Linear Programming (MILP), which indicates the optimum distribution of the tasks among stations and workers in the line, was developed. The goal in this work is to evaluate the influences that Automatic and Common Tasks have on the Assembly Line Balancing Problem and reach a feasible solution closer to the real operational conditions of the studied line. The results show that both Automatic and Common Tasks causes more changes to the workers time distribution than they do to the workstations time distribution. It was possible to see also that, within studied scenarios, the only way to achieve time cycle reduction with Automatic Tasks is to assign them to the bottleneck station of the line. In addition, it was observed that Common Tasks can increase the workers workload and raise the cycle time accordingly. Common tasks, though, can be imperative in a number of cases in industrial scenarios. At last, it can be said that the proposed model can solve non- trivial assembly line balancing problems as it takes into account the possibility of occurrence of both Automatic Tasks and Common Tasks in assembly lines. Em sistemas produtivos com arranjo físico por produto, ou linhas de produção, o tempo entre a finalização de dois produtos consecutivos afeta a produtividade da linha. Esse tempo é definido como o tempo de ciclo e é dado pela estação de trabalho cujo tempo total de execução das tarefas é o maior dentre todas na linha. De forma a se aumentar a produtividade de uma linha de montagem busca-se, geralmente, uma redução no tempo de ciclo. É usual, nesse contexto, a aplicação métodos de otimização que enfoquem o balanceamento da linha produtiva. O balanceamento da linha atua no sentido de reduzir a diferença entre os tempos dos postos de trabalho, visando uma redução no tempo do posto com maior carga de trabalho da linha, chamado posto gargalo. O presente projeto contempla a aplicação de um estudo de otimização para o balanceamento de linhas de montagem de modelo misto com duas condições operacionais especiais: Operações Automáticas e Tarefas Comuns. Operações Automáticas são aquelas realizadas por equipamentos automáticos, sem exigir a presença de operadores durante a execução da tarefa. Tarefas Comuns são caracterizadas por exigirem ou se beneficiarem do trabalho conjunto de dois ou mais operadores em sua execução. As duas condições são frequentemente encontradas na indústria automotiva, setor ao qual pertence a indústria na qual está situada a linha de montagem que foi o foco do estudo realizado no presente trabalho. Essa linha foi escolhida especialmente por apresentar tanto Operações Automáticas, quanto Tarefas Comuns. Para a obtenção das propostas de balanceamento foi desenvolvido um modelo matemático em Programação Linear Inteira Mista (PLIM) o qual indica a distribuição ótima de atividades entre os postos de trabalho e entre os operadores da linha estudada. Objetiva-se com o presente projeto: avaliar as influências que as Operações Automáticas e as Tarefas Comuns agregam ao balanceamento de uma linha de montagem; determinar um resultado factível mais próximo das condições operacionais reais para o balanceamento da linha de montagem estudada. Ao se avaliar os resultados obtidos através do modelo desenvolvido notou-se que as duas características citadas causam mais impacto na distribuição dos tempos dos operadores do que na distribuição dos tempos dos postos de trabalho. Foi possível identificar também que, nos casos estudados, Operações Automáticas geraram ganhos no balanceamento se alocadas no posto gargalo da linha. Tarefas Comuns, por sua vez, podem causar um aumento na carga de trabalho dos operadores e, por consequência, podem gerar correspondentes aumentos no tempo de ciclo da linha. Tarefas Comuns podem ser, no entanto, indispensáveis do ponto de vista operacional em vários casos reais. Em última instância, pode-se dizer que o modelo proposto possibilita a solução de problemas de balanceamento com características complexas ao levar em conta a possibilidade de existência de Operações Automáticas e Tarefas Comuns em linhas de montagem. 2020-11-12T18:23:53Z 2020-11-12T18:23:53Z 2013-08-16 bachelorThesis LEAL, Cesar Augusto. Balanceamento de linhas de montagem por meio de modelos de programação linear inteira mista: estudos em indústria automotiva. 2013. 166 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2013. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10209 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Departamento Acadêmico de Mecânica Engenharia Mecânica UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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Português |
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Métodos de linha de montagem Escoamento bifásico Programação linear - Modelos matemáticos Assembly-line methods Two-phase flow Linear programming - Mathematical models CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO::GERENCIA DE PRODUCAO::PLANEJAMENTO, PROJETO E CONTROLE DE SISTEMAS DE PRODUCAO Leal, Cesar Augusto Balanceamento de linhas de montagem por meio de modelos de programação linear inteira mista: estudos em indústria automotiva |
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In product layout manufacturing systems, or production lines, the elapsed time between the completion of two consecutive products affects the line productivity. This elapsed time is defined as the cycle time of the line and it is given by the workstation with greatest processing time within the line. In order to reach a productivity increase, the cycle time must be diminished and optimization methods that aim at balancing the production line are commonly used in this context. The line balancing acts to minimize the gap among the workstations processing times, aiming to reduce the processing time of the busiest station of the line, called the bottleneck station. This project takes into account a mixed-model assembly line balancing problem that features two special operational conditions: Automatic Tasks and Common Tasks. Automatic Tasks are the ones that are executed by automated equipment, without the need of action from a worker throughout its execution. Common Tasks are distinguished by requiring or benefiting from the simultaneous work of two or more operators. Both conditions can be frequently seen in automotive industries, as is the case of the assembly line that was focused on this paper. This assembly line was chosen because both Automatic and Common Tasks are featured on it. In order to get the desired results of the line balancing, a mathematical model in Mixed Integer Linear Programming (MILP), which indicates the optimum distribution of the tasks among stations and workers in the line, was developed. The goal in this work is to evaluate the influences that Automatic and Common Tasks have on the Assembly Line Balancing Problem and reach a feasible solution closer to the real operational conditions of the studied line. The results show that both Automatic and Common Tasks causes more changes to the workers time distribution than they do to the workstations time distribution. It was possible to see also that, within studied scenarios, the only way to achieve time cycle reduction with Automatic Tasks is to assign them to the bottleneck station of the line. In addition, it was observed that Common Tasks can increase the workers workload and raise the cycle time accordingly. Common tasks, though, can be imperative in a number of cases in industrial scenarios. At last, it can be said that the proposed model can solve non- trivial assembly line balancing problems as it takes into account the possibility of occurrence of both Automatic Tasks and Common Tasks in assembly lines. |
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