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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Flaviana Moreira de Souza Amorim
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2019
Supervisor
Committee
Toledo, Cláudio Fabiano Motta (President)
Arroyo, José Elias Claudio
Santos, Maristela Oliveira dos
Silva, Carlos Alexandre
Title in Portuguese
Modelos matemáticos para planejamento da produção em indústrias de embalagens de vidro
Keywords in Portuguese
Heurísticas
Meta-heurísticas
Modelagem matemática
Planejamento da produção
Problemas nas indústrias de embalagens de vidro
Abstract in Portuguese
Esta tese de doutorado apresenta modelos matemáticos de problemas de dimensionamento de lotes para planejamento da produção na indústria de embalagens de vidro, que são essenciais em qualquer cadeia de produção, pois são responsáveis por proteger e conservar os produtos (alimentos e bebidas). Na literatura científica são raros os trabalhos que abordam estudos sobre problemas combinados de dimensionamento de lotes e planejamentos da produção em indústrias de embalagens de vidro. Com a finalidade de preencher esta lacuna, a presente tese tem por objetivo propor modelos inéditos e métodos de resolução aplicáveis em problemas nas indústrias de embalagens de vidro. Dessa forma, propõem-se dois modelos baseados em problemas reais para a construção ou reforma de forno(s), denominados de Problema de Instalação de um Novo Forno e Problema de Instalação de Múltiplos Fornos, que verificam a capacidade de fusão e as configurações das máquinas instaladas. Outros dois modelos são desenvolvidos a partir de estudos de casos referentes ao planejamento e ao controle da produção de ampolas de garrafas térmicas. No primeiro estudo, considera-se o máximo da produção líquida e no segundo, minimiza-se os set-up, sendo que em ambos os casos a realidade de uma fábrica é refletida. A complexidade desses modelos contribui para o uso de métodos heurísticos e meta-heurísticos como técnicas para resolução dos mesmos. No entanto, considera-se também a avaliação da associação desses métodos ao uso de programação matemática. Para isso, modelos matemáticos são propostos dentro do contexto das indústrias consideradas. Desta forma, uma heurística de Filtro Guloso e as meta-heurísticas como o Algoritmo Genético Simples, o Algoritmo Genético Multi-Populacional e o Algoritmo Genético Modificado são utilizados na determinação das variáveis inteiras presentes nos modelos matemáticos. Além disso, utiliza-se um método exato, por meio da ferramenta CPLEX, para determinar as variáveis contínuas. Os estudos são conduzidos a partir de dados fornecidos por indústrias localizadas no Brasil e em Portugal. Portanto, os resultados colaboram com o estado da arte nessa área de pesquisa e com o processo de fabricação industrial de embalagens de vidro.
Title in English
Mathematical models for production planning in the glass container industry problems
Keywords in English
Glass container industry problems
Heuristics
Mathematical modeling
Meta-heuristics
Production planning
Abstract in English
This doctoral dissertation presents mathematical models of lot-sizing problems for production planning in the glass containers industry, which are essential in any production chain, as they are responsible for protecting and conserving products (food and beverages). In the scientific literature, studies addressing combined problems of batch sizing and production planning in glass containers industries are rare. In order to fill this gap, this thesis aims to propose novel models and resolution methods applicable to problems in the glass containers industry. Thus, we propose two models based on real problems for the construction or remodelling of the furnace (s), called New Furnace Installation Problem and Multiple Furnace Installation Problem, which verify fusibility and configurations of installed machines. We developed two other models from case studies regarding the planning and control of the production of thermos vials. In the first study, we consider the maximum net production; in the second, we minimize the set-up. Both cases reflect the reality of a factory. The complexity of these models contributes to the use of heuristic and metaheuristic methods as techniques for their resolution. However, we also consider the evaluation of the association of these methods with the use of mathematical programming. For this, we propose mathematical models within the context of the considered industries. Thus, a Greedy Filter heuristic and metaheuristics such as the Simple Genetic Algorithm, the Multi-Population Genetic Algorithm and the Modified Genetic Algorithm are used to determine the integer variables present in mathematical models. Besides, we use an exact method from CPLEX tool to determine continuous variables. The studies are conducted from data provided by industries located in Brazil and Portugal. Therefore, the results collaborate with state of the art in this research area and with the industrial glass containers manufacturing process.
 
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Publishing Date
2019-08-27
 
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