O problema combinado de planejamento da produção e corte de estoque sob incertezas: aplicação em fábricas de móveis de pequeno porte

Abstract

This paper investigates an integrated production planning and cutting stock problem that is common in small-scale furniture plants, in which the production costs involved in the manufacturing process and the demands for the products are not known precisely. To deal with these uncertainties, robust optimization models that control the conservatism of the solution according to the attitude of the decision maker towards risk were proposed.Computational experiments based on real data from a furniture plant showed that it is possible to obtain robust solutions without overly sacrificing the total cost. In addition, it was observed that commonly used strategies to deal with uncertainty issues can result in production plans with prohibitive total costs. Keywords: Production planning. Furniture plants. Uncertain costs. Uncertain demands. Robust optimization.Resumo: Esse trabalho investiga um problema combinado de planejamento da produção e corte de estoque comum em fábricas de móveis de pequeno porte, onde os custos de produção envolvidos no processo de manufatura e as demandas dos produtos não são conhecidos com precisão. Para lidar com essas incertezas, foram propostos modelos de otimização robusta que permitem controlar o conservadorismo da solução de acordo com a atitude do decisor em relação ao risco. Experimentos computacionais baseados em dados reais de uma planta moveleira mostraram que é possível obter soluções robustas sem sacrificar em demasia o custo total. Além disso, observou-se que estratégias tipicamente utilizadas na prática para lidar com as incertezas podem gerar planos de produção com custos totais proibitivos. Palavras IntroduçãoO processo produtivo de móveis residenciais em fábricas de pequeno porte consiste, basicamente, no corte de placas de algum tipo de matéria-prima, como madeira, compensado ou MDF (medium density fiberboard), para produzir as peças necessárias de cada tipo de móvel. Por exemplo, para montar a cômoda ilustrada na Figura 1, é necessário produzir as cinco peças detalhadas na Tabela 1, as quais diferem pelas dimensões, espessura, comprimento e largura. A partir das demandas dos produtos finais (armários, camas, cômodas, criados, mesas, etc.), é preciso fazer a explosão dos produtos nas peças que os compõem e direcionar as quantidades requeridas na montagem dos móveis aos setores responsáveis.Entretanto, antes de se iniciar o processo produtivo, o setor responsável pelo planejamento e controle da produção deve tomar algumas decisões referentes às políticas de produção, estocagem e distribuição de móveis ao longo de um horizonte de planejamento finito. Inicialmente, estimadas as demandas dos produtos finais (guarda-roupas, camas, cômodas, criados-mudos, mesas, etc.), são decididos os tipos e quantidades de móveis que serão produzidos em cada período, com base na capacidade disponível de máquinas, equipamentos e mão de obra, no nível atual de estoque e nas datas de entrega. Como consequência das decisões sobre os lotes de produção dos produtos, tem-se os lotes de produção...

Planejamento da produção sob incerteza: programação estocástica versus otimização robusta

“…Os experimentos foram executados num notebook Core 2 Duo 4, 4.0 GB de memória RAM, 2.0 GHz, sob a plataforma Windows VISTA. Os dados de entrada utilizados referem-se a informações reais de uma planta moveleira de pequeno porte estudada em Alem & Morabito (2012, 2013a.…”

“…Para budgets de incerteza intermediários e conservadores, o modelo OR é superado pelo modelo MR, uma vez que MR consegue melhores valores de robustez com custos bem menores, i.e., possui melhores tradeoffs entre custo e robustez. Esses resultados confirmam os testes anteriores sobre o desempenho pobre do modelo de otimização robusta OR com budgets pessimistas, ocasionado pela "superproteção" da restrição de atendimento da demanda Alem & Morabito (2012, 2013a.…”

Modelos de programação estocástica no planejamento da produção de empresas moveleiras

“…Do ponto de vista prático, uma contribuição deste estudo é discutir vários resultados que podem auxiliar o tomador de decisões a lidar com as incertezas no seu dia a dia, tornando as suas estratégias de produção mais competitivas no mercado. Alguns estudos anteriores que abordaram aspectos do planejamento da produção na indústria de móveis são, por exemplo, os de Foronda & Carino (1991), Carnieri et al (1994), Morabito & Arenales (2000), Gramani & França (2006), Rangel & Figueiredo (2008), Santos et al (2011) e Alem & Morabito (2013b). A maior parte desses estudos teve enfoque determinístico e foco nas operações de corte de placas e suas integrações no planejamento da produção em empresas moveleiras.…”

“…A maior parte desses estudos teve enfoque determinístico e foco nas operações de corte de placas e suas integrações no planejamento da produção em empresas moveleiras. Em particular, Alem & Morabito (2013b) estudaram um problema combinado de planejamento da produção e corte de estoque com custos de produção e demandas de produtos incertos. Porém a técnica de otimização robusta utilizada considera os parâmetros incertos como variáveis aleatórias num suporte estabelecido a priori e otimiza-se o problema numa perspectiva de pior caso intervalar, o que é diferente da abordagem por programação estocástica de dois estágios com recurso aqui utilizada.…”

“…Porém a técnica de otimização robusta utilizada considera os parâmetros incertos como variáveis aleatórias num suporte estabelecido a priori e otimiza-se o problema numa perspectiva de pior caso intervalar, o que é diferente da abordagem por programação estocástica de dois estágios com recurso aqui utilizada. Além disso, o modelo de planejamento da produção proposto em Alem & Morabito (2013b) e em outros estudos anteriores é diferente do modelo aqui empregado, porque considera que o processo de corte de placas é o gargalo de produção, que os tempos e custos de preparação dos equipamentos de corte e furação podem ser desprezados e que a linha de montagem é limitante. Um dos primeiros trabalhos que se preocupou com questões de robustez em problemas de programação estocástica foi apresentado por Mulvey et al (1995).…”