Models and Algorithms for Production Planning and Scheduling in Foundries - Current State and Development Perspectives

Stawowy, A.; Duda, Jerzy

doi:10.2478/v10266-012-0039-4

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“…Stawowy e Duda (2012) Duda e Stawowy (2013) propuseram métodos e/ou modelos para o problema de planejamento da produção em fundições de pequeno porte.…”

Section: Introductionunclassified

Dimensionamento de lotes em fundições de pequeno porte com múltiplos fornos

Toledo¹,

Camargo²,

Oliveira³

et al. 2015

Anais Do Congresso Nacional De Matemática Aplicada À Indústria

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Resumo. O planejamento da produção em fundições de pequeno porteé especialmente difícil devidoà variedade de ligas e itens que são produzidos. Este problema pode ser resumido a determinar quais itens serão produzidos em cada período do horizonte de planejamento e, consequentemente, quais ligas devem ser fundidas para garantir essa produção. Essas decisões estão diretamente relacionadas, pois cada itemé vazado a partir de uma liga específica. Logo, os itens a serem produzidos num dado período dependem das ligas que forem fundidas. Em cada período, o número de fusõesé limitado e o volume de liga fundida correspondenteà capacidade do forno utilizado. Na literatura, esse problema considerando apenas um forno para a produção foi tratado utilizando métodos exatos e heurísticos. Embora na prática seja relevante considerar no processo de planejamento mais de um tipo de forno, poucos trabalhos incluem esta questão. Planejar a produção considerando vários fornosé especialmente importante por questões de economia de energia elétrica e, consequentemente, redução dos custos de produção. Neste trabalho, propomos um modelo inteiro misto para o problema de dimensionamento de lotes inspirado numa fundição de pequeno porte do Estado de São Paulo. A fundição dispõe de dois fornos que não podem ser utilizados simultaneamente. Testes computacionais foram conduzidos com o objetivo de comparar o planejamento integrado dos fornos com soluções da literatura para problemas em que apenas um fornoé tratado.Palavras-chave: planejamento de produção; otimização inteira; fundição; múltiplos fornos INTRODUÇÃONeste trabalho, abordamos o problema de planejamento de produção em fundições de pequeno porte. De forma geral, um plano de produção deve especificar quais ligas serão fundidas e quais peças serão vazadas a partir destas ligas. A definição de um plano de produção eficienteé particularmente difícil devidoà grande variedade de ligas e itens que são produzidos.As fundições de pequeno porte têm um importante papel na economia brasileira, pois pertencem a cadeia produtiva de indústrias de diferentes setores, como, por exemplo, automobilístico e agrícola. Além disso, são responsáveis por muitos empregos diretos e indiretos.Devido a sua importância econômica e ao desafio científico que o problema de planejamento de sua produção representa, vários autores estudaram o problema. Stawowy e Duda (2012) apresentam uma revisão de artigos que abordam o problema.

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“…Stawowy e Duda (2012) Duda e Stawowy (2013) propuseram métodos e/ou modelos para o problema de planejamento da produção em fundições de pequeno porte.…”

Section: Introductionunclassified

Dimensionamento de lotes em fundições de pequeno porte com múltiplos fornos

Toledo¹,

Camargo²,

Oliveira³

et al. 2015

Anais Do Congresso Nacional De Matemática Aplicada À Indústria

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“…Constraint (5) ensures that only one alloy is produced in each sub-period. Constraint (6) ensures that the capacity of the core shop is not exceeded in a given sub-period. Constraint (7) checks if there is enough cores to be assembled in the mold in order to produce the desired number of items.…”

Section: Lot-sizing and Scheduling Modelmentioning

confidence: 99%

“…More complete review of the papers dealing with production planning in foundries can be found e.g. in [6].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Coordinated Production Planning and Scheduling Problem in a Foundry

Stawowy

Duda

2017

Archives of Foundry Engineering

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In the paper, we present a coordinated production planning and scheduling problem for three major shops in a typical alloy casting foundry, i.e. a melting shop, molding shop with automatic line and a core shop. The castings, prepared from different metal, have different weight and different number of cores. Although core preparation does not required as strict coordination with molding plan as metal preparation in furnaces, some cores may have limited shelf life, depending on the material used, or at least it is usually not the best organizational practice to prepare them long in advance. Core shop have limited capacity, so the cores for castings that require multiple cores should be prepared earlier. We present a mixed integer programming model for the coordinated production planning and scheduling problem of the shops. Then we propose a simple Lagrangian relaxation heuristic and evolutionary based heuristic to solve the coordinated problem. The applicability of the proposed solution in industrial practice is verified on large instances of the problem with the data simulating actual production parameters in one of the medium size foundry.

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“…Decision maker must take into account two main criteria: timeliness of orders and maximizing production capacity bottlenecks. The stated problem is described by lot scheduling models, from which the most explored is Mixed Integer Programming model [7]. As exact commercial solvers are impractical for large problem instances, we proposed to apply some heuristic search methods to solve the MIP model.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Optimization Methods for Lot-Sizing Problem in an Automated Foundry

Duda¹,

Stawowy²

2013

Archives of Metallurgy and Materials

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In the paper we studied a production planning problem in a mid-size foundry that provides tailor-made cast products in small lots for a large number of clients. Assuming that a production bottleneck is the furnace, a mixed-integer programming (MIP) model is proposed to determine the lot size of the items and the required alloys to be produced during each period of the finite planning horizon that is subdivided into smaller periods. As using an advanced commercial MIP solvers may be impractical for more complex and large problem instances, we proposed and compared a few computational intelligence heuristics i.e. tabu search, genetic algorithm and differential evolution. The examination showed that heuristic approaches can provide a good compromise between speed and quality of solutions and can be used in real-world production planning.Keywords: Application of information technology to the foundry industry, Production planning, Lot-sizing problem W pracy przedstawiono problem planowania produkcji w odlewni średniej wielkości, która dostarcza odlewy na zamówie-nie dla dużej liczby klientów. W takim problemie konieczne jest określenie wielkości partii produkcyjnej oraz ilości i gatunku metalu w każdym okresie skończonego horyzontu planowania, który jest podzielony na mniejsze podokresy. Przy założeniu, że wąskim gardłem jest piec do topienia metalu, zaproponowano programowanie całkowitoliczbowe mieszane (Mixed-Integer Programming -MIP) jako model planowania i harmonogramowania produkcji w odlewni. Jako że użycie zaawansowanych komercyjnych solverów może być niepraktyczne dla złożonych problemów, zaproponowano i porównano trzy heurystyki inteligencji obliczeniowej tj. tabu search, algorytm genetyczny i ewolucja różnicowa. Eksperymenty obliczeniowe wykazały, że algorytmy heurystyczne zapewniają zadowalającą szybkość i jakość rozwiązań.

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Models and Algorithms for Production Planning and Scheduling in Foundries - Current State and Development Perspectives

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Dimensionamento de lotes em fundições de pequeno porte com múltiplos fornos

Dimensionamento de lotes em fundições de pequeno porte com múltiplos fornos

Coordinated Production Planning and Scheduling Problem in a Foundry

Optimization Methods for Lot-Sizing Problem in an Automated Foundry

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