Melhoria da eficiência produtiva através do sequenciamento de máquinas paralelas com tempos de mudança

Abstract

Pharmaceutical industries are characterized by high customization of products, requiring constant downtime and, consequently, long changeover times, making it essential to reduce them, in order to improve shop floor’s efficiency and performance. The objective of the project arises from the need to sequence production and increase production efficiency by minimizing makespan function in two identical parallel machines. Thus, the evaluation and reduction of availability losses due to sequence dependent setup times, concerning the exchange of formats between products is crucial since it is the only variable given to variations in the system.For this purpose, a heuristic was built in which a grouping between format families – a matrix with the respective associated times previously constructed – is proposed, and through the Local Search technique the point is to find the fastest way of switching between formats, seeking to balance production. Thus, it is intended to obtain the ideal sequence that minimizes the makespan, through the best ordering by formats. Finally, as a secondary objective, through priority rules – knowing previously which product belongs to each format and equipment – it is intended to evaluate the impact of this proposal on the fulfillment of delivery dates – using lateness and service level performance measures. A heuristic was implemented in python and tested for several months of production.The results obtained showed improvements in terms of production efficiency due to the reduction of changeover times between formats – around 77% - and the minimization of the makespan – promoting a balance in equipment occupancy. Regarding the secondary objective, no improvements or worsening were identified in the delivery dates.Thus, it is concluded that a proposed heuristic promotes the importance of considering matrices with changeover times independent of production times, in planning decisions, so more studies should be done in this field.

As indústrias farmacêuticas caracterizam-se pela elevada customização de produtos, obrigando a constantes paragens e, consequentemente, a elevados tempos de changeovers, tornando-se essencial a redução destes, de modo a melhorar a eficiência e desempenho do shop floor. Assim, o objetivo do projeto surge da necessidade de sequenciar a produção e aumentar a eficiência produtiva através da minimização do makespan, em dois equipamentos paralelos idênticos. Deste modo, torna-se fulcral a avaliação e redução de perdas de disponibilidade por setup dependentes da sequência, respeitantes às trocas de formatos entre produtos, visto serem a única variável sujeita a variações no sistema.Para o efeito, foi construída uma heurística em que é proposto um agrupamento entre famílias de formatos – sendo previamente construída uma matriz com os respetivos tempos associados - e, através da técnica Local Search, a procura pelo caminho mais rápido de trocas entre formatos, procurando balancear a produção. Assim pretende-se obter a sequência ideal que minimize o makespan, através da melhor ordenação por formatos. Por fim, como objetivo secundário, através de regras de prioridade - sabendo a priori as encomendas que pertencem a cada formato e a cada equipamento- pretende-se avaliar o impacto desta proposta no cumprimento das datas de entrega – recorrendo ao lateness e nível de serviço. A heurística foi implementada em python e testada para vários meses de produção.Os resultados obtidos demonstram melhorias acentuadas em termos de eficiência produtiva devido à redução dos tempos de trocas entre formatos – na ordem dos 77%, e minimização do makespan – promovendo um equilíbrio na ocupação dos equipamentos. Relativamente ao objetivo secundário, não foram identificadas melhorias ou piorias.Concluindo, a heurística proposta promove a importância de serem consideradas matrizes com tempos de changeover independentes dos tempos de produção, em decisões de planeamento, pelo que mais estudos devem ser realizados neste campo.