Métodos de nesting e programação em fabricação aditiva: revisão bibliométrica e sistemática da literatura

Abstract

A introdução da fabricação aditiva em ambiente industrial tem impactado vários domínios da cadeia de abastecimento, nomeadamente, veio modificar as práticas convencionais da programação da produção. Sendo ainda um caminho científico pouco explorado, porém emergente, este trabalho foi motivado pela necessidade de uma revisão da literatura de nesting e programação em fabricação aditiva de forma a caraterizar o conjunto científico disponível e direcionar futuras pesquisas. Através de uma metodologia sistemática foram selecionados 84 documentos de interesse. Desta coleção, 60 trabalhos propuseram métodos de otimização para problemas de nesting e programação. Posto isto, foram empregues métodos bibliométricos para avaliação da produtividade bibliográfica e análise das estruturas intelectual, social e conceitual. Os principais resultados estabeleceram os 11 autores considerados de referência, assim como as fontes de publicação, instituições e países dominantes. Foram distinguidos os trabalhos com maior número de citações globais, sendo que dessa análise foram retidos dois tópicos importantes: plataforma em nuvem e decomposição de forma. Através das análises de cocitação e rota chave de investigação, foram percebidos três grupos de autores, em função da proximidade de assuntos, e três direções de investigação, respetivamente. A abordagem às redes de coautoria de autores, instituições e países revelou grupos de investigação ainda restritos e isolados.Em problemas de otimização de nesting, os algoritmos genéticos destacaram-se como o método mais utilizado, sendo a principal função objetivo a maximização da taxa de nesting. Por sua vez, em problemas de programação, os modelos matemáticos e heurísticas foram os métodos dominantes com o propósito de minimização do makespan. No entanto, a grande maioria dos documentos, aborda a fabricação aditiva como um processo isolado, nomeadamente, em ambiente de máquina única ou máquinas paralelas, em detrimento de modelos flow shop e job shop. Abordagens de simulação foram raramente consideradas.

The introduction of additive manufacturing in the industrial environment has impacted several domains of the supply chain, namely by modifying conventional production scheduling practices. As it is still a little explored but emerging scientific path, this work was motivated by the need of a literature review of nesting and scheduling in additive manufacturing in order to characterize the available scientific set and to direct future research. Through a systematic methodology, 84 papers of interest were selected. From this collection, 60 papers proposed optimization methods for nesting and scheduling problems. That said, bibliometric methods were employed to evaluate bibliographic productivity and analyze intellectual, social, and conceptual structures. The main results established the 11 authors considered of reference, as well as the dominant publication sources, institutions and countries. The papers with the highest number of global citations were distinguished, and two important topics were retained from this analysis: cloud platform and shape decomposition. Through the analysis of co-citation and key research route, three groups of authors were perceived, according to the proximity of subjects, and three research directions, respectively. The approach to co-authorship networks of authors, institutions and countries revealed research groups that are still restricted and isolated.In nesting optimization problems, genetic algorithms stood out as the most used method, with the main objective function being the maximization of the nesting rate. In scheduling problems, in turn, mathematical models and heuristics were the dominant methods with the purpose of minimizing makespan. However, the vast majority of papers, approach additive manufacturing as an isolated process, namely in single machine or parallel machine environments, to the detriment of flow shop and job shop models. Simulation approaches were carried out.