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Abstract: Advancements in production technologies and materials have facilitated the use of additive manufacturing (AM) (i.e., 3D printing) in the large-scale production of finished products with high level of customization, simplification of the factory floor, and fast delivery. Production sequencing is a well-established topic in this research area; however, its application to an AM environment suffers from specific issues that are yet to be explored. This paper presents a systematic literature review for mapping the state-of-the-art production sequencing methods in AM and for discussing the content of 26 articles published in magazines between 2017–2020. The main mathematical models, algorithms adopted for their solution, and main characteristics of computational experiments performed in these articles are identified; the results indicate that some characteristics of the problem can still be included in these models, such as the possibility of outsourcing and technology restrictions, which are yet to be explored in the literature. Further, authors observed the need for more robust computational experiments to better evaluate the proposed solutions.

Resumo O presente trabalho apresenta um problema de dimensionamento e sequenciamento integrados para uma fábrica de grande porte de cimento para refratário. Foram abordadas três formulações matemáticas: duas presentes na literatura e uma proposta como alternativa às já existentes. Este estudo tem como objetivo comparar as formulações tanto em relação ao seu desempenho quanto à sua aplicabilidade como ferramenta de suporte à tomada de decisão. Uma dessas formulações utiliza variáveis contínuas e as outras são baseadas em variáveis indexadas no tempo. Estes modelos matemáticos abordam um conceito específico de como as variáveis e parâmetros são definidos, exigindo premissas e definições particulares para se adequar ao problema real. A fim de considerar os diferentes aspectos da situação prática, foram geradas várias instâncias a partir de distribuições uniformes, baseadas em informações reais. Extensivos testes computacionais foram executados e, com base nesses resultados, as modelagens foram avaliadas como ferramenta de apoio à decisão e as suas eficiências foram comparadas.

Este artigo trata do problema de sequenciamento de tarefas em um ambiente de máquina única com possibilidade de terceirização. O problema apresentado busca minimizar a soma ponderada dos custos totais de terceirização e do somatório dos tempos de finalização de cada tarefa e é definido na literatura como 1 / Budget / (1 - δ) Σ Cj + δ. OC. Para esta resolução do referido problema, é proposto um método formado por dois estágios: no primeiro estágio, propõe-se que as tarefas sejam sequenciadas, utilizando-se a regra SPT (Shortest Processing Time - Menor Tempo de Processamento) para que se consiga a redução do espaço de busca no grafo gerado, enquanto que, no segundo estágio, é proposto um algoritmo baseado em ACO (Ant Colony Optimization - Otimização por Colônia de Formigas). O algoritmo aqui proposto incorpora ao ACO quatro características específicas do problema estudado, a saber: i) uma representação em forma de grafo para problemas de scheduling que envolvam terceirização, obtida por meio da aplicação do primeiro estágio do método; ii) uma regra de pré-seleção, que garante a viabilidade da solução; iii) uma nova regra de visibilidade específica para o problema; e iv) uma estratégia de busca local. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que o algoritmo baseado em ACO desenvolvido é mais eficiente que o algoritmo de Lee e Sung (2008a) que foi o único trabalho encontrado na literatura que trata do problema em discussão. Adicionalmente, a busca local proposta melhorou o resultado para problemas de tamanho médio e grande.This paper considers the problem of scheduling a set of tasks on a single machine environment with outsource allowed. This multicriteria problem, defined as 1 / Budget / (1 - δ) Σ Cj + δ. OC, aims to minimize the weighted sum of total outsourcing costs and the sum of individual completion times. To solve this problem, a two-stage method is proposed: the first stage orders the tasks using the SPT (Shortest Processing Time) rule. The second stage uses an ACO (Ant Colony Optimization) algorithm to decide whether the job will be outsourced by using four problem-specific variations: i) a graph-representation of scheduling problems for scheduling problems with outsourcing allowed; ii) a pre-selection rule that guarantees the viability of the solution; iii) a new problem-specific visibility rule; and iv) a local search strategy. The implementation of this method produces better results than those obtained by Lee and Sung (2008a), the only paper found in the literature that deals with this problem. Moreover, the local search procedure was able to improve the results for medium and large problem sets.

O problema de minimização de troca de ferramentas (MTSP) busca uma sequência de processamento de um conjunto de tarefas, de modo a minimizar o número de trocas de ferramentas requeridas. Este trabalho apresenta uma nova heurística para o MTSP, capaz de produzir bons limitantes superiores para um algoritmo enumerativo. Esta heurística possui duas fases: uma fase construtiva que é baseada em um grafo em que os vértices correspondem a ferramentas e existe um arco k = (i, j) que liga os vértices i e j se e somente se as ferramentas i e j são necessárias para a execução de alguma tarefa k; e uma fase de refinamento baseada na meta-heurística Busca Local Iterativa. Resultados computacionais mostram que a heurística proposta tem um bom desempenho para os problemas testados, contribuindo para uma redução significativa no número de nós gerados de um algoritmo enumerativo.The minimization of tool switches problem (MTSP) seeks a sequence to process a set of jobs so that the number of tool switches required is minimized. This study presents a new heuristic for the MTSP. This heuristic has two phases: a constructive phase, based on a graph where the vertices correspond to tools and there is an arc k = (i, j) linking vertices i and j if and only if the tools i and j are required to execute some job; and an improvement phase, based on an Iterated Local Search. Computational results show that the proposed heuristic has a good performance on the instances tested contributing to a significant reduction in the number of nodes generated by an enumerative algorithm.

Este trabalho resume algumas das conclusões obtidas com um estudo de casos baseado em entrevistas e questionários, por meio do qual se pesquisou o processo de escolha adotado por empresas interessadas em sistemas de programação da produção (schedulers). Este artigo focaliza a discussão nas deficiências dos processos decisórios analisados, contribuindo para uma melhor compreensão das limitações enfrentadas pelas empresas na escolha de tais sistemas.This article summarizes some conclusions obtained through case studies about the selection process of finite capacity scheduling systems adopted by companies in Brazil. The discussion is focused on decision process deficiencies, contributing to a better comprehension of the difficulties faced by companies to select this kind of system.

Este trabalho tem como objetivo essencial apresentar uma abordagem para uma ágil coordenação e supervisão das ordens de produção da empresa, dando uma nova dimensão à atividade de "escalonamento" (scheduling), não apenas numa perspectiva intra-organizacional, mas também interorganizacional, contemplando toda a cadeia produtiva. Apresenta os fundamentos de um protótipo sendo desenvolvido, baseado nos paradigmas de negociação multiagente e de sistemas de suporte à decisão. Aspectos relacionados com a modelagem e integração da informação requerida nos vários níveis do CIM são abordados. Ao final, uma série de considerações são feitas, quer em relação aos resultados atingidos com o protótipo atual, quer para com as várias dificuldades - e desafios - existentes para a realização de um escalonamento cooperativo interorganizacional.This work aims at presenting an approach for agile scheduling coordination and supervision of distributed production orders, giving rise to a new dimension of the scheduling activity, not only under the intra-organizational perspective, but also the inter-organizational, comprising the whole productive chain. It generally presents a prototype being developed, based on the paradigms of multi-agent negotiation and decision support systems. Aspects related with the information modeling and integration in the several levels of CIM are tackled. At the end, a series of considerations is made, pointing out the results reached with the current prototype, and the several difficulties - and challenges - existent for the accomplishment of cooperative inter-organizational scheduling.

Trabalhos na área de programação de tarefas mostram que atender a data de entrega dos consumidores é uma preocupação crítica na maioria dos sistemas de manufatura. Enquanto existe considerável pesquisa para minimizar o makespan para o problema de flowshop sem restrição de estoque intermediário, poucos trabalhos abordam o critério do atraso total no ambiente flowshop com buffer zero entre as máquinas. Problemas de seqüenciamento com buffer zero ocorrem em processos de manufatura em série que não possuem espaço para armazenamento intermediário. Neste artigo, pesquisa-se a aplicação de busca tabu para explorar o espaço de soluções deste problema. Estratégias adicionais são avaliadas. Testes computacionais são apresentados e comparações com uma adaptação do algoritmo NEH e com um algoritmo Branch-and-Bound são realizadas.Surveys of production scheduling show that meeting customer due dates is a critical concern in most manufacturing systems. While there is considerable research to minimize the makespan in a flowshop with no storage constraints, very little work has dealt with job total tardiness criterion in a flowshop with blocking in-process. Scheduling problems with blocking arise in serial manufacturing processes where no intermediate buffer storage is available. In this paper we investigate the application of tabu search to this problem in order to explore the solution space. Additional strategies are evaluated. Computational tests are presented and comparisons with the NEH algorithm and with a Branch-and-Bound algorithm are made.

Neste trabalho é apresentado um modelo que gera o seqüenciamento de partes e carregamento de ferramentas em um ambiente de manufatura flexível formado por uma máquina. São consideradas datas de vencimento das partes a serem processadas, os períodos dos turnos de produção, e uma restrição física de capacidade do magazine que armazena as ferramentas necessárias ao processamento das partes. No desenvolvimento do modelo são abordados os problemas de seleção de partes, de carregamento de ferramentas e o problema de "scheduling" com restrições. Um seqüenciamento inicial das partes e carregamento de ferramentas é obtido usando um algoritmo para identificação de grupos que considera a capacidade do magazine. A solução inicial é então melhorada pelo uso de busca tabu, gerando seqüências de partes e carregamento de ferramentas que refletem políticas de otimização determinadas por pesos em uma função objetivo. Vários testes foram realizados para validação do modelo, sendo aqui apresentados alguns resultados obtidos considerando os problemas de minimização do número de trocas de ferramentas, do número de instantes de parada para a troca de ferramentas, do tempo de atraso e do tempo referente ao período ocioso dos turnos de produção.In this paper we propose a model for scheduling parts and tools in a flexible manufacturing system composed of one machine. We consider the due dates of the parts to be processed, production periods and the physical capacity constraints of the magazine which stores the tools required for processing the parts. The model considers the problems of part selection, tool loading and part scheduling using a tabu search approach. An initial algorithm is proposed to identify clusters of parts and tools taking into consideration the magazine capacity. The tabu search optimization function indicates some possible optimization policies determined by weighted objective functions. Several tests were conducted to validate the model based on four optimization policies: minimization of the number of tool changes, the number of times the machine is stopped for tool changes, the delay, and the idle periods during production shifts.

O problema de programação de operações em um sistema de produção consiste em determinar a seqüência e o calendário de operações a processar em cada uma das máquinas disponíveis na fábrica, de modo que a duração total de execução da programação seja mínima. As peças são processadas de acordo com roteiros de fabricação fixos e as durações operatórias são conhecidas. Neste artigo, o problema da programação de operações com restrições disjuntivas é estudado mediante duas abordagens: programação inteira e teoria dos grafos. Um programa computacional baseado na teoria dos grafos foi desenvolvido e testado. Esse programa permitiu a resolução eficiente de vários exemplos, apesar do caráter não-polinomial do problema estudado.The job shop scheduling problem consists of determining a sequence of jobs to be processed on each of the available machines such that the schedule time is minimized. The parts are processed in accordance with a prespecified technological ordering and the required processing times of the operations pertaining to each job are known. In this paper we study the job shop scheduling problem in two ways, namely, integer programming and graph theory. A computational program based on graph theory was developed and tested. This program allows us to solve efficiently several examples, despite the non-polynomial nature of the problem studied.

Foi feita uma avaliação da tecnologia de fabricação, por meio de simulação, para aplicações específicas de uma pequena fábrica de compósitos poliméricos. Os objetivos eram: • Avaliar o potencial de uso na otimização de operações existentes ou no planejamento de projetos futuros e de expansões; • Selecionar um software adequado; • Identificar recursos necessários; e • Recomendar um plano de implementação. Deve-se salientar que o escopo da avaliação foi muito específico, visando as necessidades de uma pequena empresa, e que a procura foi limitada a pacotes de software existentes, de baixo custo e fáceis de usar. A simulação foi aplicada a um novo projeto, fabricação e forração de invólucros para pneus e o avêsso de tecidos de assentos para dois modelos de automóvel. O processo 'Structural Reaction Injection Molding' (SRIM) foi usado para a fabricação, e o forro foi aplicado em uma seção de colagem e montagem. Esquemas de movimentação de materiais e capital tinham sido previamente determinados, deixando os modos de operação e as opções de programação das operações como as principais incógnitas do sistema. A simulação dos processos em operação forneceu uma perspectiva dos sistemas, levando a recomendações de estratégias de operações que não eram muito óbvias.An assesment was made of the technology of manufacturing simulation of discrete part manufacturing for specific applications of a small polymer composites company. The objectives were: • Assess potential use for optmizing existing operations or for planning future projects and expansion; • Select suitable software; • Identify needed resources; and • Recommend an implementation plan. It should be emphasized that the scope of the assessment was very specific to a small company's needs and that the search was limited to existing software packages that were easy to use and low in cost. Simulation was applied to a new project, fabrication and carpeting of tire covers and seat backs for two automotive models. The Structural Reaction Injection Molding (SRIM) process was used fopr fabrication and carpet was applied in a bonding and assembly section. Capital and materials handling schemes has been determined previously, leaving operating modes and scheduling options as primary systems unknowns. Simulation of the process in operation provided a systems perspective leading to recommendations of operating strategies that were not obvious.