Modelo exato para otimização do problema do sequenciamento para produção multi-estágio e tarefas em máquinas paralelas considerando tempo setup : estudo de caso do beneficiamento de rochas ornamentais

Abstract

A dissertação aborda o problema de sequenciamento de tarefas em ambientes de produção multiestágio com máquinas paralelas, considerando tempos de setup dependentes da sequência, um tema relevante para a indústria de beneficiamento de rochas ornamentais, setor estratégico para a economia brasileira e especialmente do Espírito Santo que enfrenta desafios como a otimização de processos produtivos, a redução de custos operacionais e o aumento da competitividade no mercado global. Para enfrentar tais desafios, foi desenvolvido um modelo de programação linear inteira (ILP) que integra aspectos de problemas de roteamento de veículos e sequenciamento de tarefas, com o objetivo de minimizar o tempo total necessário para completar o processamento, otimizando o fluxo de atendimento dos blocos de rochas entre as máquinas, desde um nó inicial até um nó final, respeitando as especificidades do processo produtivo. Aplicada a três grupos de dados simulados, representando cenários hipotéticos de uma planta de beneficiamento de rochas ornamentais, a metodologia demonstrou eficácia na redução dos tempos de produção para um único dia de planejamento, no aumento da eficiência na utilização de recursos e no fornecimento de subsídios para análises futuras voltadas à modernização do parque industrial. O trabalho oferece contribuições teóricas, ao propor uma solução exata para um problema de otimização complexo, e práticas, ao demonstrar a viabilidade de sua aplicação em contextos industriais reais, reforçando a importância de técnicas de otimização para melhorar a produtividade e a competitividade de setores industriais estratégicos como o de rochas ornamentais.

ABSTRACT The dissertation addresses the task sequencing problem in multi-stage production environments with parallel machines, considering sequence-dependent setup times, a topic relevant to the ornamental stone processing industry, a strategic sector for the Brazilian economy, particularly in Espírito Santo, which faces challenges such as optimizing production processes, reducing operational costs, and increasing competitiveness in the global market. To tackle these challenges, an integer linear programming (ILP) model was developed, integrating aspects of vehicle routing and task sequencing problems, aiming to minimize the total time required to complete processing by optimizing the flow of stone blocks between machines, from an initial node to a final node, while respecting the specificities of the production process. Applied to three groups of simulated data representing hypothetical scenarios of an ornamental stone processing plant, the methodology proved effective in reducing production times for a single planning day, improving resource utilization efficiency, and providing insights for future analyses aimed at modernizing the industrial facilities. The study offers theoretical contributions by proposing an exact solution for a complex optimization problem and practical contributions by demonstrating the feasibility of its application in real industrial contexts, reinforcing the importance of optimization techniques to enhance productivity and competitiveness in strategic industrial sectors such as ornamental stones. Keywords: Integer Linear Programming. Job Shop Scheduling. Ornamental stone.