Implementação e analise de um modelo baseado na discretização uniforme do tempo para a programação de produção de plantas em batelada com operacao ciclica

Com a modernização da máquina produtiva, a aplicação de otimização de processos, a adoção de metodologias para o aumento da produtividade, controle de processos e Planejamento de Produção são essenciais para qualquer indústria que busca sua sobrevivência em um mercado, que em tempos de "globalização", se torna cada vez mais competitivo. O panorama econômico mundial relacionado às perspectivas de um mercado cada vez mais exigente justificam a elaboração e implementação de sistemas que executem estratégias eficientes de controle e programação de produção, visando com isso alcançar as metas estipuladas pela organização, de modo menos oneroso. Tais sistemas não devem levar em conta somente os dados operacionais da planta mas principalmente parâmetros de mercado, assim como flutuações na demanda, ocasionada, por exemplo, devido à mudança de hábito dos consumidores. No que se refere às plantas que operam em modo batelada, as quais são projetadas em sua grande maioria para marmiaturar diversos produtos, é indispensável a adoção de técnicas de programação de produção para se obter um plano ótimo de manufetura, o qual venha minimizar os custos direta ou indiretamente (como por exemplo é o caso da redução de ociosidade dos equipamentos da planta). Para uma produção económica ou uso eficiente da planta, não é suficiente defirtír as quantidades a serem produzidas de cada produto. Este é um processo que exige a análise de diversos fatores que influenciam o desenvolvimento das operações, assim como: disponibilidade de matéria-prima, plano de manutenção de equipamentos, armazenagem intermediária, estocagem de produtos finais, limitação de mão-de-obra e de utilidades. A análise criteriosa destes fatores com o objetivo de determinar um plano de produção capaz de atender os objetivos económicos e operacionais de uma planta é chamado de Planejamento e Programação da Produção. Nos últimos anos a atividade de Programação de Produção tem recebido bastante atenção por parte de diversos setores industriais, isto faz com que análise e estudo de metodologias que diminuam a complexidade de solução destes problemas seja objetivo constante dos pesquisadores que atuam nesta área Neste trabalho o objetivo é analisar o problema do Planejamento e Programação da Produção em unidades flexíveis submetidas a mu regime de operação cíclica. Este regime de operação é geralmente utilizado naqueles casos em que a demanda de produtos apresenta um perfil bem definido, permitindo que o Programa de Produção possa ser definido para um período relativamente longo de tempo. Em oposição a este tipo de operação, têm-se a operação governada por pedidos de clientes que constitui o chamado problema de curto prazo (Short Term Scheduling). O objetivo neste trabalho é implementar uma abordagem em nível único proposta por (Pagageorgiou e Pantelides, l995), aplicá-la a um exemplo e explorar as principais dificuldades encontradas na utilização de tal abordagem Será também apresentada uma breve comparação com a Abordagem proposta por Mauderli e Rippin de resultados obtidos por outros trabalhos. Na Abordagem em nível único, em oposição a outras abordagens, os autores propõe uma estratégia capaz de permitir grande flexibilidade de utilização de equipamentos, permitindo seu compartilhamento entre as rotas de diferentes produtos durante o ciclo de produção. Para permitir uma melhor compreensão da formulação, é também apresentada a estratégia de decomposição proposta por Rippin, a qual é, em termos operacionais, mais restritiva do que a proposta por Papageorgiou e PanteHdes. O objetivo é mostrar que, embora haja uma inegável flexibilidade na formulação proposta, seu uso real é de aplicação restrita pois a dimensão do problema é proibitiva. Isto mostra que a solução destes problemas ainda exige estratégias de decomposição ou pelo menos a combinação de heurísticas que reduzam a dimensão final do problemaBecause of the increasing competition, optimization tools are becoming more and more necessary, specially those concerning to Production Planning and Scheduling. They are used not just to give solutions to a real problem, but mainly as a way to create and evaluate different production scenarios, generated from disturbances as for example, prices modifications, demand fluctuations etc. la the case of batch chemical process, there are at least two different operation patterns: i) production subject to orders and ii) cyclic operation, fn the first case, planning and scheduling are in general performed sequentially. That is, at the planning level some economical decisions as well as operational decisions are taken, and the scheduling level is intended to perform Just the allocation decision. The main reason to solve the problem in two steps is because the customer orders arrive dynamically, and the demand profile is not well known in advance. In the case that the demand profile is well established, or at least is subject to minor changes, the main production policy is to produce to stock. In this case the plant is operated in a cyclic way, and the most important objectives, besides meeting the demand, is to minimizing inventory and operating costs. In this work the objective is to analyze the Production Planning and Scheduling Problem in flexible units submitted to cyclic operating, and the implementation of a one level approach proposed by (Pagageorgiou and Pantelides, 1995). Some comparison are also made with the decomposition approach proposed by Rippin. The main differences between those two approachs relies on the way the campaigns are selected In the first case, the campaigns are selectedtaking into account the required production level, and in the second case the campaigns are selected based only on productivity measures. The objective is to show that, although there is m undeniable flexibility in the formulation, its real use is of restricted application because the problem dimension and computation time are prohibitives. The main conclusion is that decomposition strategies or heuristics combination exploring: the problem structure are still necessary to reduce the problem dimension to a manageable siz