Algoritmos de Escalonamento do Preactor. Algoritmos de Escalonamento do Preactor. INESC Porto Unidade de Engenharia de Sistemas de Produção

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1 Algoritmos de Escalonamento do Preactor INESC Porto Unidade de Engenharia de Sistemas de Produção

2 Identificação do Documento: Código do Documento Nome do Documento Nome do Ficheiro RI.03 Algoritmos de escalonamento do Preactor Algoritmos de escalonamento do Preactor.doc Data de Conclusão 22. Abril Versão Autor (es) Âmbito v.1.1 Ana Sofia de Castro Dias Desenvolvimento de um modelo avançado de planeamento de produção Revisão Controlo das Versões: Versão Data Motivo /04/2004 Criação do documento /04/2004 Actualização do documento INESC Porto Unidade de Engenharia de Sistemas de Produção Pág.2 de 14

3 Os problemas de job shop scheduling (escalonamento) são, na maioria das vezes, problemas NP-difíceis (enumeração explícita ou implícita de todas as alternativas possíveis de modo a garantir uma solução óptima). Assim, algoritmos de optimização são computacionalmente viáveis quando aplicados a problemas reais pequenos, com objectivos limitados. Para problemas reais, normalmente utilizam-se métodos heurísticos, dos quais resultam soluções próximas da solução óptima, com tempos computacionais aceitáveis. Devido ao elevado número de variáveis envolvidas no processo e à complexidade do problema de escalonamento, torna-se difícil ou até impossível modelar todas as soluções possíveis. Além disso, o tempo de resposta dos sistemas computacionais aumenta consideravelmente em função do número de variáveis, tornando impraticável a obtenção de soluções óptimas em tempos considerados admissíveis. Esta abordagem tende a ser aplicada em problemas específicos, onde pode ser reduzida a complexidade. Os métodos heurísticos, que consistem em algoritmos de escalonamento, permitem resolver problemas complexos em tempos aceitáveis, resultando uma solução próxima da óptima. Estes métodos funcionam com base em regras pré-definidas, que permitem ordenar por ordem de prioridade as operações a realizar, de forma a optimizar o processo de produção. Os sistemas APS (Advanced Planning and Scheduling ou Advanced Planning Systems) compreendem essencialmente, ferramentas sob a forma de sistemas de apoio à decisão para o planeamento operacional e táctico. Destacam-se como principais funcionalidades destes sistemas a calendarização da produção, a avaliação da capacidade produtiva (baseada em algoritmos genéticos, por exemplo) e a negociação de encomendas em tempo real. O Preactor APS possui técnicas de escalonamento que permitem seleccionar algoritmos existentes ou criar algoritmos próprios. Através destes algoritmos, cada ordem de fabrico é escalonada em sequência utilizando critérios como data de entrega, prioridade, etc. enquanto as operações são escalonadas seguindo critérios de escalonamento para a frente (forward), para trás (backward) ou no modo bidireccional, descritos à frente. Através de algoritmos de escalonamento baseados em heurísticas, pretende-se determinar a melhor sequência das operações de forma a maximizar/minimizar objectivos tais como tempos de processamento, de preparação, etc. tendo em conta as informações relativas aos recursos e aos produtos. INESC Porto Unidade de Engenharia de Sistemas de Produção Pág.3 de 14

4 Adicionalmente, todos os algoritmos apresentados podem ser conjugados com critérios como prioridade, prazo de entrega ou ordem de chegada da encomenda. INESC Porto Unidade de Engenharia de Sistemas de Produção Pág.4 de 14

5 APS Forward O algoritmo de escalonamento forward, afecta as operações aos recursos a partir do momento em que estes estão disponíveis, seguindo a sequência definida na ordem de fabrico. INESC Porto Unidade de Engenharia de Sistemas de Produção Pág.5 de 14

6 APS Backward Através deste algoritmo, o escalomento é realizado a partir da data de entrega da encomenda, ou seja, a última operação é alocada de forma a ser possível estar pronta na data definida e as operações anteriores são escalonadas para trás de modo a que este objectivo seja alcançado. INESC Porto Unidade de Engenharia de Sistemas de Produção Pág.6 de 14

7 APS Bottleneck Este algoritmo é baseado na filosofia da Theory of Constrains (TOC). O escalonamento é feito a partir da caracterização de um recurso/grupo de recursos, dada pelo utilizador, como sendo um recurso ou grupo de recursos bottleneck. Cada encomenda é escalonada para trás a partir da data de entrega respectiva. Todas as operações afectadas a um recurso bottleneck são equilibradas pelo Bottleneck Buffer time (definido em cada recurso, na base de dados), que é programado de forma a dar uma certa folga para que quaisquer atrasos nas operações antes do recurso bottleneck não resultem em falhas de produção (inexistência de operações a realizar). Então, o Preactor detecta se alguma operação daquela ordem de fabrico deverá começar a ser realizada antes do tempo. Se isso acontecer, essas operações são re-escalonadas para a frente usando o bottleneck buffer. Neste caso, o delivery buffer pode ser utilizado e a indicação de Em risco ou Atrasado é activada. Neste exemplo, o recurso escolhido como bottleneck foi o Drill. Nota: Este diagrama não foi realizado a partir modelo utilizado para a representação dos outros exemplos incluidos neste documento. INESC Porto Unidade de Engenharia de Sistemas de Produção Pág.7 de 14

8 APS Dynamic Bottleneck O algoritmo de bottleneck dinâmico é uma melhoria do algoritmo de escalonamento bottleneck clássico, visto anteriormente. Trata-se de um algoritmo a partir do qual o recurso bottleneck varia em função produto que é escalonado. Em alternativa a fazer um pré-estudo das ordens de fabrico para determinar um único recurso bottleneck, o algoritmo de bottleneck dinâmico determina o recurso bottleneck para cada produto. Operações a montante do bottleneck são sequeciadas para trás introduzindo um buffer como acontece no algoritmo de escalonamento bottleneck clássico. INESC Porto Unidade de Engenharia de Sistemas de Produção Pág.8 de 14

9 APS Minimize WIP Forward Este algoritmo afecta as operações para a frente no tempo, a partir do momento em que é realizado o escalonamento do modo a minimizar o work-inprocess. Bloqueia a primeira operação (com data de entrega mais próxima) e realiza o escalonamento para a frente em relação à mesma. INESC Porto Unidade de Engenharia de Sistemas de Produção Pág.9 de 14

10 APS Minimize WIP Backward O algoritmo de minimização de work-in-process para trás faz a afectação das operações a partir da sua due date. Bloqueia a última operação (com data de entrega mais afastada) e realiza o sequenciamento para trás a partir dessa operação. INESC Porto Unidade de Engenharia de Sistemas de Produção Pág.10 de 14

11 APS Parallel Loading Algoritmo em que à medida que os recursos ficam livres, as operações são seleccionadas das filas de espera e alocadas no recurso respectivo. Neste caso, as operações seleccionadas não são escolhidas em conjunto tendo em conta a ordem de fabrico, mas sim individualmente. Ou seja, primeiro são escalonadas as primeiras operações de todas as ordens de fabrico, depois as segundas operações e assim sucessivamente. Nota: A encomenda A006 está atrasada. INESC Porto Unidade de Engenharia de Sistemas de Produção Pág.11 de 14

12 Product Specific Os algoritmos de escalonamento podem ser globais (abrangem todas as operações), ou podem ser específicos para cada recurso / produto. Esta é a situação apresentada neste caso. Para cada produto, as operações associadas são programadas recorrendo ao algoritmo que lhe é designado. É de salientar o facto de que um produto pode estar associado a mais do que uma encomenda. INESC Porto Unidade de Engenharia de Sistemas de Produção Pág.12 de 14

13 APS Preferred Sequence Através deste algoritmo, é possível selecionar o critério através do qual, o sequenciamento será efectuado. Esses critérios podem ser: atributos associados aos produtos, tempo de preparação, tempo de processamento, etc. Este algoritmo organiza todas as operações numa fila de espera e aplica o critério escolhido. INESC Porto Unidade de Engenharia de Sistemas de Produção Pág.13 de 14

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