Heurística baseada em PLIM para o sequenciamento de operações de usinagem em máquinas CNC tipo pórtico

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Antunes, Tobias Antonio Webber
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
dARK ID: ark:/26339/0013000001k0m
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Engenharia de Produção
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção
Centro de Tecnologia
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/21039
Resumo: This work presents a heuristic procedure based on Mixed-Integer Linear Programming, whose objective is to solve a problem of sequencing milling operations performed on gantry computer numerical control machines, to minimize the non-productive time, called auxiliary time. The machine represented in the problem has a magazine that contains multiple tools, wich do drilling and finishing operations that obey precedence constraints. The problem described is similar to Traveling Salesman Problem with Precedence Constraints, since it is not possible to supress any operation neither execute them randomly. The lack of strategies that combine exact and heuristic - called matheuristics - methods and the impossibility of solving models available in the specialized literature justified this dissertation’s elaboration. The developed method uses two commercial mathematical programming solvers and has two distinct phases: in the first phase, a pre-processing procedure is executed by separating the problem, in which each possible path for any tool is calculated to complete the set operations assigned to it. In the second phase, a mathematical model selects one path for each tool and concatenates them, respecting the precedence constraints related to holes specifications, to give a complete solution to the operations sequencing problem. The computational results obtained show that the proposed method is more efficient than the algorithm used for comparison, obtaining better results for the instance tested with considerably less computational effort. Also, it was possible to proove the solution optimality for the instance used in the comparison.
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The problem described is similar to Traveling Salesman Problem with Precedence Constraints, since it is not possible to supress any operation neither execute them randomly. The lack of strategies that combine exact and heuristic - called matheuristics - methods and the impossibility of solving models available in the specialized literature justified this dissertation’s elaboration. The developed method uses two commercial mathematical programming solvers and has two distinct phases: in the first phase, a pre-processing procedure is executed by separating the problem, in which each possible path for any tool is calculated to complete the set operations assigned to it. In the second phase, a mathematical model selects one path for each tool and concatenates them, respecting the precedence constraints related to holes specifications, to give a complete solution to the operations sequencing problem. The computational results obtained show that the proposed method is more efficient than the algorithm used for comparison, obtaining better results for the instance tested with considerably less computational effort. Also, it was possible to proove the solution optimality for the instance used in the comparison.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESEste trabalho apresenta uma heurística baseada em Programação Linear Inteira Mista, cujo objetivo é resolver um problema de sequenciamento de operações de usinagem realizado em máquinas de controle numérico computadorizado do tipo pórtico, de modo a minimizar o tempo não-produtivo, chamado tempo auxiliar. A máquina representada no problema possui um magazine que contém múltiplas ferramentas, as quais realizam operações de furação e acabamento que obedecem restrições de precedência. O problema de sequenciamento de operações descrito possui estrutura similar ao Problema do Caixeiro-Viajante com Restrições de Precedência, uma vez que não é possível suprimir nenhuma operação de qualquer furo e tampouco executá-las desordenadamente. A escassez de estratégias de resolução que combinam métodos exatos e heurísticos - chamadas matheuristics - e a inviabilidade de resolução de modelos disponíveis na literatura especializada fundamentou a elaboração desta dissertação. O método desenvolvido utiliza dois resolvedores comerciais de programação matemática e possui duas fases distintas: na primeira fase é executado um procedimento de pré-processamento por meio da separação do problema, na qual são calculadas as trajetórias que cada ferramenta pode executar a fim de completar as operações a ela designadas, variando o local onde a trajetória inicia e finaliza. Na segunda fase, um modelo matemático seleciona uma trajetória para cada ferramenta e as concatena, respeitando as restrições de precedência derivadas das especificações dos furos, para fornecer uma solução completa para o sequenciamento de operações. Os resultados computacionais obtidos mostram que o método proposto é mais eficiente que o algoritmo da literatura utilizado para comparação, obtendo melhores resultados para a instância testada em tempo computacional consideravelmente menor. Ainda, considerando características específicas do problema estudado, foi possível provar a otimalidade da solução da instância utilizada para comparação. Palavras-chave: Sequenciamento. Problema do Caixeiro-Viajante com Restrições de Precedência. Heurística.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia de ProduçãoUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de ProduçãoCentro de TecnologiaAraújo, Olinto César Bassi dehttp://lattes.cnpq.br/3250263200794986Dhein, GuilhermeDorneles, Árton PereiraAntunes, Tobias Antonio Webber2021-06-02T00:19:06Z2021-06-02T00:19:06Z2020-07-20info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/21039ark:/26339/0013000001k0mporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2021-06-02T06:01:33Zoai:repositorio.ufsm.br:1/21039Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2021-06-02T06:01:33Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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