Uma heurística híbrida para o problema de flow shop com bloqueio e minimização do makespan

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Teixeira, Ewerton Victor Paredes da Penha
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
Texto Completo: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/30108
Resumo: Maximizing operational effciency has become a priority for modern companies, driving the need to optimize the production flow, which plays a fundamental role in an organization's ability to meet market demands in an agile and pro table manner. In this regard, enhancing the job sequencing process is essential to increase productivity and reduce waste in a highly competitive market. Within this scope, this work addresses the blocking flow shop scheduling problem with makespan minimization. In this problem, n jobs must be scheduled in an environment of m machines ordered in series, in which all jobs must follow the same processing order. Furthermore, unlike the permutational flow shop problem, the intermediate buffers between these machines are considered zero. Thus, a machine can only release a job to the subsequent machine if this one is not occupied. A hybrid population heuristic that combines a ruin-and-recreate operator with a local search based on Variable Neighborhood Descent which makes use of acceleration methods is proposed to solve the problem. In this sense, a literature method for the insertion neighborhood was adapted for the block insertion and swap neighborhoods. Furthermore, lower bounds for the swap neighborhoods are also proposed with the purpose of avoiding the evaluation of moves that would not lead to an improvement of the current solution. Finally, a tie-breaking criterion and a population diversity control mechanism are employed to prevent the method from getting stuck in local optima. Extensive computational experiments were carried out on 150 benchmark instances, encompassing parameter calibration, evaluation of the tie-breaking criterion, performance of the neighborhood used, and other components of the method, such as the ruin-and-recreate operator and the diversity of the population. In short, the proposed method was able to obtain competitive solutions, with 94.67% being the best or equal to those found in the literature.
id UFPB_f7977912e0ca61e5a627f22b79ebd335
oai_identifier_str oai:repositorio.ufpb.br:123456789/30108
network_acronym_str UFPB
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
repository_id_str
spelling Uma heurística híbrida para o problema de flow shop com bloqueio e minimização do makespanEngenharia elétrica - MaquinariaSequenciamento da produçãoMeta-heurísticaFlow shop com bloqueioElectrical engineering - MachineryProduction schedulingCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAOMaximizing operational effciency has become a priority for modern companies, driving the need to optimize the production flow, which plays a fundamental role in an organization's ability to meet market demands in an agile and pro table manner. In this regard, enhancing the job sequencing process is essential to increase productivity and reduce waste in a highly competitive market. Within this scope, this work addresses the blocking flow shop scheduling problem with makespan minimization. In this problem, n jobs must be scheduled in an environment of m machines ordered in series, in which all jobs must follow the same processing order. Furthermore, unlike the permutational flow shop problem, the intermediate buffers between these machines are considered zero. Thus, a machine can only release a job to the subsequent machine if this one is not occupied. A hybrid population heuristic that combines a ruin-and-recreate operator with a local search based on Variable Neighborhood Descent which makes use of acceleration methods is proposed to solve the problem. In this sense, a literature method for the insertion neighborhood was adapted for the block insertion and swap neighborhoods. Furthermore, lower bounds for the swap neighborhoods are also proposed with the purpose of avoiding the evaluation of moves that would not lead to an improvement of the current solution. Finally, a tie-breaking criterion and a population diversity control mechanism are employed to prevent the method from getting stuck in local optima. Extensive computational experiments were carried out on 150 benchmark instances, encompassing parameter calibration, evaluation of the tie-breaking criterion, performance of the neighborhood used, and other components of the method, such as the ruin-and-recreate operator and the diversity of the population. In short, the proposed method was able to obtain competitive solutions, with 94.67% being the best or equal to those found in the literature.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESA maximização da eficiência operacional tem se tornado uma prioridade para as em- presas modernas, impulsionando a necessidade de otimizar o fluxo de produção, que de- sempenha um papel fundamental na capacidade de uma organização atender às demandas do mercado de forma ágil e rentável. Nesse sentido, aperfeiçoar o processo de sequencia- mento de tarefas é essencial para aumentar a produtividade e reduzir desperdícios em um mercado altamente competitivo. Dentro deste escopo, este trabalho aborda o problema de flow shop com bloqueio para minimização do makespan. Nesse problema, n tarefas preci- sam ser escalonadas em um ambiente de m máquinas ordenadas em série, em que todas as tarefas devem seguir a mesma ordem de processamento. Além disso, diferentemente do problema de flow shop permutacional, o estoque intermediário entre estas máquinas é considerado nulo. Assim, uma máquina só poderá liberar uma tarefa para a máquina subsquente caso esta não esteja ocupada. É proposta uma heurística populacional híbrida que combina um operador ruin-and-recreate com uma busca local baseada em Variable Neighborhood Descent, que faz uso de métodos de aceleração da busca. Nesta aceleração, um método da literatura para a vizinhança insertion foi adaptado para vizinhanças do tipo block insertion e swap. Ainda, limitantes inferiores para a vizinhança swap também são propostos e possuem como objetivo evitar a avaliação de movimentos que não leva- riam a melhora da solução corrente. Por fim, um critério de desempate e um mecanismo de controle de diversidade da população são empregados para evitar que o método fique preso em ótimos locais. Extensos experimentos computacionais foram realizados em 150 instâncias de benchmark, englobando a calibragem de parâmetros, avaliação do critério de desempate, desempenho das vizinhanças empregadas e demais componentes do método, como o operador ruin-and-recreate e a diversidade da população. Em suma, o método proposto foi capaz de obter soluções competitivas, sendo 94,67% delas melhores ou iguais as encontradas na literatura.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia de ProduçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Produção e SistemaUFPBSubramanian, Anandhttp://lattes.cnpq.br/2752210156480636Kramer, Hugo Harry Frederico Ribeirohttp://lattes.cnpq.br/6745664998257310Teixeira, Ewerton Victor Paredes da Penha2024-04-24T10:45:05Z2023-09-182024-04-24T10:45:05Z2023-08-31info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/30108porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2024-04-25T06:10:38Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/30108Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2024-04-25T06:10:38Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
dc.title.none.fl_str_mv Uma heurística híbrida para o problema de flow shop com bloqueio e minimização do makespan
title Uma heurística híbrida para o problema de flow shop com bloqueio e minimização do makespan
spellingShingle Uma heurística híbrida para o problema de flow shop com bloqueio e minimização do makespan
Teixeira, Ewerton Victor Paredes da Penha
Engenharia elétrica - Maquinaria
Sequenciamento da produção
Meta-heurística
Flow shop com bloqueio
Electrical engineering - Machinery
Production scheduling
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO
title_short Uma heurística híbrida para o problema de flow shop com bloqueio e minimização do makespan
title_full Uma heurística híbrida para o problema de flow shop com bloqueio e minimização do makespan
title_fullStr Uma heurística híbrida para o problema de flow shop com bloqueio e minimização do makespan
title_full_unstemmed Uma heurística híbrida para o problema de flow shop com bloqueio e minimização do makespan
title_sort Uma heurística híbrida para o problema de flow shop com bloqueio e minimização do makespan
author Teixeira, Ewerton Victor Paredes da Penha
author_facet Teixeira, Ewerton Victor Paredes da Penha
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Subramanian, Anand
http://lattes.cnpq.br/2752210156480636
Kramer, Hugo Harry Frederico Ribeiro
http://lattes.cnpq.br/6745664998257310
dc.contributor.author.fl_str_mv Teixeira, Ewerton Victor Paredes da Penha
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia elétrica - Maquinaria
Sequenciamento da produção
Meta-heurística
Flow shop com bloqueio
Electrical engineering - Machinery
Production scheduling
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO
topic Engenharia elétrica - Maquinaria
Sequenciamento da produção
Meta-heurística
Flow shop com bloqueio
Electrical engineering - Machinery
Production scheduling
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO
description Maximizing operational effciency has become a priority for modern companies, driving the need to optimize the production flow, which plays a fundamental role in an organization's ability to meet market demands in an agile and pro table manner. In this regard, enhancing the job sequencing process is essential to increase productivity and reduce waste in a highly competitive market. Within this scope, this work addresses the blocking flow shop scheduling problem with makespan minimization. In this problem, n jobs must be scheduled in an environment of m machines ordered in series, in which all jobs must follow the same processing order. Furthermore, unlike the permutational flow shop problem, the intermediate buffers between these machines are considered zero. Thus, a machine can only release a job to the subsequent machine if this one is not occupied. A hybrid population heuristic that combines a ruin-and-recreate operator with a local search based on Variable Neighborhood Descent which makes use of acceleration methods is proposed to solve the problem. In this sense, a literature method for the insertion neighborhood was adapted for the block insertion and swap neighborhoods. Furthermore, lower bounds for the swap neighborhoods are also proposed with the purpose of avoiding the evaluation of moves that would not lead to an improvement of the current solution. Finally, a tie-breaking criterion and a population diversity control mechanism are employed to prevent the method from getting stuck in local optima. Extensive computational experiments were carried out on 150 benchmark instances, encompassing parameter calibration, evaluation of the tie-breaking criterion, performance of the neighborhood used, and other components of the method, such as the ruin-and-recreate operator and the diversity of the population. In short, the proposed method was able to obtain competitive solutions, with 94.67% being the best or equal to those found in the literature.
publishDate 2023
dc.date.none.fl_str_mv 2023-09-18
2023-08-31
2024-04-24T10:45:05Z
2024-04-24T10:45:05Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/30108
url https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/30108
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Engenharia de Produção
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção e Sistema
UFPB
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Engenharia de Produção
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção e Sistema
UFPB
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
instname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
instacron:UFPB
instname_str Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
instacron_str UFPB
institution UFPB
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
repository.mail.fl_str_mv diretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.br
_version_ 1801843027498500096