Material flow analysis and human resources allocation regarding heavy weight lifting: A case study from a gas bottle preparation unit

Abstract

Este documento reporta o trabalho de consultadoria levado a cabo durante um estágio não residente, realizado numa unidade de preparação de garrafas de gás chamada Air Liquide, em França, relativo a múltiplos aspetos do seu processo produtivo. O fluxo de materiais foi simulado, seguido dum estudo da alocação dos funcionários de acordo com a movimentação de cargas pesadas, de uma análise de diferentes cenários produtivos e de propostas de layout.Para simular o processo industrial, recorreu-se à técnica de Simulação por Eventos Discretos, que permitiu recolher valiosas informações acerca da performance dos equipamentos, processos e da fábrica como um todo. Relativamente à alocação dos colaboradores foram utilizadas técnicas como Formulação Matemática, Heurísticas Construtivas e Algoritmos Genéticos, no sentido de equilibrar o levantamento de pesos. Para avaliar os diferentes cenários produtivos, o modelo de simulação e as heurísticas referidas anteriormente foram utilizados para obter indicadores de comparação. Por fim, foram propostos diferentes Layouts com o objetivo de diminuir a distância que as garrafas percorrem desde o momento que entram nas instalações até ao momento da sua saída.Com estas metodologias, demonstrou-se, por exemplo, que o equilibro de pesos levantados pelos diferentes colaboradores pode melhorar em até 85%, e que a distância percorrida por cada garrafa pode diminuir em 25%, comparando com os valores atuais. Foram também identificadas oportunidades de trabalho futuro, abrindo portas para novas investigações ou estudos mais específicos sobre os tópicos abordados.

Abstract in English:This thesis reports the consulting work carried out during an externship on a gas bottle preparation unit of Air Liquide, in France, regarding multiple aspects of their production process. The whole material flow was modeled, then a study on the allocation of workers regarding weight lifting was made, followed by an investigation of different production scenarios and layout proposals.To model the industrial process, Discrete Event Simulation was used, retrieving valuable information about the performance of their equipment, processes, and the factory as a whole. Concerning the allocation of workers: Mathematical Formulation, Constructive Heuristics and Genetic Algorithms were implemented, with the purpose of balancing the weight lifted by different workers. To evaluate different Production Scenarios, the simulation model and the heuristics developed before were used to get comparison indicators. At last, different Layout proposals were selected aiming the decrease on the distance that bottles go through from the moment they enter the system until they leave the facility.With the methodology described above, results showed that the balance between the weights lifted by different workers can be improved up to 85%, and the distance that each bottle go through can be decreased up to 25%, comparing to the current situation. Opportunities for future work were also identified, opening doors to new investigations and further studies on the subjects here discussed.