Assessment of production planning strategies through simulation: A tissue paper mill case study

Abstract

A presente dissertação teve como principal motivação a dificuldade que diversas indústrias de processo têm vindo a sentir na implementação de estratégias adequadas de planeamento de produção. Muita desta dificuldade surge das características próprias deste tipo de sistemas, que por norma produzem em lote ou de forma contínua. Para este projeto, o foco centrou-se na indústria de papel, que tem vindo a sofrer uma redução na produtividade do seu equipamento, derivada da execução de uma elevada variedade de referências em equipamento orientado para elevados volumes (e por isso, especializado). No caso concreto de uma fábrica de papel tissue, esta redução na performance tem incrementado a necessidade de elevados níveis de inventário. Simulação foi aplicada para a análise do processo produtivo desta empresa, que se baseia em três fases distintas de produção (sendo o maior foco as duas últimas, juntamente com o ponto de armazenamento entre elas). Esta fábrica integrada satisfaz procura não só de produto acabado (guardanapos, rolos de cozinha e papel higiénico), mas também de materiais intermédios (jumbo rolls). Através da modelação desta cadeia de produção, os trade-offs do systema foram analisados. De acordo com a análise realizada, os elevados níveis de inventário possuem uma forte relação de interdependência com a produtividade da última fase de produção. De seguida, aplicando esta perceção integrada do sistema geral, foi desenvolvida uma metodologia de planeamento de produção, que visa a redução desta interdependência. A abordagem sugerida baseia-se na melhoria do fluxo de material entre as duas etapas de produção. Por fim, os resultados da metodologia proposta foram discutidos, tendo sido obtido um aumento significativo da produtividade da última etapa de produção do sistema, ainda que em detrimento da satisfação da procura de jumbo rolls.

The motivation for the present thesis is the difficulties that many process industries have encountered in the implementation of adequate production planning strategies. Much of this struggle is related with the characteristics from these sorts of manufacturing systems, which present a batch or continuous production. In this project, the focus was centered in the pulp and paper industry. This sector has been suffering from a reduction in its equipment's productivity, originated by the production of a wide product variety in high-volume-oriented equipment. For the case of a tissue paper mill, this performance decrease has aggravated the requirement for high inventory levels. Simulation was applied in the analysis of the production process of the company, which is composed of three distinct sectors (being the major focus assigned to the last two, along with the intermediate storage unit between them). This integrated facility has to respond to demand from both the finished products (napkins, kitchen rolls and toilet paper) and the intermediate materials (jumbo rolls). By modelling this chain of production, the system's trade-offs were analyzed. According to the analysis performed, the high inventory levels and the productivity at the last stage of production are strongly interdependent. Then, applying this integrated visibility over the general system and aiming at reducing this interdependency, a production planning methodology was developed. The suggested approach is oriented for the improvement of the material flow between the two stages of production. At last, the results from the proposed methodology were discussed. They show that there has been a significant increase in the productivity of the last stage of production, however prejudicing the response capability to the demand of jumbo rolls.