Robust scheduling in the re-manufacturing of turbine blades : a CVaR-based approach

In the last decade, the increasing relevance gained by circular economy has forced capital-intensive companies to re-design the way they create value, moving towards a closed-loop production system where manufacturing and re-manufacturing processes must be integrated. However, due to the complex structure of high-value density products, synchronizing repairing and production flows requires a huge scheduling effort, which is affected by the uncertainty of re-manufacturing process. For this reason, a robust approach is fundamental to promptly react against unexpected events, accounting for stochastic products’ conditions. In this thesis, a risk-averse criterion, based on CVaR minimization, has been proposed to efficiently schedule the re-manufacturing of turbine blades through electrical discharge machining. Our work is resumed through a scenario-based MILP formulation, addressing parallel machine job insertion problem under rush orders, which is tested through multiple simulations on a real industrial case, partnered by Ansaldo Energia.

Nell'ultimo decennio, la crescente rilevanza acquisita dall'economia circolare ha costretto le aziende ad alta densità di capitale a riprogettare il loro modo di generare valore, orientandosi verso un sistema produttivo a ciclo chiuso in cui i processi di produzione e di ricondizionamento devono essere integrati. Tuttavia, a causa della complessa struttura dei prodotti ad alto valore specifico, la sincronizzazione dei flussi di riparazione e produzione richiede un rilevante sforzo di pianificazione, ostacolato dall'incertezza associata al processo di ricondizionamento. Per questo motivo, un approccio robusto è fondamentale per reagire tempestivamente a eventi imprevisti, tenendo conto delle incerte condizioni dei prodotti da riparare. In questa tesi, è stato proposto un criterio di pianificazione avverso al rischio, basato sulla minimizzazione del CVaR, per programmare il processo di rilavorazione delle palette di turbina attraverso elettroerosione. Il nostro lavoro propone una formulazione MILP a scenari, che affronta il problema di inserimento lotti su macchine parallele considerando ordini di punta, la cui performance è stata testata tramite un caso industriale in collaborazione con Ansaldo Energia.