Decision Support System for Production Planning from a Sustainability Perspective

Abstract

Manufacturing enterprises supply our global demand for products, creating economic value. Moreover, they are also responsible for several environmental and social impacts, e.g., green-house gases, waste, and poor working conditions. These impacts cause climate change, air and sea pollution, and social inequality, which are a few examples of current challenges for global sustainability strategies. However, researchers have widely addressed these impacts and warned politicians and society about the risk of the collapse of ecosystems. Despite these warnings, manufacturing enterprises still have difficulties improving the sustainability of their production processes. Therefore, new technologies are required to support enterprises and help determine their production processes’ sustainability status by considering multiple aspects (economic, environmental, and social). Moreover, advice should be given on how the identified issues can be avoided, reduced, or compensated for future production activities. This research presents a fuzzy decision support system and an experimental study for sustainability-based production planning. For this approach, systematic literature reviews were made, analysing concept methods for sustainability-based production management and planning. The results show, among other things, that current methods for sustainability-production planning are focused on single aspects of sustainability (e.g., energy or waste planning). Therefore, a fuzzy decision support system was developed that simultaneously evaluates social, environmental, and economic aspects. The decision support system's model identifies the most significant opportunities to improve the production program's sustainability and gives recommendations on how to change it. The decision support system was tested and validated in an experimental study in the production planning laboratory at Emden University of Applied Sciences. The study results discuss problems, needs, and challenges affecting sustainability-based production planning. Moreover, opportunities for future research were identified based on the limitations of the experimental study.

As empresas transformadoras satisfazem a procura global de produtos, criando valor económico. No entanto, também são responsáveis por vários impactos ambientais e sociais, por exemplo, gases de efeito estufa, resíduos e más condições de trabalho. Estes impactos originam alterações climáticas, poluição do ar e do mar e desigualdade social, que constituem alguns exemplos dos desafios que se colocam atualmente às estratégias globais de sustentabilidade. De notar que os investigadores têm abordado amplamente estes impactos e alertado os políticos e a sociedade sobre o risco do colapso dos ecossistemas. Apesar destes alertas, as empresas transformadoras ainda têm dificuldades em melhorar a sustentabilidade dos seus processos produtivos. Como tal, são necessárias novas tecnologias para apoiar as empresas, ajudando a caracterizar o estado de sustentabilidade dos seus processos de produção, considerando múltiplos fatores (económicos, ambientais e sociais). Além disso, devem ser dados conselhos sobre o modo como os problemas identificados podem ser evitados, reduzidos ou compensados em atividades de produção futuras. A investigação realizada contribuiu para o desenvolvimento de um sistema de apoio à decisão difuso, aplicado a um estudo de caso de planeamento da produção baseado na sustentabilidade. Para o efeito, foram conduzidas revisões sistemáticas da literatura, analisando os conceitos associados aos métodos para gestão e planeamento da produção baseado na sustentabilidade. Os resultados revelam, entre outras conclusões, que os métodos atuais para o planeamento da produção sustentável estão focados em fatores isolados de sustentabilidade (e.g., planeamento energético ou de resíduos). Perante este contexto, foi desenvolvido um sistema de apoio à decisão difuso, que avalia simultaneamente fatores sociais, ambientais e económicos. O modelo do sistema de apoio à decisão identifica as oportunidades mais significativas para melhorar a sustentabilidade do programa de produção e fornece recomendações sobre o modo como este pode ser alterado. O sistema de apoio à decisão foi testado e validado num estudo de caso simulado no laboratório de planeamento da produção na Universidade de Ciências Aplicadas de Emden. Os resultados do estudo de caso permitiram analisar os problemas, necessidades e desafios que afetam o planeamento da produção baseado na sustentabilidade. Complementarmente, foram identificadas oportunidades de investigação futuras, considerando as limitações do estudo de caso realizado.