TESIS DOCTORAL - Metodologías Eficientes para la Programación Global de Operaciones en Plantas Batch Multiproducto con Restricciones de Recursos

MARCHETTI, PABLO ANDRÉS

El autor

Lugar: Santa Fe; Año: 2009 p. 300

978-987-05-7964-9

En las últimas décadas, debido a los continuos avances tecnológicos y al surgimiento de un mercado altamente globalizado, caracterizado por constantes demandas de nuevos productos y mayores requisitos en la satisfacción del cliente, las compañías industriales se han visto obligadas a desarrollar nuevas herramientas computacionales y adaptar sus procesos para ser más competitivas. En este escenario, las actividades de planificación, entre las que se incluye la programación de la producción a corto plazo, adquieren una relevancia singular. En particular, la rentabilidad obtenida en la operación de una planta industrial está estrechamente vinculada a la eficiente utilización de los recursos de producción disponibles.Esta tesis presenta una nueva serie de metodologías para la generación eficiente del programa de operaciones de corto plazo en plantas industriales discontinuas multiproducto. Las metodologías presentadas están basadas en la formulación y resolución computacional de modelos matemáticos mixto-entero lineales, definidos en términos de ecuaciones y desigualdades que relacionan variables continuas o de tipo binario. Se abordan distintos aspectos relevantes del problema tales como: restricciones operativas, limitaciones en las interconexiones disponibles entre equipos de procesamiento, restricciones tecnológicas para la fabricación de intermediarios, tiempos de transición y limpieza dependientes de la secuencia de procesamiento y del equipo asignado, disponibilidad limitada de mano de obra y servicios, fechas de entrega diferentes por orden de venta, entre otros. Además, es posible aplicar distintos criterios de evaluación o medidas de eficiencia para determinar la calidad del programa de operaciones resultante.Teniendo en cuenta la naturaleza combinatoria del problema, las formulaciones presentadas apuntan a obtener desempeños competitivos en cuanto al tiempo necesario para su resolución computacional, mediante la reducción del número de alternativas que debe explorar el método de solución de tipo ?branch-and-cut? utilizado. Se presentan, en primer lugar, técnicas tendientes a lograr una representación más ajustada de la región factible, mediante la incorporación de restricciones de corte que reducen el espacio de búsqueda incorporando cotas inferiores o superiores conservativas para las variables críticas. Alternativamente, se apunta a priorizar la programación de las tareas de procesamiento que utilizan la etapa o recurso ?cuello de botella? de la instalación. Este enfoque dio lugar a la identificación de una regla de ordenamiento común para los batches a procesar que permite reducir el número de decisiones 0-1 de la formulación matemática. El tratamiento de limitaciones de recursos renovables distintos al equipamiento, tales como mano de obra, vapor, energía eléctrica o herramientas, es abordado en segundo lugar. Para considerar este tipo de restricciones se desarrollaron dos formulaciones alternativas, una exacta y otra aproximada. Finalmente, se presenta una metodología matemática eficiente para tratar en forma conjunta los problemas de dimensionamiento de lotes y programación de operaciones de procesos batch monoetapa. Este problema se caracteriza por admitir múltiples fechas de entrega por producto, requiriendo la selección del conjunto de lotes a procesar y sus tamaños respectivos. Las formulaciones presentadas utilizan una representación continua de la variable tiempo. En particular, los esquemas de secuenciación empleados se basan en establecer relaciones de ?precedencia? entre tareas de procesamiento. Numerosos casos de estudio fueron evaluados obteniendo en todos los casos resultados computacionales competitivos en cuanto a los recursos de computación utilizados.