Problema de programación de lotes cíclicos con tiempos de preparación dependientes e independientes de la secuencia con aplicaciónes a sistemas de pintura

Résumé

Problema de Programación de Lotes Cíclicos con Tiempos de Preparación Dependientes e Independientes de la Secuencia con Aplicaciones a Sistemas de Pintura. Definir una manera eficiente de secuenciar una serie de productos en un proceso productivo impacta en forma relevante en la productividad y en los costes de fabricación. En los procesos de pintura de las empresas de fabricación de componentes para la industria automotriz se hace la secuenciación de productos con base al programa maestro que indican los clientes. El programa de fabricación se realiza siguiendo los requerimientos de modelos y colores que es necesario entregar. En las fábricas con estos procesos la información sobre las especificaciones de los productos se suele recibir con una ventana de tiempo muy corta, en algunos casos de tan solo seis horas. Esto requiere una flexibilidad de respuesta muy alta. Esta tesis analiza y busca mejorar los procedimientos de secuenciación para minimizar los cambios que generan un setup en los procesos de pintura. La generación de setups en una planta de pintura de componentes para automóvil puede ocurrir por dos situaciones: 1) cambios en el modelo del producto y 2) cambios en el color utilizado para pintar. Estos casos ocurren de forma independiente entre sí, es decir en un momento específico puede ocurrir un caso u otro o ambos al mismo tiempo. Se ha detectado que las técnicas de secuenciación existentes no contemplan la situación de optimizar un proceso productivo de pintura minimizando el número de cambios que se generan por las dos situaciones presentadas. La motivación principal en esta tesis es desarrollar procedimientos de solución al problema de secuenciación bi_objetivo en los procesos de pintura dado que las técnicas existentes para minimizar el número de setups no contemplan este caso. La aplicación de las técnicas clásicas resulta insuficiente para lograr eficiencia al generar una la mejor secuencia. Se parte del caso de algunas empresas específicas para delimitar el problema en una serie de hipótesis de trabajo. Se hace una revisión de las referencias sobre los temas afines que incluyen la secuenciación en procesos con circuito cerrado, la programación cíclica y la optimización de setups. Dadas las hipótesis de trabajo y la literatura existente se confirma la inexistencia de modelos, métodos y procedimientos en este entorno a excepción de dos referencias. Las hipótesis iniciales fueron ampliadas para cambiar el enfoque del problema: no solamente se aborda el caso básico de minimizar el número de cambios de modelo y de color sino que se analiza un segundo problema: minimizar el número de espacios vacíos que ocurren cuando hay un setup sea por cambio de modelo o de color. En ambos casos se diseñaron nuevos modelos matemáticos que son explicados ampliamente. Se hace una aportación muy importante en la forma de contar los espacios vacíos con horizonte incierto en el modelo con huecos que se explica a profundidad. Dado que ambos problemas son NP_hard y se exploran mediante software de optimización, rápidamente crecen en el tiempo de resolución. Por esta razón se justifica el desarrollo de distintos procedimientos heurísticos que proporcionan una buena solución computacional en un tiempo razonable. Para todos estos procedimientos se realiza un código de programación que permita simular cada caso. En el problema sin huecos se generaron 27 procedimientos heurísticos. En el caso con huecos fueron 19 procedimientos. Para ambos problemas se presentan conclusiones sobre las heurísticas más eficientes justificándolas tanto desde el punto de vista estadístico como de análisis comparativo con el óptimo teórico. Finalmente se presentan conclusiones generales donde se indican líneas futuras de investigación, en las que se pueden ampliar los problemas presentados y la posibilidad de extender el enfoque presentado a líneas de fabricación bi_objetivo, no necesariamente de sistemas de pintura.