Ingeniería Industrial · 2024
Agendamiento de tareas en una empresa de vidrios blindados para minimizar tardiness y makespan
Solo ficha. El repositorio marca este trabajo como «De acuerdo con la naturaleza del uso concedido, la presente licencia parcial se otorga a título gratuito por el máximo tiempo legal colombiano, con el propósito de que en dicho lapso mi (nuestra) obra sea explotada en las condiciones aquí estipuladas y para los fines indicados, respetando siempre la titularidad de los derechos patrimoniales y morales correspondientes, de acuerdo con los usos honrados, de manera proporcional y justificada a la finalidad perseguida, sin ánimo de lucro ni de comercialización. De manera complementaria, garantizo (garantizamos) en mi (nuestra) calidad de estudiante (s) y por ende autor (es) exclusivo (s), que la Tesis o Trabajo de Grado en cuestión, es producto de mi (nuestra) plena autoría, de mi (nuestro) esfuerzo personal intelectual, como consecuencia de mi (nuestra) creación original particular y, por tanto, soy (somos) el (los) único (s) titular (es) de la misma. Además, aseguro (aseguramos) que no contiene citas, ni transcripciones de otras obras protegidas, por fuera de los límites autorizados por la ley, según los usos honrados, y en proporción a los fines previstos; ni tampoco contempla declaraciones difamatorias contra terceros; respetando el derecho a la imagen, intimidad, buen nombre y demás derechos constitucionales. Adicionalmente, manifiesto (manifestamos) que no se incluyeron expresiones contrarias al orden público ni a las buenas costumbres. En consecuencia, la responsabilidad directa en la elaboración, presentación, investigación y, en general, contenidos de la Tesis o Trabajo de Grado es de mí (nuestro) competencia exclusiva, eximiendo de toda responsabilidad a la Pontifica Universidad Javeriana por tales aspectos. Sin perjuicio de los usos y atribuciones otorgadas en virtud de este documento, continuaré (continuaremos) conservando los correspondientes derechos patrimoniales sin modificación o restricción alguna, puesto que, de acuerdo con la legislación colombiana aplicable, el presente es un acuerdo jurídico que en ningún caso conlleva la enajenación de los derechos patrimoniales derivados del régimen del Derecho de Autor. De conformidad con lo establecido en el artículo 30 de la Ley 23 de 1982 y el artículo 11 de la Decisión Andina 351 de 1993, "Los derechos morales sobre el trabajo son propiedad de los autores", los cuales son irrenunciables, imprescriptibles, inembargables e inalienables. En consecuencia, la Pontificia Universidad Javeriana está en la obligación de RESPETARLOS Y HACERLOS RESPETAR, para lo cual tomará las medidas correspondientes para garantizar su observancia.»: el PDF no es público, así que aquí no hay texto para leer. Ver la ficha en el repositorio.
Resumen
Este proyecto aborda los desafíos de programación enfrentados por una empresa global especializada en la producción de vidrio blindado curvado para el sector del transporte. La planta de la empresa en Colombia opera un sistema híbrido de flujo (HFS) que funciona 24/7 con estrictos estándares de protección balística. Cada pedido incluye múltiples componentes de vidrio que requieren procesamiento en diferentes etapas. En total, se gestionan 365 pedidos con 1,845 piezas y 4,191 capas de vidrio. Cada capa debe procesarse en tres etapas diferentes, que incluyen 4 máquinas de mecanizado, 2 máquinas de serigrafía y 1 máquina de vitrificación, seguidas de una etapa de ensamblaje. Este sistema presenta un problema complejo de secuenciación de tareas, con el objetivo de encontrar una secuencia óptima de operaciones para minimizar tanto el makespan (tiempo máximo de finalización) como la tardanza acumulada. El núcleo de este proyecto es el desarrollo de una herramienta de optimización basada en el algoritmo metaheurístico NSGA-II, seleccionado por su capacidad para resolver problemas multiobjetivo y aproximarse a soluciones óptimas en términos de makespan y tardanza. Dado que un modelo matemático exacto (MILP) puede proporcionar la solución óptima pero requiere tiempos computacionales prohibitivos para instancias grandes, NSGA-II se utiliza como una alternativa práctica que permite obtener soluciones aproximadas dentro de un marco de tiempo razonable. Para validar la precisión de NSGA-II, se comparó su desempeño con el modelo MILP en instancias pequeñas, donde el modelo exacto podía alcanzar la solución óptima, permitiendo evaluar la aproximación de NSGA-II en escenarios manejables. Además, se desarrolló una interfaz de usuario para facilitar el uso de la herramienta por parte del personal de la empresa. Esta interfaz permite a los usuarios ingresar datos sobre pedidos, piezas y capas, y el algoritmo NSGA-II genera el frente de Pareto de soluciones que minimizan el makespan y la tardanza, indicando la secuencia óptima de procesos para la producción de vidrio blindado. La interfaz ofrece una visualización clara de la secuencia de operaciones, permitiendo una planificación de producción basada en las mejores prácticas de programación identificadas por el algoritmo. El diseño experimental incluyó la generación de 30 instancias pequeñas para validar la aproximación de NSGA-II frente al modelo MILP y la comparación de NSGA-II en instancias reales contra la heurística EDD y el método de producción actual de la empresa. La parametrización de NSGA-II se realizó mediante experimentos de diseño factorial, optimizando factores como el tamaño de la población, la probabilidad de mutación, la probabilidad de cruce y el número de generaciones. La configuración óptima se determinó como 120 individuos, una probabilidad de mutación de 0.05, una probabilidad de cruce de 0.9 y 150 generaciones, permitiendo que NSGA-II alcance soluciones de alta calidad en un tiempo razonable. En la evaluación de instancias reales, NSGA-II mostró una mejora del 13.38% en el makespan y un 11.31% en la tardanza en comparación con el método de producción actual de la empresa, y superó a la heurística EDD con una reducción del 7.01% en el makespan y una mejora del 22.12% en la tardanza. Estos resultados destacan la efectividad de NSGA-II como herramienta para aproximar soluciones óptimas en entornos de producción complejos, demostrando su valor como alternativa al modelo matemático en escenarios donde la computación no es factible y ayudando a la empresa a mejorar su nivel de servicio y eficiencia operativa.