Maestría en Ingeniería Industrial · 2024
Modelo analítico con regulaciones de emisiones de carbono en una cadena de suministro con múltiples periodos, niveles y productos
El desarrollo económico y las actividades humanas han generado un impacto significativo en el medio ambiente. Para mitigar estos efectos, los gobiernos han implementado políticas para controlar las emisiones de carbono, lo que ha llevado a las empresas a equilibrar la rentabilidad con la responsabilidad ambiental. Esto ha obligado a los gerentes de la cadena de suministro a ajustar sus estrategias, optimizando aspectos clave como la red logística, los tamaños de lote, el inventario, la asignación de vehículos y la selección de fábricas. Estas decisiones son fundamentales para minimizar tanto los costos como las emisiones en el diseño de una cadena de suministro. Este trabajo presenta un modelo de optimización enfocado en la regulación de emisiones de carbono, diseñado para múltiples periodos, niveles y productos, con el fin de analizar el impacto conjunto de las dimensiones económica y ambiental. El modelo se formula bajo dos escenarios: uno sin incertidumbre y otro con incertidumbre, integrando predicciones para estimar parámetros clave. Se realiza un análisis de sensibilidad para comparar tres tipos de regulaciones de emisiones: impuesto al carbono, límite de emisiones y el sistema de tope y comercio. Los resultados indican que el impuesto al carbono es la opción más económica pero también la más contaminante, mientras que el límite de emisiones es el más eficaz en la reducción de contaminación, aunque con mayores costos. El sistema de tope y comercio se sitúa entre ambos, siendo moderado tanto en costo como en impacto ambiental. Finalmente, el modelo muestra mayor sensibilidad al límite de emisiones que a la tasa del impuesto al carbono, lo que subraya la importancia de la regulación estricta en la reducción de emisiones.
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Contenido
- Generalidades del Proyectop. 15
- Introducciónp. 16
- Objetivosp. 18
- Objetivo Generalp. 18
- Objetivos Específicosp. 18
- Hipótesisp. 18
- Metodologíap. 19
- Definición del Problemap. 19
- Formulación del Modelo Matemáticop. 21
- Obtención de Soluciones a partir del Modelop. 21
- Experimentación a través del Modelop. 22
- Revisión de la Literaturap. 23
- Protocolo de revisiónp. 23
- Marco de Gestión de la Cadena de Suministro bajo Emisiones de Carbonop. 24
- Impuesto sobre el Carbonop. 26
- Limitación de Carbonop. 26
- Tope y Comercio de Carbonop. 26
- Analítica de Datos en la Cadena de Suministrop. 32
- Análisis Exploratorio de los Datos (AED)p. 33
- Descubrimiento y Visualización de Datos (DVD)p. 33
- Análisis Predictivo de Datos (APD)p. 34
- Métodos de Reducción de Datos (MRD)p. 35
- Métodos de Deducción de Datos (MDD)p. 36
- Discusión de la Revisión de Literaturap. 37
- Formulación del Modelo General MLSPAP-PCp. 38
- Descripción del Problemap. 39
- Modelo de Optimizaciónp. 20
- Supuestos del Modelo de Optimizaciónp. 40
- Índices del Modelo de Optimizaciónp. 42
- Parámetros de Entradap. 43
- Variables de Decisiónp. 43
- Función Objetivop. 44
- Restriccionesp. 21
- Linealización del Modelo de Optimizaciónp. 47
- Modelos de Predicciónp. 47
- XGBRegressorp. 50
- CatBoostRegressorp. 52
- Evaluación de los Modelos de Predicciónp. 54
- Obtención de Soluciones a partir del Modelop. 21
- Caso 1: Regulación Impuesto al Carbonop. 59
- Caso 2: Regulaciones Impuesto y Limite al Carbonop. 62
- Caso 3: Regulaciones Impuesto y Tope - Comercio de Carbonop. 66
- Análisis de Sensibilidad de las Regulaciones de Carbonop. 70
- Impuesto al Carbono (𝑡𝑖𝑐)p. 70
- Límite de Carbono (𝑐𝑝𝑒ℎ)p. 74
- Experimentación a través del Modelop. 22
- Modelo Analítico - Caso 1p. 79
- Modelo Analítico - Caso 2p. 81
- Modelo Analítico - Caso 3p. 83
- Análisis de los Resultadosp. 85
- Conclusionesp. 87
- Recomendacionesp. 89
- Referencias Bibliográficasp. 91
- Tabla 1. Principales regulaciones de carbonop. 26
- Tabla 2. Estudios complementarios de limitación de carbonop. 29
- Tabla 3. Grupo de submétodos de AEDp. 33
- Tabla 4. Notación de índicesp. 42
- Tabla 5. Notación de parámetrosp. 43
- Tabla 6. Notación de variablesp. 43
- Tabla 7. Marco de hiperparámetros - Modelos de Predicciónp. 54
- Tabla 8. Comparativo de los modelos de aprendizaje automáticop. 56
- Tabla 9. Parámetros del Modelo de Optimizaciónp. 58
- Tabla 10. Prorrateo de costos en millones de la función objetivo - Caso 1p. 59
- Tabla 11. Porcentaje de costos de la función objetivo - Caso 1p. 59
- Tabla 12. Tamaño de los lotes - Caso 1p. 60
- Tabla 13. Inventario almacenado - Caso 1p. 61
- Tabla 14. Número de vehículos - Caso 1p. 61
- Tabla 15. Selección de los fabricantes - Caso 1p. 62
- Tabla 16. Prorrateo de costos en millones de la función objetivo - Caso 2p. 63
- Tabla 17. Porcentaje de costos de la función objetivo - Caso 2p. 63
- Tabla 18. Tamaño de los lotes - Caso 2p. 64
- Tabla 19. Inventario almacenado - Caso 2p. 64
- Tabla 20. Número de vehículos - Caso 2p. 65
- Tabla 21. Selección de los fabricantes - Caso 2p. 66
- Tabla 22. Prorrateo de costos en millones de la función objetivo - Caso 3p. 66
- Tabla 23. Porcentaje de costos de la función objetivo - Caso 3p. 67
- Tabla 24. Tamaño de los lotes - Caso 3p. 68
- Tabla 25. Inventario almacenado - Caso 3p. 68
- Tabla 26. Número de vehículos - Caso 3p. 69
- Tabla 27. Selección de los fabricantes - Caso 3p. 69
- Tabla 28. Cantidad de carbono comprado - Caso 3p. 70
- Tabla 29. Software y hardware para la implementación de los modelosp. 77
- Tabla 30. Instancias experimentalesp. 77
- Tabla 31. Características de los modelos MILP - MLSPAP-PCp. 78
- Tabla 32. Ecuaciones de búsquedap. 106
- Tabla 33. Publicaciones y citaciones por paísp. 110
- Tabla 34. Publicaciones y citaciones por fuentep. 111
- Tabla 35. Publicaciones y citaciones por autorp. 111
- Tabla 36. Costos de producción instancia basep. 112
- Tabla 37. Costos de pedido instancia basep. 113
- Tabla 38. Costos de transporte instancia basep. 114
- Tabla 39. Costos de almacenamiento instancia basep. 114
- Tabla 40. Capacidades de los fabricantes instancia basep. 115
- Tabla 41. Capacidades de los vehículos instancia basep. 116
- Tabla 42. Demandas de los productos instancia basep. 116
- Tabla 43. Volúmenes de empaquetado instancia basep. 116
- Tabla 44. Costo de carbono por unidad comprada instancia basep. 116
- Tabla 45. Costo del carbono por unidad vendida instancia basep. 116
- Tabla 46. Costo del carbono por unidad vendida instancia basep. 117
- Tabla 47. Emisiones de carbono por unidad para cada pedido instancia basep. 117
- Tabla 48. Emisiones de carbono al realizar un pedido instancia basep. 117
- Tabla 49. Emisiones de carbono al almacenar inventario instancia basep. 117
- Tabla 50. Distancias desde los fabricantes instancia basep. 117
- Tabla 51. Factor de emisión de transporte instancia basep. 117
- Tabla 52. Límites de emisiones de carbono instancia basep. 117
- Tabla 53. Lista de acrónimosp. 118
- Figura 1. Fases metodológicas para el desarrollo de la investigaciónp. 19
- Figura 2. Metodología aplicada en la revisión de literaturap. 20
- lotes multinivel y periodo con capacidades de producción (MLSPAP-PC)p. 42
- Figura 4. Diagrama esquemático del XGBoostp. 51
- Figura 5. Diagrama esquemático del CatBoostp. 53
- Figura 6. Sensibilidad tasa del impuesto al carbonop. 71
- Figura 7. Sensibilidad límite de carbonop. 75
- Figura 8. Costos totales por instancias e incertidumbre - Caso 1p. 80
- Figura 9. Costos totales por instancias e incertidumbre - Caso 2p. 82
- Figura 10. Costos totales por instancias e incertidumbre – Caso 3p. 84
- Figura 11. Resultados del proceso de búsquedap. 107
- Figura 12. Análisis de coocurrencias de palabras clavesp. 108
- Figura 13. Número de documentos por añop. 109
- Figura 14. Porcentaje de investigaciones relacionadas con los ODSp. 110
- Figura 15. Configuraciones de costos – Caso 1p. 119
- Figura 16. Configuraciones de costos - Caso 2p. 120
- Figura 17. Configuraciones de costos - Caso 3p. 121
- Apéndice A. Análisis Bibliométricop. 105
- Apéndice B. Parámetros de Entrada - Instancia Base [5,4,3,2]p. 112
- Apéndice C. Lista de Acrónimosp. 118
- Apéndice D. Gráficos Complementariosp. 119