Un algoritmo de empaquetado de dos etapas para minimizar máquinas y operadores en sistemas de producción cíclicos
Autores: Hadad, Yossi; Keren, Baruch
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un algoritmo de empaquetado de dos etapas para minimizar máquinas y operadores en sistemas de producción cíclicos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Estudio
Algoritmo
Máquinas
Operadores
Programación
Producción
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 55
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio presenta un algoritmo novedoso de dos etapas que minimiza el número de máquinas y operadores necesarios para producir múltiples tipos de productos repetidamente en programación cíclica. Nuestro algoritmo trata el problema de máquinas mínimas como un problema de empaquetado de contenedores (BPP), y el problema de determinar el número de operadores requeridos también se modela como el BPP, pero con restricciones. El BPP es NP-duro, pero con algoritmos heurísticos adecuados, el modelo propuesto asigna múltiples tipos de productos a máquinas y múltiples máquinas a operadores sin tiempos de configuración superpuestos (interferencia de máquinas). El programa de producción en cada máquina se representa como un círculo (rosquilla). Mediante límites inferiores, es posible evaluar si el número de máquinas requerido por nuestro modelo es óptimo; de lo contrario, se puede cuantificar la brecha de optimalidad. El algoritmo ha sido validado utilizando datos del mundo real de una instalación industrial que produce 17 tipos de productos. Los resultados de nuestro algoritmo llevaron a ahorros significativos de costos y mejoraron el rendimiento de programación. Los resultados demuestran la efectividad del algoritmo propuesto en la optimización de la utilización de recursos al reducir el número de máquinas y operadores necesarios. Aunque este estudio se centra en un sistema de fabricación, el modelo también se puede aplicar a otros contextos.
Descripción
Este estudio presenta un algoritmo novedoso de dos etapas que minimiza el número de máquinas y operadores necesarios para producir múltiples tipos de productos repetidamente en programación cíclica. Nuestro algoritmo trata el problema de máquinas mínimas como un problema de empaquetado de contenedores (BPP), y el problema de determinar el número de operadores requeridos también se modela como el BPP, pero con restricciones. El BPP es NP-duro, pero con algoritmos heurísticos adecuados, el modelo propuesto asigna múltiples tipos de productos a máquinas y múltiples máquinas a operadores sin tiempos de configuración superpuestos (interferencia de máquinas). El programa de producción en cada máquina se representa como un círculo (rosquilla). Mediante límites inferiores, es posible evaluar si el número de máquinas requerido por nuestro modelo es óptimo; de lo contrario, se puede cuantificar la brecha de optimalidad. El algoritmo ha sido validado utilizando datos del mundo real de una instalación industrial que produce 17 tipos de productos. Los resultados de nuestro algoritmo llevaron a ahorros significativos de costos y mejoraron el rendimiento de programación. Los resultados demuestran la efectividad del algoritmo propuesto en la optimización de la utilización de recursos al reducir el número de máquinas y operadores necesarios. Aunque este estudio se centra en un sistema de fabricación, el modelo también se puede aplicar a otros contextos.