Assembly line optimizationbalancing and part feeding

Résumé

La línea de montaje para procesos de fabricación de productos ha sido estudiada ampliamente. En este estudio se centra en dos aspectos importantes: el equilibrado de la línea y el problema de su abastecimiento. Equilibrar una línea de montaje significa asignar las tareas a las estaciones de trabajo cumpliendo una serie de restricciones (por ejemplo: relaciones de precedencia, tiempo de ciclo, etc.). De esta manera, los trabajadores tienen una carga de trabajo similar y el tiempo requerido en cada estación de trabajo es parecido. El aprovisionamiento a la línea de montaje implica planificar el suministro de los materiales necesarios para la fabricación a las estaciones de la línea de manera que no se produzcan roturas de stock. El aprovisionamiento a línea es un problema mixto en el que se combina la planificación y la teoría de decisión ya que hay que decidir los materiales se suministran, la cantidad de cada material y el momento adecuado en que se suministran para optimizar los objetivos cumpliendo una serie de restricciones. El problema de equilibrado de líneas de montaje es un problema conocido y estudiado. Sin embargo, el problema de abastecimiento a línea de montaje es un problema que hasta hace poco tiempo no ha sido abordado pero que últimamente está despertando gran interés tanto en la industria como en el mundo académico debido a la cada día mayor complejidad de los procesos de producción junto con unas mayores exigencias de adecuación a las necesidades específicas de cada cliente. Todo esto lleva a que el aprovisionamiento se convierta en una cuestión crítica. En este trabajo se abordan tanto el equilibrado de la línea como el problema de abastecimiento poniendo más énfasis en el abastecimiento debido a su novedad. En problema de equilibrado se aplica a una línea de montaje en forma de U y se aborda con un nuevo metaheurístico basado en el procedimiento de Simulated Annealing y en el que se busca la optimización de dos objetivos: el número de estaciones de trabajo (o eficiencia de la línea) y el equilibrio de eficiencia. El problema de abastecimiento a línea el estudio se centra en el suministro de una línea de montaje de tipo mixto que se gestiona siguiendo los principios del Just-In-Time basado en un problema real surgido en una empresa de fabricación de automóviles. Dada la novedad del problema primero se presenta el modelo matemático (un modelo de Programación Entera Mixto) al que se añaden dos extensiones. Para encontrar soluciones se presentan tres nuevos algoritmos para resolver el modelo básico y cada una de las extensiones del modelo. El modelo básico se resuelve utilizando un nuevo metaheurístico que se basa en Simulated Annealing. La primera extensión se aborda utilizando la técnica ACO (Ant Colony Ootimization) y la segunda con un nuevo algoritmo PSO hibrido (Particle Swarm Optimization). En ambos casos el objetivo era minimizar tanto el número de viajes como el nivel de inventario. El algoritmo propuesto para el problema de equilibrado de línea se prueba solucionado una serie de problemas estándar y comparando la solución con la mejor solución encontrada en la bibliografía. Los algoritmos propuestos para el problema de abastecimiento a línea se probaron con una serie de ejemplos generados de diferentes tamaños y dos casos reales proporcionados por una planta productora de automóviles. Los resultados obtenidos se compararon con la mejor solución proporcionada con CPLEX. Los resultados muestran que en ambos problemas los algoritmos desarrollados proporcionan soluciones buenas en un tiempo corto de computación.