Un algoritmo genético de agrupación para la formación de módulos de disposición de instalaciones

A clustering genetic algorithm for the formation of facility layout modules

El diseño de la disposición física modular se basa en la agrupación de máquinas en módulos a partir de secuencias de operaciones comunes a un conjunto de piezas. En el método propuesto por Huang (2003), los módulos de disposición física se generan mediante análisis de conglomerados. El presente trabajo presenta una forma alternativa de generar módulos de disposición física, mediante un algoritmo de agrupación genética (AGA). AGA permite al usuario especificar a priori el número de módulos deseado (problema de agrupamiento K), y también trabajar de forma que el número y la formación de los módulos sean variables de decisión del problema (problema de agrupamiento automático). Una característica importante de AGA es su flexibilidad, ya que ofrece al usuario la posibilidad de interactuar con el método de solución eligiendo distintas codificaciones del cromosoma, medidas de similitud para comparar secuencias de operaciones y métodos para generar la nueva población. Para ello se desarrollaron dos operadores de cruce y tres de mutación. En el ejemplo presentado, los módulos de disposición física generados por AGA y la disposición física final de la fábrica se compararon con los de Huang (2003) y se observó una importante reducción de la distancia total recorrida por el conjunto de piezas, lo que demostró la eficacia del algoritmo de agrupación genética. Así, los resultados señalaron a AGA como una alternativa a la generación de módulos de disposición física en el diseño de disposición física modular.

1. INTRODUCCIÓN

El diseño de la disposición física en la fabricación trata de la disposición física de máquinas, equipos, áreas de apoyo a la producción y áreas de personal (TOMPKINS et al., 2003). El diseño correcto de la disposición física es decisivo para la supervivencia y el éxito de una empresa, ya que permite la racionalización del espacio, la minimización del movimiento de materiales y personas, lo que conduce a la reducción de costes y el aumento de la eficiencia del sistema de producción.

Los nuevos tipos de disposición física, como la ágil, la fractal, la modular y la distribuida, han despertado gran interés entre los investigadores, ya sea en la metodología de diseño, en las formas de evaluación del rendimiento o en las comparaciones con las disposiciones físicas tradicionales (BENJAAFAR et al., 2002).

La práctica tradicional de la industria consiste en utilizar una muestra de productos para diseñar el tipo de disposición física de la fábrica. Por ejemplo, para productos estandarizados con un alto volumen de demanda se utiliza una disposición en línea, para productos con características de diseño y proceso similares se construye una disposición celular, y los productos con un bajo volumen de demanda y sin similitud aparente se procesan en una disposición funcional.