Modelos de programación entera mixta para la planificación del corte unidimensional de tubos metálicos en la industria aeronáutica

Mixed integer programming models for the planning of one-dimensional metallic pipe cutting in the aeronautics industry

Este trabajo pretende optimizar la planificación del proceso de corte unidimensional de tubos metálicos estructurales utilizados en la fabricación de aeronaves agrícolas ligeras. Se presentan dos modelos de programación lineal entera mixta con el objetivo de minimizar las pérdidas del material cortado y considerar la posibilidad de generar sobrantes con tamaños suficientes para su reutilización (retales). Los modelos se resuelven mediante un lenguaje de modelización utilizando un software de optimización. Para la validación de los modelos, se realizaron dos experimentos computacionales con datos reales de una cartera de pedidos de un avión ligero destinado al segmento del mercado agrícola, el Ipanema, producido por la empresa brasileña Neiva/Embraer. Las soluciones de los modelos se comparan con las soluciones de un heurístico de redondeo residual codicioso de la literatura y también con las soluciones utilizadas por la empresa. Los resultados muestran que los modelos son útiles para apoyar las decisiones que implica la planificación de este proceso de corte.

1. INTRODUCCIÓN

El problema del stock de corte consiste en determinar la "mejor" manera de cortar unidades de material (objetos de stock), produciendo un conjunto de unidades más pequeñas (artículos demandados), con dimensiones específicas, que, en general, se piden a través de una cartera de pedidos de clientes. En función de las dimensiones de los artículos solicitados, podemos combinarlos de distintas formas dentro de los objetos (patrones de corte) para satisfacer la demanda, respetando las restricciones del proceso de corte. Un conjunto de patrones de corte que satisface una demanda específica se denomina plan de corte, y se considera óptimo si optimiza un determinado criterio, como la minimización de la pérdida de material (PILEGGI et al., 2005; SICUP, 2007).

Cuando se combinan elementos dentro de objetos, es difícil obtener patrones de corte que utilicen todo el espacio disponible de los objetos. Esto da lugar a sobrantes en el plano de corte. Estos restos pueden considerarse pérdidas (desechos) o solapas, dependiendo de su tamaño. Una solapa se define como un resto de un objeto cortado que es lo suficientemente largo como para ser reutilizado posteriormente para formar artículos. Si se trata de una solapa, el sobrante puede pasar a un stock de objetos disponibles y reutilizarse para satisfacer una futura demanda como objeto-solapa, por lo que no se contabiliza como pérdida de patrón de corte. Hay que subrayar que la consideración de los sobrantes en este estudio es un problema diferente del clásico problema de corte de existencias de la bibliografía.