A heuristic approach to optimize the production scheduling of fruit-based beverages

Un enfoque heurístico para optimizar la programación de la producción de bebidas a base de fruta

En este trabajo se estudia el problema de programación de la producción de bebidas a base de frutas. El objetivo es determinar el tamaño del lote y programar la producción, optimizando los costes de inventario, los pedidos pendientes y las limpiezas. Los procesos de producción de bebidas a base de frutas suelen constar de dos etapas de producción, preparación de la bebida y pasteurización/llenado/envasado de la bebida, incluyendo las siguientes características: un inventario intermedio en la segunda etapa, limpiezas temporales en ambas etapas y la necesidad de sincronía entre las dos etapas. Se propone una heurística eficaz basada en un modelo matemático de dos fases para resolver el problema en situaciones en las que los cambios de artículo en los tanques (Etapa 1) y en las líneas (Etapa 2) dependen de la secuencia de producción. En la primera etapa, la heurística busca soluciones factibles, mientras que la segunda es una etapa de mejora. Se realizaron pruebas computacionales utilizando datos basados en instancias reales de una empresa de bebidas en dos variantes de la heurística y ambas son prometedoras porque son capaces de encontrar buenas soluciones al problema en tiempos computacionales aceptables en la práctica.

1. INTRODUCCIÓN

​Las bebidas a base de frutas son bebidas no alcohólicas, sin gas, que se caracterizan por tener alguna cantidad de fruta en su composición. Según Euromonitor (2015), se espera que esta industria de bebidas mueva 11 millones de dólares en 2020. El alto consumo de este tipo de bebidas se explica por una tendencia mundial de consumo de alimentos e ingredientes que promueven la salud, los llamados alimentos funcionales. Teniendo en cuenta el crecimiento del sector, han surgido nuevas fábricas de bebidas a base de frutas, lo que hace que este mercado sea cada vez más competitivo. Entre más opciones y mayor competencia entre estas empresas, es esencial que tomen decisiones asertivas, tanto estratégica como operativamente. Uno de los desafíos de la industria de bebidas es utilizar programas de producción eficientes, teniendo en cuenta la demanda en cada período, los tiempos de preparación de las máquinas y los tiempos de cambio entre los diversos ítems, la capacidad y el tiempo limitado de producción (Ferreira et al., 2012).

Existen diversos estudios en la literatura científica que abordan los problemas reales de la programación de la producción con modelos matemáticos de dimensionamiento y programación de lotes (Jans & Degraeve, 2008).