Optimization models as applied to equipment replacement problems: review and trends

Modelos de optimización aplicados a problemas de sustitución de equipos: revisión y tendencias

La sustitución de equipos es una decisión de ingeniería definitiva y relevante. El objetivo de este trabajo fue identificar y organizar las propuestas de optimización matemática y las técnicas de búsqueda de soluciones que han contribuido a resolver este problema. Como resultado, hemos clasificado el material bibliográfico identificado en siete tipos distintos de enfoques. El trabajo también proporciona una visión integradora del nivel de complementariedad de las categorías que identificamos. El enfoque de visualización de redes representó alrededor del 57% de las obras seleccionadas y sigue utilizándose en la actualidad. No obstante, desde el año 2000 otros enfoques, como la lógica difusa, las opciones reales y el aprendizaje automático, han aumentado un 40% y se han convertido en tendencias actuales relevantes.

1. INTRODUCCIÓN

Para mejorar la productividad de las instalaciones de una empresa con el fin de ganar cuota de mercado y aumentar los beneficios, es posible que se sustituyan una o varias piezas de su equipo para seguir el ritmo de los avances tecnológicos y las acciones de los competidores. Mantener o sustituir un equipo es algo habitual en las empresas y en las personas. La decisión de sustitución de equipos suele ser irreversible, y las empresas pueden incurrir en costes significativos durante varios años (Abensur, 2015; Valverde & Resende, 1997).

El problema de sustitución de equipos (ERP), en particular, analiza cuánto tiempo funcionará un activo en un horizonte de planificación definido (H) hasta que tenga que ser sustituido por otro. La solución al problema, por tanto, define una secuencia de mantenimiento (K) o sustitución (R) a lo largo del horizonte de planificación que maximiza los beneficios económicos para el propietario (por ejemplo: K, K, K, R).

La figura 1 muestra una secuencia de decisiones de sustitución y un horizonte de planificación H. El valor de compra del activo (incluida la instalación) Bi genera costes de explotación (mantenimiento, materiales, depreciación, recursos humanos) Cij durante su vida útil hasta el momento óptimo de sustitución Ti, cuando tendrá un valor residual VSBi (valor de venta, impuestos). Los costes de explotación, el coste de compra y los valores residuales son los parámetros, mientras que el intervalo de tiempo de sustitución es la variable que hay que determinar. La tasa mínima atractiva es también otro parámetro económico importante.

Desde la perspectiva de la programación matemática, podemos considerar la ERP como una evaluación económica multietapa porque la decisión de sustitución puede producirse en cualquier momento. La multiplicidad no sólo se produce en la secuencia de periodos enlazados, sino también en el número de activos analizados (por ejemplo, un activo en uso frente a dos activos sustitutivos).