Programación de producción en sistemas de manufactura tipo taller con el algoritmo combinado cuello de botella móvil y búsqueda tabú

Production Programming in Manufacturing Systems (Workshop Type) with a Combined Mobile Bottleneck and Taboo Search Algorithm

La programación de la producción en manufacturas tipo taller (job shop) encuentra muchas aplicaciones en sistemas reales de producción, como empresas metalmecánicas, de impresión, de textiles y otras más. En general, en estos sistemas de manufactura, el objetivo principal es entregar los trabajos a tiempo. En esta investigación se propone un enfoque híbrido que utiliza la heurística del cuello de botella móvil (CBM) o shifting bottleneck y la búsqueda tabú (BT) con el objetivo de minimizar la tardanza ponderada total. La heurística CBM provee una solución inicial factible que sucesivamente es mejorada por el método de BT. Adicionalmente, en este trabajo se realizaron varias mejoras sobre los algoritmos clásicos CBT y BT, como nuevos criterios para la escogencia de las máquinas críticas o cuello de botella y novedosas estrategias de diversificación e intensificación. El desempeño de la heurística propuesta (denominada CBBT) se evaluó con 17 problemas clásicos de la literatura sobre el tema. La heurística implementada muestra resultados muy competitivos comparados con otros enfoques encontrados en la literatura tanto en la calidad de las soluciones como en el tiempo computacional.

INTRODUCCIÓN

Programar la producción constituye una de las tareas más difíciles que enfrentan las empresas que cuentan con sistemas tipo taller (job shop). Este problema ha sido ampliamente estudiado en la literatura sobre el tema usando como función objetivo la terminación de todos los trabajos (makespan). Sin embargo, dado que la mayoría de estos sistemas opera bajo pedido (make-to-order), cumplir con las fechas de entrega de las órdenes representa probablemente un objetivo más importante (Baker y Hayya, 1982). Un programa de producción que no puede cumplir con los tiempos de entrega puede dar como resultado bajos índices de servicio e insatisfacción de los clientes.

El problema que se estudia en este trabajo consiste en programar un conjunto de trabajos en un taller de máquinas con el objetivo de minimizar la tardanza ponderada total definida como:

(1) Donde:

w_j: importancia o prioridad del trabajo j ∈ J (conjunto de trabajos)

T_j: max (C_j-d_j, 0) con C_j y d_j, que representan respectivamente el tiempo de finalización y la fecha de entrega del trabajo j.