Sistemas de ayuda a la decisión y optimización en problemas de corte de acero

Abstract

El corte de producto plano de acero es un proceso fundamental en la industria del metal. Dicho proceso consiste en transformar grandes bobinas de acero en bobinas más pequeñas para satisfacer las necesidades de los clientes. Por este motivo, resulta crucial que las empresas de este sector cuenten con herramientas de planificación que les permitan mejorar la eficiencia de sus operaciones de corte. En esta tesis doctoral se aborda el problema de la planificación del corte de producto plano de acero en una empresa de la industria del metal. Este trabajo se engloba dentro de un proyecto de colaboración con una empresa del sector, cuyo objetivo principal es desarrollar un sistema de ayuda a la decisión para este problema. En concreto, se trata de determinar qué bobinas cortar y qué patrones de corte aplicar a cada bobina para satisfacer la demanda de los clientes, minimizando el sobrante generado y maximizando el material servido efectivamente a los clientes. Para ello, se ha abordado el problema desde dos enfoques distintos: desarrollo de modelos de optimización matemática lineal entera mixta para obtener la solución óptima del problema y desarrollo de algoritmos de resolución aproximada, en concreto heurísticos. Aunque estos últimos no obtienen la solución óptima, proporcionan buenas soluciones en tiempos muy inferiores a los métodos exactos. Esta tesis se centra, fundamentalmente, en el diseño de los algoritmos heurísticos, y en el desarrollo de una herramienta informática que permita su ejecución e integración en el sistema informático de gestión de la compañía. El algoritmo heurístico propuesto se basa en la técnica de multiarranque y se compone de dos fases: una fase de construcción de soluciones y una fase de mejora de soluciones. Por otro lado, las soluciones obtenidas por este algoritmo heurístico se han utilizado como punto de partida para el modelo exacto. Se presentan experimentos computacionales que permiten comparar el desempeño de los algoritmos propuestos, siendo el modelo exacto con solución inicial el que obtiene los mejores resultados en términos de calidad de solución. El software de planificación de corte, que incluye los algoritmos propuestos, permite a los operarios seleccionar qué bobinas cortar y qué patrones de corte aplicar de manera XXI CAPÍTULO 0. RESUMEN eficiente. Dicho software ha sido desplegado y actualmente está siendo utilizado por la empresa, donde han validado su utilidad y eficacia. Para la implementación y ejecución de los algoritmos heurísticos, se ha utilizado Optsi com Framework, un framework de optimización de código abierto. Se han realizado con tribuciones a dicho framework para mejorar la forma en que se comparan los experimentos computacionales y se presentan los resultados obtenidos