Nueva metodología matricial para la transparencia algorítmica en el equilibrado de líneas de ensamblaje utilizando algoritmos genéticos

• Autores: Juan Ignacio Anel Gracia
• Directores de la Tesis: Pau Català Calderón (dir. tes.), Moisès Serra i Serra (codir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Vic - Universitat Central de Catalunya ( España ) en 2022
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Pere Martí Puig (presid.), Joaquím Minguella Canela (secret.), Ramon Jerez Mesa (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias Experimentales y Tecnologías / Experimental Sciences and Technology por la Universidad de Vic-Universidad Central de Catalunya
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología e ingeniería mecánicas
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• Resumen

  • Esta tesis propone mejoras en el uso de los algoritmos de optimización para resolver el problema del equilibrado de las líneas de ensamblaje por parte de pequeñas y medianas empresas (pymes). El personal encargado de enfrentarse a la industrialización de un nuevo catálogo de productos, como los ingenieros de procesos, deben diseñar los procesos de fabricación industrial para lograr el equilibrado de dicha línea de ensamblaje. El problema del equilibrado de una línea de ensamblaje consiste en asignar las tareas necesarias para el ensamblaje de todo el catálogo de productos a las estaciones de trabajo de la línea, respetando una serie de restricciones como, por ejemplo, las de precedencia de las tareas de ensamblaje. El resultado del equilibrado tiene que satisfacer criterios de eficiencia productiva, habitualmente minimizar el número de estaciones de trabajo o minimizar el tiempo de ciclo. Para la resolución del problema del equilibrado de líneas de ensamblaje con un catálogo de productos con múltiples referencias, se utilizan técnicas propias de la investigación operativa, como son la resolución por algoritmos de optimización y, más concretamente, los algoritmos genéticos, implementados en programas informáticos específicos. Se ha detectado, tanto en la bibliografía científica especializada consultada como en una encuesta realizada a 38 ingenieros de procesos de pymes como por la experiencia de 25 años del autor de esta tesis como ingeniero de procesos, que el uso de estos algoritmos de optimización no es habitual en la mayoría de las pymes, si bien es conocido que el uso de estas técnicas ayudar a organizar y equilibrar sus líneas de ensamblaje. Para facilitar la implementación del uso de algoritmos de optimización entre las pymes, esta tesis desarrolla una nueva metodología matricial a aplicar conjuntamente con un algoritmo de optimización como los algoritmos genéticos, para diseñar líneas de ensamblaje nuevas, clasificadas como de modelos mixtos y objetivo único de tipo 2, conocidas con las siglas en inglés de MMALB type 2, Mixed Model Assembly Line Balancing type 2. La hipótesis inicial de la tesis es que es posible mejorar la transparencia algorítmica de los resultados obtenidos en el equilibrado de una línea de ensamblaje, por medio de la preparación previa del modelo matemático del problema y posterior organización de los resultados en base a la nueva metodología matricial propuesta. El resultado es una modelización de la línea de ensamblaje que permite una mejor comprensión de los factores que influyen en la solución proporcionada por un algoritmo genético. El objetivo principal de la nueva metodología es lograr una mejor transparencia algorítmica respecto a las técnicas propuestas en la bibliografía especializada. La transparencia algorítmica se define como la facilidad de entender o interpretar la influencia de los factores que regulan el funcionamiento de resolución de los algoritmos de optimización. En la bibliografía especializada no se han encontrado trabajos que se centren en la mejora de la transparencia algorítmica. La nueva metodología matricial, respecto a otros métodos de resolución analizados en la bibliografía, permite reducir el costo computacional en casos con un gran número de referencias de producto, además de que se puede implementar mediante programas informáticos tipo hoja de cálculo, de uso habitual en las pymes. La nueva metodología matricial propuesta se ha validado a través de su aplicación en un caso de estudio basado en la industria, que es paradigmático para 38 pymes entrevistadas asociadas a la organización CEAM-Metal.