Una metodología para la planificación y programación de la producción en la industria de componentes plásticos usando modelos de optimización

Abstract

El presente trabajo fin de master se enmarca en el campo de la programación y secuenciación de la producción aplicado a un contexto industrial real. Se trabaja con una organización dedicada a la fabricación de envases de plástico para el sector alimentario. El producto en el que nos vamos a centrar es una pieza de plástico que se procesa en unas máquinas, en adelante líneas, en las que entra el plástico fundido y, a través de su inyección en un molde y de un ensamblaje final se obtiene el producto terminado. Estas líneas están automatizadas, pero cuando hay que cambiar entre los diferentes colores del producto a fabricar se requiere de un proceso de preparación de las líneas o setup que supone importantes costes para la empresa. Se conocen las referencias a producir a través de pedidos de aprovisionamiento del stock del almacén o pedidos que se reciben directamente de clientes. En ambos casos se dispone de un plazo de al menos 15 días para la entrega a clientes. A todo esto, hay que sumarle las necesarias paradas para el mantenimiento preventivo de las líneas, que deben ser contempladas en la programación de la producción. El sistema de producción de la compañía se compone de un conjunto de líneas de fabricación, dispuestas en paralelo, con distintas velocidades y con puntuales paradas para un mantenimiento preventivo. Estas líneas deben procesar unos pedidos sujetos a unas fechas de entrega. Los cambios entre las referencias de cada pedido en una línea provocan la aparición de unos tiempos de setup que se desean minimizar. Para resolver este problema se propone un método de resolución exacta mediante la aplicación sucesiva de dos modelos de optimización. En una primera fase se pretende simplificar el tamaño del problema mediante la preasignación de los pedidos a subconjuntos de líneas de fabricación en función del color de los pedidos. En la segunda fase se resuelve el modelo de programación de la producción teniendo en cuenta las restricciones y condicionantes mencionados.

This final master's work is part of the field of production scheduling and sequencing applied to a real industrial context. We work with an organization dedicated to the manufacture of plastic containers for the food sector. The product we are going to focus on is a piece of plastic that is processed in machines, hereinafter lines, in which the molten plastic enters and, through its injection into a mold and a final assembly, the finished product. These lines are automated, but when it is necessary to change between the different colors of the product to be manufactured, a line preparation or setup process is required, which entails significant costs for the company. The references to be produced are known through supply orders for warehouse stock or orders received directly from customers. In both cases there is a period of at least 15 days for delivery to customers. To all this, we must add the necessary stops for the preventive maintenance of the lines, which must be considered in the production scheduling. The company's production system is made up of a set of manufacturing lines, arranged in parallel, with different speeds and with occasional stops for preventive maintenance. These lines must process orders subject to delivery dates. Changes between the references of each order in a line cause the appearance of setup times that you want to minimize. To solve this problem, an exact resolution method is proposed through the successive application of two optimization models. In a first phase, the aim is to simplify the size of the problem by pre-assigning orders to subsets of production lines based on the color of the orders. In the second phase, the production scheduling model is solved taking into account the aforementioned restrictions and conditions.