Taller de flujo de permutación con objetivo relacionado con sostenibilidad

Abstract

El Trabajo Fin de Máster presentado aborda la minimización del tiempo total ocioso ponderado de las máquinas (Total Weighted Core Idle Time - TWCIT) dentro de un problema determinista de programación del taller de flujo de permutación. El problema presentado se enmarca dentro de la programación de la producción sostenible. Dado la configuración definida, el consumo energético durante el tiempo de proceso se considera constante, por lo que la minimización del consumo energético durante el tiempo ocioso supone la minimización del consumo energético del sistema. Este Trabajo Fin de Máster se basa en la implementación de una nueva metaheurística propuesta para el TWCIT y la comparación de la misma con los métodos más eficientes desarrollados en la literatura para objetivos clásicos (makespan y tiempo total de flujo). La nueva metaheurística es la VBIHP, la cual toma como base la ya conocida VBIH. En cuanto a lo algoritmos adaptados, se abordan las heurísticas NEH, NEHM, LR-NEH y PFH-NEH por un lado, y las metaheurísticas IG, IGALL y VBIH por otro. Además, se aplica una nueva búsqueda local. El primer paso implica la calibración de cada uno de los métodos, durante la cual se determinará el valor de cada uno de los parámetros de los que dependen los algoritmos. Para este propósito, se utiliza un subconjunto de las instancias de Taillard, además del cálculo de la desviación respecto al mejor resultado para poder comparar los resultados obtenidos. Una vez calibrados los métodos, se comparan cada uno de ellos utilizando el total de las instancias de Taillard. El cálculo de la ARDI se utilizará para poder comparar las soluciones obtenidas. De dicha comparación, se concluye que la heurística NEHM es la más eficiente dentro de las estudiadas para la minimización del TWCIT y la nueva metaheurística propuesta VBIHp como la más eficiente dentro de las metaheurísticas. Por último, cabe señalar que este documento se ha redactado en Latex, el código del método se ha escrito en C, el tratamiento de los datos en Excel y el análisis estadístico en SPSS.

The Master’s Thesis presented addresses the minimization of the Total Weighted Core Idle Time (TWCIT) of machines within a deterministic permutation flow shop scheduling problem. The presented problem is framed within sustainable production scheduling. Given the defined configuration, energy consumption during processing time is considered constant, so minimizing energy consumption during idle time entails minimizing the system’s overall energy consumption. This Master’s Thesis is based on the implementation of a new proposed metaheuristic for TWCIT and its comparison with the most efficient methods developed in the literature for classical objectives (makespan and total flow time). The new metaheuristic is the VBIHP, which is based on the well-known VBIH. Regarding the adapted algorithms, the heuristics NEH, NEHM, LR-NEH, and PFH-NEH are addressed on one hand, and the metaheuristics IG, IGALL, and VBIH on the other. Additionally, a new local search is applied. First, the calibration of each of the methods is carried out determining the value of each parameter that influences the algorithms. For this purpose, a subset of Taillard instances is used. The methods are compared by computing the deviation from the best-known solution (ARDI). Once the methods are calibrated, each of them is compared using the total Taillard instances. Again, the ARDI is used to compare the obtained solutions. From this comparison, it is concluded that the NEHM heuristic is the most efficient among those studied for minimizing TWCIT, and the newly proposed metaheuristic VBIHp is the most efficient among the metaheuristics. Finally, it should be noted that this document was written in LaTeX, the methods were coded with C, the data was processed with Excel, and the statistical analysis was performed with SPSS.