Framiñán Torres, José Manuel2018-06-252018-06-252017Dios Rubio, M.A. (2017). Decision support systems for task scheduling: applications in manufacturing and healthcare. (Tesis Doctoral Inédita). Universidad de Sevilla, Sevilla.https://hdl.handle.net/11441/76425Esta Tesis se centra en el problema de la programación de tareas. Aunque pueden encontrarse diferentes definiciones de la programación de tareas en la literatura, aquí se define como la asignación de un número de tareas – acciones individuales que deben realizarse para completar un determinado proceso-, a un conjunto de recursos, en momentos de tiempo específicos. Pueden encontrarse ejemplos de programación de tareas en muchos contextos, como por ejemplo, el orden en el que deben fabricarse las diferentes partes de un coche, la asignación de quirófanos y cirujanos a intervenciones quirúrgicas en un hospital, o el orden en el que deben ser servidos los clientes de un restaurante. La programación de tareas supone un elemento clave en muchas compañías, en el campo de los servicios y en el de la fabricación, ya que es esencial para la coordinación del trabajo entre los diferentes actores involucrados, tales como departamentos, recursos (físicos y humanos) o entidades externas. En la mayoría de los casos, la programación de tareas conlleva trabajar con grandes cantidades de datos relacionados con el proceso y gestionar correctamente el conjunto de restricciones que controlan el proceso. Como consecuencia de esto, la programación de tareas suele hacerse con ayuda de herramientas informáticas que ofrecen algún tipo de soporte para el decisor. A este respecto, el auge de las Tecnologías de la Información (TI) en las últimas décadas ha ayudado enormemente al desarrollo de sistemas computarizados que ofrecen soporte a la toma de decisiones – Sistemas de Soporte a la Decisión (SSD) – en muchos ámbitos, incluyendo la programación de tareas. Además, ha habido un notable aumento en la capacidad computacional que ha hecho posible afrontar problemas de programación de tareas que se consideraban irresolubles hace algunos años. A pesar de estos avances, se ha detectado un gap entre teoría y práctica al llevar estas nuevas condiciones a la práctica, que puede ser demostrado por el limitado número de sistemas que se han implementado y aceptado por los usuarios satisfactoriamente. La hipótesis de trabajo de esta Tesis es que, para reducir este gap entre teoría y práctica, estos sistemas deberían considerar un conjunto de aspectos que se han estudiado en la literatura pero que no se han tenido en cuenta en el proceso de implementación, tales como el rol del decisor en el sistema, el contexto organizacional donde se toman las decisiones para la programación o la consideración de la programación como un proceso dinámico. Normalmente, cada vez que una empresa necesita implementar un SSD para la programación de tareas (SSDPT), es posible elegir entre dos opciones: adquirir una solución off-the-shelf, o diseñar y desarrollar una herramienta personalizada. Cuando se elige la primera opción, normalmente la solución no se adapta perfectamente a las actividades de la empresa, y considerando que la programación de tareas es muy dependiente del contexto, esta opción puede resultar en una situación muy documentada en la literatura en la que se consigue una implementación muy limitada en la que hay diferentes sistemas de información trabajando en paralelo para tener en cuenta las diferentes especificidades de la empresa. Por otro lado, si se opta por la segunda opción, esta suele derivar en largos tiempos de implementación con resultados pobres, ya que el equipo de desarrollo podría no tener en cuenta los errores y aciertos de otras implementaciones, tales como las funcionalidades que un sistema debería tener o los perfiles que se debería dar a los diferentes usuarios. Como resumen podríamos decir que el diseño y la implementación de SSDPT tienen un conjunto de problemas que constituyes una de las principales causas del gap existente entre la teoría de la programación de tareas y su implementación en la práctica. Para mejorar la actividad de diseño y desarrollo de SSDPT, el objetivo de esta tesis es proponer un framework común para el desarrollo de SSDPT. Para asegurar su validez y analizar su rango de aplicación, se analiza su factibilidad en dos sectores de aplicación, fabricación y salud, y se llevan a cabo dos casos de estudio en estos sectores. Para conseguir el objetivo general de la Tesis, se consideran un conjunto de objetivos específicos: 1. Proponer un framework para el diseño y desarrollo de SSDPT. • El framework tiene en cuenta todos los problemas detectados en la literatura que tienen que ver con los fallo a la hora de implementar este tipo de sistemas. Este framework se detalla mediante un conjunto de perspectivas. 2. Analizar las implementaciones existentes de SSDPT para analizar la alineación del framework propuesto con las implementaciones existentes de este tipo de sistemas en los dos campos de aplicación. • Se lleva a cabo una revisión sistemática de la literatura en SSDPT en fabricación. Las contribuciones revisadas se clasifican de acuerdo a las funcionalidades que presentan. Se analizan y discuten una serie de resultados y conclusiones de los mismos. Además se realiza una revisión de SSDPT comerciales para la programación de quirófanos. Estas contribuciones también se clasifican según sus funcionalidades y se presentan y discuten una serie de resultados y conclusiones. 3. Levar a cabo el diseño e implementación de dos SSDPT de acuerdo con el framework propuesto para demostrar su validez. • Basándonos en el framework un SSDPT para fabricación y un SSDPT para la programación de quirófanos han sido propuestos: i. El SSDPT para fabricación se implementó para una empresa de fabricación situada en Sevilla. Primero se describe el contexto en el que el sistema actúa y el problema considerado. Después se estudian los principales casos de uso del sistema y se relacionan con el framework propuesto. Más tarde, se proponen una serie de métodos de resolución eficientes para el problema analizado. Finalmente, se realiza una breve discusión sobre los principales resultados de implementación del sistema. ii. El SSDPT para programación de quirófanos se implementó en un hospital situado en Sevilla. Primero se describe el contexto en el que el sistema actúa y el problema considerado. Después se estudian los principales casos de uso del sistema y se relacionan con el framework propuesto. Más tarde, se proponen una serie de métodos de resolución eficientes para el problema analizado. Finalmente, se realiza una breve discusión sobre los principales resultados de implementación del sistema.This thesis focuses on the problem of task scheduling. Although slightly different definitions of task scheduling can be found in the literature, here it is defined as the allocation of a number of tasks - single actions that must be performed to complete a specific process-, to a set of resources, at specific moments in time. Examples of task scheduling can be found in many settings, as for example, the order in which the different parts of a car have to be manufactured in a set of machines, the allocation of operating rooms and surgeons to the surgical interventions in a hospital, or the order in which the customers of a restaurant should be served. Clearly, task scheduling is a core activity of many companies, both in manufacturing and in services, as it is essential for the coordination of the work between the different involved actors, such as departments, resources (human and physical) or external entities. In most settings, task scheduling involves treating large amounts of data related to the process and properly handling the set of constraints controlling this process. As a consequence, task scheduling is usually carried out with the help of computer tools that offer some type of support to the decision maker. In this regard, the rising of Information Technologies (ITs) in the last decades has helped enormously to develop computer systems providing support for decision making - i.e. Decision Support Systems (DSSs) - for many decisions, including task scheduling. At the same time, there has been a notable increase in computer capacity that has made possible facing task scheduling problems that were considered unsolvable some years ago. Despite these advances, an important gap between theory and practice has been found when translating these new conditions into practice, as it can be proven by the relatively short number of documented systems that have been correctly implemented and accepted by users. The working hypothesis in this Thesis is that, in order to reduce this gap between theory and practice, these tools should consider a number of aspects that have been studied in the literature but that have not been taken into account in practice during the implementation process, such as the role of the decision makers in these tools, the organisational context where scheduling decisions take place or the consideration of scheduling as a dynamic process. Typically, each time a company requires to implement of a DSS for task scheduling, in the following DSSTS, it faces two different options: either acquiring an off-the-shelf solution, or designing and developing an in-house tool. If the former option is chosen, the acquired solution may not fit perfectly into the activities of the company, and, since task scheduling is company-specific, this approach may result in a situation widely documented in the literature where there exist limited implementations that needs information systems working in parallel to deal with the specificities of the company. On the contrary, the second option usually derives in large implementation times with poor results, as the development team may not take into account errors or successes from former implementations, such as the functionalities that the system should include or the profiles required for the decision makers among others. As a summary, the design and implementation of DSSTS suffer a number of problems which constitute a root cause for the existing gap between the scheduling theory and its implementation into practice. In order to improve the activity of designing and developing DSSTS, the aim of this thesis is to propose a common framework for the development of DSSTS. In order to ensure the validity and range of application of this framework, its feasibility is analysed within two specific fields of applications, namely manufacturing and healthcare, and two implementation case studies are conducted within these fields. In order to fullfil this general objective, a number of specific objectives can be detailed: 1. To propose a framework for the design and development of DSSTS. • This framework address all the issues found in literature regarding the common failures when implementing this type of systems. A number of perspectives of the framework are given in order to properly detail it. 2. To analyse existing implementations of DSSTS in order to check the alignment of the framework proposed with the task scheduling systems implemented in the two sectors chosen for the evaluation of the framework. • A systematic literature review on manufacturing DSSTS is carried out. The reviewed contributions are classified according to their functionalities. A number of findings and conclusions about these findings are discussed. Additionally, a review on commercial operating room DSSTS is done. These contributions are also classified according to their functionality and a number of findings and conclusions about these findings are discussed. 3. To conduct the design and implementation of two DSSTS according to the proposed framework in order to demonstrate its applicability. • Based on the proposed framework, a manufacturing DSSTS and an operating room DSSTS are implemented: i. The manufacturing DSSTS is applied to a real manufacturing company in Sevilla. First, we describe the context where the DSSTS is deployed and the problem addressed, i.e. the hybrid flowshop scheduling problem with missing operations. Then, the main use cases of the DSSTS are discussed and related to the framework. Next, a set of efficient solution procedures for the problem under study are proposed. And finally, a brief discussion on the main results of the implementation of the DSSTS is carried out. ii. The operating room DSSTS is applied to a real hospital in Sevilla. First, we describe the context where the DSSTS is deployed and the problem addressed, i.e. the the operating room scheduling problem. Then, the main use cases of the DSSTS are discussed and related to the framework. Next, a set of efficient solution procedures for the problem under study are proposed. And finally, a brief discussion on the main results of the implementation of the DSSTS is carried out.application/pdfengAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacionalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccess