Enfoque híbrido metaheurístico AG-RS para el problema de asignación del buffer que minimiza el inventario en proceso en líneas de producción abiertas en serie

Abstract

El problema de asignación del buffer (BAP, por sus siglas en inglés) es clasificado como un problema de optimización combinatorio NP-Duro en el diseño de las líneas de producción. Éste consiste en definir la asignación de lugares de almacenamiento (buffers) dentro de una línea de producción, con el fin de aumentar al máximo la eficiencia del proceso. Los métodos de optimización que han sido reportados con mayor éxito en los últimos años son las técnicas metaheurísticas. En este trabajo, se propone un enfoque híbrido que utiliza las técnicas metaheurísticas de: Algoritmos Genéticos (AG) y Recocido Simulado (RS), con el objetivo de determinar los buffers requeridos que minimicen el promedio de inventario en proceso (<em>WIP</em>, por sus siglas en inglés) en líneas de producción abiertas en serie <em>M/M/1/K</em>. La evaluación se realiza con un método analítico de descomposición. Los resultados obtenidos demuestran la eficiencia computacional del algoritmo híbrido propuesto con respecto a un RS o AG estándar.

Análisis multi-objetivo del problema de asignación del buffer con meta-modelos de simulación y una metaheurística híbrida

“…Una vez que dos padres han sido seleccionados, se utiliza una probabilidad (Pc) para determinar si éstos serán cruzados o no. Los padres que evitan el cruce, automáticamente una copia de ellos pasa a la población candidata; se emplea el procedimiento reportado por Hernández-Vázquez et al (2019). La mutación considera sólo aquellos hijos o descendientes generados después del cruce.…”

“…Finalmente, en futuros trabajos se recomienda analizar la calidad de las soluciones alcanzadas por el algoritmo híbrido AG-RS2. Previamente se ha probado en la literatura que la implementación de algoritmos híbridos que consideran Algoritmos Genéticos y Recocido Simulado, generan soluciones de mejor calidad y de manera más eficiente que metaheurísticas estándar (Kose and Kilincci, 2015;Ariyani et al, 2018;Hernández-Vázquez et al, 2019). Sería interesante determinar si las soluciones obtenidas por el algoritmo híbrido AG-RS2 representan el óptimo, o bien, que tan lejos o tan cerca están de él.…”

“…• Formulación con un sólo objetivo: Los criterios de optimización más comunes consideran maximizar la tasa promedio de producción o throughput rate (Nahas et al, 2014;Wang et al, 2014;Narasimhamu et al, 2014;Kose and Kilincci, 2015;Köse et al, 2015;Patchong and Kerbache, 2017;Lin and Chiu, 2018;Koyuncuoğlu and Demir, 2021), minimizar el tamaño total del buffer (Li, 2013;Weiss and Stolletz, 2015), minimizar el costo total de la asignación (Nahas, 2017;Nahas and Nourelfath, 2018;Ouzineb et al, 2018), entre otros (Zhou et al, 2018;Hernández-Vázquez et al, 2019;Alfieri et al, 2020;Shaaban and Romero-Silva, 2020;Xi et al, 2021).…”

“…La hibridación entre técnicas metaheurísticas ha permitido explorar de manera más eficiente el espacio de soluciones; recientemente, un enfoque de este tipo que ha generado resultados positivos es la hibridación de Algoritmos Genéticos (AG) y Recocido Simulado (RS). Kose and Kilincci (2015) desarrollaron el algoritmo GAA que maximiza la tasa promedio de producción y demuestran la superioridad de éste en la calidad de las soluciones y eficiencia computacional alcanzadas con respecto a un AG o RS; Por su parte, Hernández-Vázquez et al (2019) presentan el algoritmo AG-RS que minimiza el promedio de inventario en proceso (WIP promedio), cuyo criterio de optimización es uno de los menos investigados en la literatura (Demir et al, 2014), y demuestran la eficiencia computacional de éste con respecto a un AG o RS, e incluso lo comparan con el algoritmo GAA. Los trabajos mencionados se limitan a estudiar líneas de producción abiertas en serie.…”

“…Este estudio presenta una nueva propuesta de solución del BAP basada en un algoritmo híbrido metaheurístico que emplea Algoritmos Genéticos y Recocido Simulado. A diferencia de los estudios presentados por Kose and Kilincci (2015) y Hernández-Vázquez et al (2019), se analiza una línea de producción paralela en serie bajo un enfoque multi-objetivo, donde se pretende maximizar la tasa promedio de producción y minimizar el costo total de la asignación de buffers. El empleo de este algoritmo híbrido con formulación multiobjetivo, en una línea de producción con la topología mencionada, representa entonces una contribución diferente en el campo del BAP y la más relevante del presente documento.…”