Implementación de un algoritmo memético para resolver el problema de corte de materiales aplicado a la producción de barras de acero para hormigón

Abstract

El país ha vivido durante los últimos años un aumento en el PBI que lo ha colocado como unos de los principales países de la región. Este crecimiento se debe al aumento sostenido de la producción en diversos sectores. Por cifras del Ministerio de Economía y Finanzas (MEF), el sector de construcción, a cargo del Ministerio de Vivienda y Construcción representa uno de los principales contribuyentes al PBI interno (MEF), con un aporte del 5% al indicador. Además, se proyecta un crecimiento de 7% sostenido en los próximos años, por encima del promedio nacional. Esto ayudará a impulsar los sectores primarios y secundarios relacionados. Así que se vuelve prioritaria la elaboración de soluciones que aumenten la eficiencia en el consumo de recursos a todo nivel. En particular, este proyecto plantea abordar la producción de las barras de acero para hormigón a nivel industrial. La actividad productiva por la cual el acero fundido es convertido en barras de acero grandes, que serán a su vez cortadas en longitud para conseguir barras más pequeñas, que son usadas en la manufactura y la construcción de edificios. Estas son las conocidas como barras de acero para hormigón. El proceso consta de dos partes principalmente: ● La elaboración de barras largas estándar por el proceso de colada y ● Una segunda fase de corte para obtener los productos finales, barras de acero para hormigón, según el tamaño solicitado por los clientes. Aunque la producción de la barra grande (primaria) se realiza en una línea de ensamblaje a partir de acero fundido, lo que la vuelve virtualmente infinita y modificable en tamaño, las barras pequeñas se elaboran a partir de un tamaño estándar que cada fábrica utiliza para la manufactura. Para elaborar la producción de barras estándar, se toman en cuenta las negociaciones entre los ejecutivos de ventas y los clientes potenciales, obteniéndose requerimientos de producción. Dichos requerimientos son luego incluidos en la programación del periodo tomando en cuenta la disponibilidad de material (acero fundido). Debido a esto, aunque la primera etapa de corte es limpia por la naturaleza de la fabricación, en la segunda se pueden producir desperdicios y pérdidas, pues las barras grandes no siempre se utilizan al cien por ciento en la creación de barras de acero para hormigón. El problema entonces es de corte de materiales, el cual consiste en conseguir un número de piezas de diferentes largos que deben ser cortadas de una fuente, de tal forma que se cumpla con la demanda de largos y se produzcan optimizando una función objetivo. Por lo mencionado este trabajo de fin de carrera, plantea implementar un algoritmo memético para resolver el problema de corte de materiales aplicado a la producción de barras de acero para hormigón. Objetivo General Implementar un algoritmo memético para resolver el problema de corte de materiales aplicado a la producción de barras de acero para hormigón. Objetivos Específicos O1. Definir la función objetivo a evaluar para los algoritmos genético y memético O2. Diseñar un algoritmo memético como alternativa de solución para el problema de corte de materiales unidimensional de barras de acero para hormigón O3. Adaptar un algoritmo genético obtenido de la revisión de la literatura como alternativa de solución para el problema de corte de materiales de barras de acero para hormigón O4. Implementar los algoritmos propuestos en un módulo de ejecución de algoritmos O5. Realizar experimentación mediante pruebas numéricas para comparar el desempeño entre ambas alternativas de solución.