Metaheuristic approaches for energy efficient production optimisation in manufacturing facilities

Resumen

La tesis doctoral comienza presentando el entorno principal en el que se va a desarrollar, el de las empresas de manufactura, prestando atención en particular al sector de la automoción y al de los semiconductores. La motivación que origina la presente tesis se basa en la dificultad de organizar el proceso productivo de modo y manera que la optimización de la energía en los mismos no este reñida con los objetivos tradicionales como incremento de la producción y cumplimiento de plazos de entrega con los clientes, por poner dos ejemplos. El planteamiento inicial de la tesis defiende que lo que se necesita para conseguir dicho objetivo es un enfoque verdaderamente integrado para apoyar la fabricación sostenible, un enfoque que garantice la transparencia del sistema y apoye el control operativo. Esto requiere de la definición de normas para una nueva gestión de la energía y los indicadores de desempeño, el desarrollo de algoritmos para automatizar el proceso de medición, el diseño de interfaces visuales que puedan comunicar los estados del sistema de una manera intuitiva y nuevas técnicas de optimización capaces de minimizar el uso de recursos a la vez que se cumplen los requisitos de producción. Seguidamente se presenta el argumento de que, en el mundo de la optimización, a menudo la investigación académica dista bastante de la realidad. A modo de ejemplo se analizan tres ejemplos tomados de casos de aplicación reales en los que se ha puesto a prueba el sistema de optimización desarrollado y presentado en la tesis. Después de exponer la metodología seguida por al autor para el desarrollo de la tesis, y la estructura de la misma, se introducen los temas principales en los que se apoyará el posterior desarrollo de la tesis. Se comienza con una explicación del problema genérico de optimización, seguido de una clasificación de los mismos, con particular atención al conocido como ¿job shop¿. En particular la investigación se apoya principalmente en los recientes avances en optimización por métodos metaheurísticos, que proporcionan la capacidad de resolver los complejos problemas reales que se plantean en las empresas de manufactura modernas. Los métodos exactos son a menudo incapaces de proporcionar soluciones cuando el espacio de soluciones es tan extenso como el que se encuentra en dichos escenarios, con multitud de objetivos y restricciones que a menudo resultan contrapuestos. Además, muchas de las variables que participan en estos procesos productivos tienen complejas relaciones ocultas por las que resulta enormemente difícil predecir el efecto que un cambio en una de ellas tendrá en las demás. Esto se traduce en la imposibilidad por parte de los supervisores de producción de poder predecir con cierta seguridad el efecto que potenciales disrupciones de producción tendrán en los objetivos finales.