— Si un puente-grúa llega ant<strong>es</strong> del instante de recogidade un producto en un tanque, se produceun tiempo muerto.Phillips y Unger (1976) d<strong>es</strong>arrollaron el primer modelopara HSP. El problema de determinar la programaciónde operacion<strong>es</strong> del puente-grúa con elobjetivo de optimizar la productividad <strong>es</strong> NP-completo(Lei y Wang, 1989), incluso para la variante mássimple de CHSP.Algunos trabajos se han preocupado de analizar lainfluencia del número de grúas, como Lei y Wang(1991) que no permitían solape de movimientos dedos grúas. Cuando aparece un cuello de botella, <strong>es</strong>frecuente que más de un tanque se dedique a un únicotratamiento (multi-tanqu<strong>es</strong>), para lo cual Zhou yLi (2003) propusieron un modelo de programaciónlineal entera mixta. Liu et al. (2002) d<strong>es</strong>arrollaron unmodelo no sólo para multi-tanqu<strong>es</strong>, sino también paratanqu<strong>es</strong> multi-función (cuando en un tanque serealiza más de una operación diferente).La producción simultánea de ítems múltipl<strong>es</strong> (nu<strong>es</strong>tromodelo lo sustituirá por piezas) ha sido tratadamediante diferent<strong>es</strong> tipos de procedimientos: heurísticas,para programación no cíclica, como Yih (1994)y Paul et al. (2007); propagación de r<strong>es</strong>triccion<strong>es</strong>, comoHindi y Fl<strong>es</strong>zar (2004); o branch-and-bound paraprogramación cíclica, como Lei y Liu (2001).En nu<strong>es</strong>tro caso, se afronta el CHSP con una solagrúa, tanqu<strong>es</strong> con capacidad para una pieza, sin multi-tanqu<strong>es</strong>,sin tanqu<strong>es</strong> multi-función y sin ningunaotra r<strong>es</strong>tricción adicional. Las <strong>es</strong>tacion<strong>es</strong> de carga yd<strong>es</strong>carga se consideran a cada extremo de la línea,aunque el modelo también podría ser aplicado sicoincidieran en el mismo lugar adaptando los tiemposde grúa. El modelo d<strong>es</strong>arrollado permite tratarcualquier grado de ciclos. Recientemente, Manier yBloch (2003) agruparon los diversos trabajos sobre<strong>es</strong>te problema y elaboraron una clasificación de lasdiferent<strong>es</strong> variant<strong>es</strong> tratadas. Según su notación, nu<strong>es</strong>trocaso puede clasificarse como: CHSP | mt/ /diss |/n,mt+2 | Tmin, siendo n el grado de los ciclos consideradosy mt todos los tanqu<strong>es</strong> en que se realizanoperacion<strong>es</strong>.En la Sección 2, se d<strong>es</strong>cribe el modelo 1-cíclico parapr<strong>es</strong>entar el modelo 2-cíclico en la Sección 3 y extenderloal caso n-cíclico. La Sección 4 se proponeel branch-and-bound en el cual en cada nodo se r<strong>es</strong>uelveun grafo. La Sección 5 mu<strong>es</strong>tra la experienciacomputacional y las conclusion<strong>es</strong> del trabajo se recogenen la Sección 6.2. Formulación del problema cíclicobásico2.1. El problema de secuencias 1-cíclicasEn una línea compu<strong>es</strong>ta por m tanqu<strong>es</strong>, donde suponemosque cada operación tiene lugar en un tanque,se debe producir una gran cantidad de piezas. Paracada operación, se define una ventana de tiempo. Paraque las piezas fluyan a lo largo de la línea, una grúamueve las piezas d<strong>es</strong>de un tanque i al de la siguienteoperación, i+1. Entre dos movimientos de grúa concarga, la grúa realiza a menudo viaj<strong>es</strong> sin carga paraocupar el tiempo con traslados de otra pieza.Sea:i = índice de tanqu<strong>es</strong> (i =1,...,m); <strong>es</strong>tación decarga (i =0); <strong>es</strong>tación de d<strong>es</strong>carga (i =m +1)[a i ,b i ] = ventana temporal en el tanque i (i =1,2,...,m)f i = tiempo de movimiento de grúa con cargaentre tanqu<strong>es</strong> i e i+1 (i =0,1,..,m).e i,i’ = tiempo de movimiento de grúa sin carga entretanqu<strong>es</strong> i e i’ (i,i’ =0,...,m +1).La idea de trabajar con secuencias cíclicas se asociaa la fabricación de piezas idénticas d<strong>es</strong>de Phillips yUnger (1976). La grúa repite movimientos cíclicospara tratar una serie de piezas, suficientemente largapara considerarla infinita. El objetivo <strong>es</strong> minimizarel tiempo de ciclo, definido como período consumidopor la grúa para llevar a cabo una secuencia completade movimientos (Shapiro y Nuttle, 1988).Si una única pieza entra en el sistema productivo yuna lo abandona durante cada ciclo, se habla de programación1-ciclo o de ciclo simple. En cambio, si entray sale del sistema más de una pieza en cada ciclo,se habla de programación n-ciclo. Autor<strong>es</strong> como Shapiroy Nuttle (1988) propusieron que sus algoritmospodían servir para el caso n-ciclo igual que lo hacíanpara el 1-ciclo, pero no sin aportar r<strong>es</strong>ultados. Lei yWang (1989) afirmaron que el problema n-ciclo <strong>es</strong>también NP-completo.Sea H =(h 0 ,h 1 ,...,h m ) una permutación circular de movimientosde grúa con carga, donde h [l] =h i(i,l =0,...,m) significa que en la posición l de la secuenciase visita el tanque i. Se supone que h [0] =h 0 .A cada vector H, se asocia otro vector T con sus r<strong>es</strong>pectivosinstant<strong>es</strong> t i , en que la grúa toma una piezadel tanque i. Se <strong>es</strong>tablece t 0 =0. Una secuencia cíclica(H, T) será factible si y sólo si hay una pieza en eltanque donde la grúa debe recogerlo y el tanque d<strong>es</strong>-24
tino <strong>es</strong>tá vacío, y además las duracion<strong>es</strong> de las piezasen los tanqu<strong>es</strong> cumplen las ventanas temporal<strong>es</strong>.El objetivo <strong>es</strong> minimizar el tiempo de ciclo C . Dadauna secuencia H, el problema de minimizar el tiempode ciclo se define, a partir de los parámetros ka i ,kb i ∈{0,1}, como:[MIN] C [1]s. a.:t i –t i-1 ≥ a i +f i-1 –ka i ·C i =1, …, m [2]t i-1 –t i ≥ –b i –f i-1 +kb i ·C i =1, …, m [3]t [l] –t [l-1] ≥ f [l-1] +e [l-1]+1,[l] l =1, …, m [4]t 0 –t [m] ≥ f [m] +e [m]+1,0 –C [5]t i ≥ 0 i =0, …, m [6]C ≥ 0 [7]En [1] se define la función objetivo. Las r<strong>es</strong>triccion<strong>es</strong>de ventanas temporal<strong>es</strong> son [2] y [3]; las de movimientosde grúa en un ciclo son [4] y [5]. Para el últimomovimiento, en [5] se incluye el tiempo de cicloC. Las r<strong>es</strong>triccion<strong>es</strong> de no negatividad son [6] y [7].2.2. De las secuencias 1-cíclicas a las n-cíclicasSi la programación considera n-ciclos, <strong>es</strong>to <strong>es</strong> equivalentea considerar hasta «n piezas» diferent<strong>es</strong> quetienen que visitar cada tanque en un ciclo. El modelopr<strong>es</strong>entado considera tanqu<strong>es</strong> «multiproducto»(con capacidad para más de una pieza, pero no simultánea),aunque de hecho sólo tengan capacidadpara una única pieza. Por tanto, se puede r<strong>es</strong>olver elproblema transformando las m operacion<strong>es</strong> de losmodelos 1-ciclo en n·moperacion<strong>es</strong>, ya que se multiplicala capacidad de tanqu<strong>es</strong> por el número de piezaspor ciclo, n.3. Modelo para el problema de secuencias2-cíclicas3.1. Definicion<strong>es</strong>, notación e hipót<strong>es</strong>isEn un modelo 2-cíclico, por ejemplo, se determinauna secuencia cíclica que alterna piezas de un hipotéticoproducto 1 (piezas impar<strong>es</strong>) y de otro hipotéticoproducto 2 (piezas par<strong>es</strong>). Es decir, se introduceuna pieza impar y otra par en la línea y se acaba otrasdos (una impar y otra par) durante cada ciclo. Así, sebusca realizar los movimientos de grúa nec<strong>es</strong>arios paraque cada «tipo de pieza» (par o impar) <strong>es</strong>té en lasmismas posicion<strong>es</strong> a inicio y fin de cada ciclo.Previamente, se definen dos conceptos (que se mu<strong>es</strong>tranen la Figura 1):— Un tanque <strong>es</strong> cada entidad física de la línea deproducción, donde se realizan las operacion<strong>es</strong>; seconsidera tantos tanqu<strong>es</strong> como tratamientos uoperacion<strong>es</strong>.— Una etapa <strong>es</strong> cada una de las operacion<strong>es</strong> de unapieza cualquiera en un tanque cualquiera de la línea.Sean k–1y k dos etapas consecutivas del modelo 2-cíclico. Si k <strong>es</strong> impar, las etapas k y k+1 pertenecena tanqu<strong>es</strong> diferent<strong>es</strong>; si k <strong>es</strong> par, son de un único tanque.Las r<strong>es</strong>triccion<strong>es</strong> de ventanas temporal<strong>es</strong>, definidaspor tanque, se convierten según las k etapasdel modelo. De manera similar, se convierten los movimientosde grúa.Se define los siguient<strong>es</strong> parámetros de manera equivalenteal caso 1-cíclico:ps 0 ,s 1s 2 ,…,s p+1s p+2 ,s p+3= número de etapas= etapas para la <strong>es</strong>tación de carga (piezasimpar<strong>es</strong> y par<strong>es</strong>)= etapas para los tanqu<strong>es</strong> 1,…,m (piezasimpar<strong>es</strong> y par<strong>es</strong> alternativamente)= etapas para la <strong>es</strong>tación de d<strong>es</strong>carga(piezas impar<strong>es</strong> y par<strong>es</strong>, r<strong>es</strong>pectivamente)a k = a i*2+(j-1) = tiempo mínimo de ventana temporalen la etapa k, tanque i (k =2,...,p +1)b k = b i*2+(j-1) = tiempo máximo de ventana temporalen la etapa k, tanque i (k =2,...,p+1)f ke k,k’= tiempo de movimiento de grúa concarga entre etapas s k y s k+2 (k =0,...,p +1)= tiempo de movimiento de grúa sin cargaentre de la etapa k a la k’ (k,k’ =0,...,p +3)Figura 1Repr<strong>es</strong>entación de tanqu<strong>es</strong> (notación inferior) y etapas(notación superior) en el modelo0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 110 1 2 3 4 525
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