Integrated support system for planning and scheduling of batch chemical plants
La planificación de la producción en plantas de proceso discontinuo es uno de los problemas más complejos e importantes para una amplia variedad de procesos industriales. A pesar de esta importancia la planificación de la producción es habitualmente un proceso manual que puede conducir a un exceso d...
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2003 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/6434 |
| Acceso en línea: | http://www.tdx.cat/TDX-0707103-125200 http://hdl.handle.net/10803/6434 https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-93745 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | on-line scheduling planning reactive scheduling scheduling batch EON 3303. Enginyeria i tecnologia química - 1207. Investigació operativa 62 65 66 |
| Sumario: | La planificación de la producción en plantas de proceso discontinuo es uno de los problemas más complejos e importantes para una amplia variedad de procesos industriales. A pesar de esta importancia la planificación de la producción es habitualmente un proceso manual que puede conducir a un exceso de inventario, una utilización ineficiente del capital y aumento en costes de producción.<br/>Este problema ha sido el sujeto de un importante esfuerzo investigador en los últimos años, especialmente desde principios de los 80 hasta la actualidad, aunque la industria se ha mostrado interesada en el problema desde los años 40. Durante este tiempo se ha realizado mucha investigación al respecto, pero la naturaleza compleja de problema hace que todavía no exista una solución aceptada ampliamente en la industria.<br/>Esta tesis describe un entorno genérico para la planificación de la producción en plantas de proceso discontinuo. Se han desarrollado diferentes componentes: un modelo de datos, un modelo de temporización, estrategias de asignación y secuenciación y diferentes alternativas de optimización.<br/>Uno de los aspectos más importantes del entorno presentado es su modularidad. El hecho de dividir el problema de planificación de la producción en diferentes módulos que comparten un modelo de datos común facilita la reutilización y la adaptación a escenarios industriales de las diferentes técnicas desarrolladas escogiendo la mejor alternativa para cada uno de ellos.<br/>El modelo de información orientado a objetos que se presenta en esta tesis permite la organización sistemática de la información de planta, permitiendo una representación detallada de las restricciones presentes en la industria.Por otra parte, el modelo de temporización de operaciones (EON) desarrollado en la presente tesis es la capacidad de representar restricciones temporales complejas presentes en la industria utilizando componentes sencillos. Se ha desarrollado una metodología para generar modelos EON a partir del modelo de información utilizado incluyendo restricciones de depósitos y restricciones temporales entre operaciones. Adicionalmente, un método iterativo permite tener en cuenta otros recursos limitantes dependientes de calendario, como mano de obra, electricidad, etc.<br/>En relación a las decisiones de nivel superior, se han desarrollado también reglas de balance de materiales, asignación y secuenciación que permiten obtener de una forma rápida y sencilla planes factibles a partir de un conjunto de demandas. Estas reglas se pueden aplicar tanto a planes de producción vacíos en situaciones de puesta en marcha de la planta, como a planes parcialmente llenos con la información de lotes que se están ejecutando en planta, lo que permite la replanificación en linea en caso de ser necesario.<br/>También se han aplicado diferentes técnicas de optimización a fin de mejorar planes de producción. Se han probado tanto métodos heurísticos como modelización matemática.<br/>En lo referente a los métodos heurísticos, se ha desarrollado un nuevo método de optimización (MSES) que mejora algunos aspectos referentes al algoritmo estándar de recocido simulado. Los algoritmos genéticos han sido también objeto de estudio, incorporando un algoritmo que transforma los individuos infactibles en factibles. Todos estos métodos han sido adaptados al entorno desarrollado permitiendo cambios de secuencia y asignación.<br/>En lo que respecta a la modelización matemática, se ha desarrollado un nuevo modelo MILP basado en una extensión del EON introduciendo variables de decisión de secuencia y asignación así como restricciones asociadas a almacenamientos intermedios.<br/>El entorno desarrollado en esta tesis ha sido aplicado a diferentes entornos industriales, proporcionando una validación de las tecnologías y modelos desarrollados. En todos los casos estudiados se han podido obtener planes de producción que cumplen con las restricciones presentes en planta, lo que permite establecer la validez de las metodologías desarrolladas para la planificación de la producción en plantas químicas de proceso discontinuo. |
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