Metodología de subloteo

La metodología de subloteo aplica a escenarios en donde la producción consiste de lotes de varios ítems discretos e idénticos que tienen que ser procesados por varias máquinas en sistemas productivos flow shop. En lugar de transferir el lote entero luego de que todos sus ítems hayan sido procesados en una máquina, se considera transferir pequeños grupos de ítems del lote, llamados sublotes. Esta técnica de dividir los lotes en sublotes y procesarlos de forma simultánea en distintas máquinas (respetando su secuencia tecnológica dentro del flow shop), es lo que se conoce como subloteo o lot streaming. La Figura 3.1 muestra esquemáticamente la implementación de subloteo a un sistema flow shop de tres productos (J1, J2 y J3) y tres máquinas (M1, M2 y M3). Los

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sublotes de los productos en la Figura 3.1.b se indican como J1-1 y J1-2 para referenciar el primer y segundo sublote del producto J1. En la Figura 3.1.a, se muestra el caso base sin aplicar subloteo, mientras que en la Figura 3.1.b. se muestra la implementación del subloteo y la mejora que ésta provoca. Por ejemplo, en la máquina M2 en la Figura 3.1.b se comienza a procesar el sublote J1-1 mientras se procesa el sublote J1-2 en la máquina

M1, de esta forma se solapa la producción del producto J1 en dos máquinas. Esto deriva en una mejora del flujo de trabajo como puede evidenciarse en la región entramada de la Figura 3.1.b, que señala la mejora en el makespan.

Figura 3-1. Ilustraciones de una solución sin aplicar subloteo a), y de una solución aplicando subloteo b). En la figura b) la zona con trama horizontal es la ganancia en el makespan por aplicar subloteo.

A su vez dentro de la metodología de subloteo es posible considerar distintos tipos de implementación, en las cuales se modelan las distintas cuestiones que involucra el incorporar en el proceso de toma de decisiones el dimensionamiento del tamaño del sublote. Algunas de las más características de la metodología según Feldmann y Biskup (2008) son:

 Mono producto / múltiple producto. Se considera un solo producto o múltiples productos.

 Sublotes consistentes. Se considera que un sublote es consistente cuando no modifica su tamaño a lo largo del proceso productivo

 Sublotes iguales. Todos los sublotes de un mismo producto tienen el mismo tamaño

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 Sublotes sin demoras / con demoras intermitentes. Para el caso de los sublotes sin demoras todos los sublotes del mismo producto deben procesarse sin demoras en una misma máquina. En cambio, si se aceptan demoras intermitentes, pueden existir demoras en el procesamiento en una misma máquina entre dos sublotes consecutivos de un mismo producto.

 Ordenamientos sin demoras / con demoras. Si el ordenamiento no acepta demoras, los sublotes tienen que pasar sin sufrir esperas entre las sucesivas máquinas. Cuando se aceptan demoras, el sublote puede esperar antes de pasar a la siguiente máquina.

 Tiempos de preparación adjuntos / no adjuntos al sublote. Si los tiempos de preparación deben ser adjuntos al sublote, no puede comenzar a prepararse la máquina hasta que el sublote no llegue a la máquina. En el caso de que no sean adjuntos, la preparación es independiente de la llegada del sublote.

 Sublotes discretos / continuos. Para el caso de sublotes discretos, el número de ítems de un sublote debe ser entero. Para sublotes continuos, no existe esa condición.

 Sublotes entremezclados / no-entremezclados. Si en una producción con múltiples productos se permiten sublotes entremezclados, implica que la secuencia de producción de los sublotes de un mismo producto j puede ser interrumpidas por la producción de sublotes de otro producto k. Si no se permite entremezcla de sublotes, la producción de los sublotes de un mismo producto es ininterrumpida, lo cual se cumple siempre para producciones mono-producto.

En nuestro caso trabajaremos con sistemas de múltiples productos, ya que carecería de sentido abordar problemas mono producto por impedir trabajar el enfoque NPFS. Respecto a los distintos tipos de sublotes: iguales, consistentes y variables, usaremos el tipo de sublote consistente. Los sublotes iguales son los más utilizados en la literatura sobre flow shop con subloteo tal como muestran las revisiones (Chang y Chiu 2005; Cheng et al, 2013). Este tipo de sublotes permite obtener los beneficios propios de la técnica de subloteo, ya que divide los lotes de producción en sublotes. Sin embargo, no reviste mayor interés para nuestro caso porque las decisiones a tomar respecto a los

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tamaños de los sublotes quedan bastante restringidas. Al definir el tamaño del sublote, queda implícitamente definido el número de sublotes. Por lo que, al estudiar los sistemas NPFS con ese tipo de sublotes la estructura de la solución puede que resulte bastante similar a la de los PFS. También es válido aclarar que las soluciones de sublotes consistentes engloba a las soluciones de sublotes iguales (no las descarta). Por otro lado, al utilizar sublotes variables implica flexibilizar incluso la restricción de que los sublotes sean iguales a lo largo del proceso productivo, lo que genera un incremento considerable en el esfuerzo computacional. Esto limita el tamaño de la instancia a estudiar. Dado que se pretende estudiar experimentalmente el comportamiento del enfoque NPFS y PFS aplicando subloteo, es necesario fijar algunas condiciones (por no ser un análisis teórico generalizable), especialmente, que los escenarios evaluados sean los mismos y que la calidad de las soluciones sean comparables. Respecto a los escenarios es sencillo fijar el mismo escenario para los dos enfoques. Respecto a la calidad de la solución no es tan simple realizar una comparación. Por eso utilizaremos un solver que permita asegurar la solución óptima, en este caso CPLEX. De esta forma aseguramos que, al comparar la calidad de las soluciones y la distribución de los sublotes, lo estamos haciendo con soluciones óptimas para cada enfoque. El utilizar sublotes variables acotaría demasiado el tamaño de la instancia a experimentar. Además, no es el tipo de sublote más ampliamente investigado.

En cuanto a los tiempos de demora tanto en los sublotes como en los ordenamientos, daremos flexibilidad a estos tiempos de forma de poder abordar el caso más general. De los tiempos de preparación consideraremos que no son adjuntos pero que debe considerarse el tiempo necesario para su preparación. El tipo de sublote considerado es discreto y no se acepta la entremezcla de sublotes de distintos productos. Esto último, lo consideramos de esa manera, por ser poco representativo de una realidad industrial en la que la alternancia en la producción de distintos productos se dé a nivel de sublotes.