Optimización de la configuración y calendarización del proceso por lotes de planta elaboradora de producto biotecnológico

Abstract

La planta biotecnológica en estudio opera por lotes y su proceso se divide en dos partes. En la primera parte se cultiva, cosecha y seca biomasa vegetal semanalmente. En la segunda parte se consume la biomasa seca para elaborar el producto, y se efectúa sólo si se debe realizar una entrega al distribuidor. Las entregas aumentan anualmente, por lo que se debe escalar el proceso. Los escalamientos generan períodos de adaptación en que disminuye la producción. La magnitud de los escalamientos depende del volumen de biomasa externa que se demanda a proveedores. Existe incertidumbre en el valor de un parámetro de crecimiento de biomasa determinante en el desempeño del proceso. El objetivo principal de la presente memoria fue optimizar la configuración de la planta y la calendarización de sus etapas productivas. Para esto, se utilizó un árbol de decisiones para escoger entre un escalamiento mayor y uno menor, con más y menos biomasa externa recibida, respectivamente. Se incluyó la incertidumbre en el parámetro de crecimiento mediante escenarios positivos y negativos, en que se mantiene y disminuye su magnitud, respectivamente. Para organizar el año productivo de cada escenario, se construyó un modelo de planificación personalizado para esta planta. Además, se adaptó un modelo de calendarización a ambas partes del proceso. En la primera parte se minimizaron inventarios reducibles para todos los escenarios, mientras que en la segunda se maximizó la producción de lotes en horizontes temporales fijos. Se resolvió el árbol de decisiones con la información provista por los modelos de planificación y calendarización. Se concluyó que no hay una diferencia significativa entre los dos tipos de escalamiento para el año 2021. Para el 2022 el VAN de efectuar un escalamiento mayor es al menos un 19% superior al de ejecutar uno menor, a pesar de tener mayor probabilidad generar un escenario negativo. Se encontró que la configuración óptima de la planta depende de la minimización de los inventarios reducibles. Sin dicha optimización se sobredimensiona la planta, y el VAN al año 2020 disminuye en un 32%. En la planificación anual, los períodos de adaptación ocasionan una reducción de hasta un 58% en la producción semanal de biomasa seca en los escenarios positivos. De los modelos de calendarización se obtuvieron metas de producción y consumo de especies por jornada; la secuencia y duración de las etapas; la cantidad de operarios requeridos; y los inventarios en función del tiempo. Se concluye que la información provista es una herramienta útil para aproximar la operación real de la planta a la optimizada. El modelo de planificación contiene cualidades específicas del proceso que excluyen su utilidad fuera de esta planta. Al contrario, los modelos de calendarización adaptados son aplicables a procesos con entregas de materia prima, reciclos, divisiones de lote y restricciones asociadas tanto al personal disponible como a la duración de una jornada laboral. No obstante, no pueden abordar caídas repentinas en la fuerza laboral o en parámetros de rendimiento.