Secuenciación de una línea mixed-model mediante un algoritmo exacto

En una línea de montaje de productos mixtos, aquella que es responsable de la producción de diversas variaciones de un mismo producto (modelos), se presenta, entre otros, un problema de secuenciación consistente en obtener el orden en que la línea producirá los diferentes modelos. Este tipo de línea se conoce en la literatura como mixed-model assembly line y una de las formulaciones posibles de la secuenciación es un problema de optimización conocido como problema de Monden o ORV (del inglés, output rate variation). Este problema tiene como objetivo encontrar una secuencia de producción de los distintos modelos de manera que el consumo de piezas o componentes sea lo más regular posible, entendiendo por regular una secuencia de producción que diste lo menos posible de una secuencia ideal formada por modelos promedio. Tanto el sistema de producción como el objetivo del problema de secuenciación resultan interesantes en sistemas just-in-time, en los que se pretende reducir, entre otros, los stocks intermedios y repartir cargas de trabajo de la forma más homogénea posible. En este proyecto se propone la aplicación de un algoritmo de tipo Branch-and-bound para su resolución. Un procedimiento Branch-and-bound, o de enumeración implícita, consiste en la exploración de un árbol con todas las soluciones factibles que permite elegir la mejor entre ellas. Desarrollar todo el árbol de soluciones sería lento e ineficiente, por tanto se incluyen diversos procedimientos de cota y dominancia, que detectan cuándo una rama del árbol (formada por un conjunto de soluciones) no puede llevar a una solución mejor que la mejor conocida e impiden que ésta se siga explorando. Para que el método exacto sea lo más eficiente posible, el procedimiento presentado incluye diversas cotas, tanto superiores como inferiores, y reglas de dominancia. Entre ellas, como cotas inferiores se destacan la asimilación del problema de secuencias regulares a un problema de transporte, así como una de las principales novedades de este trabajo respecto a procedimientos anteriores, que consiste en la separación del problema por opciones (uso de componentes) y la resolución exacta de los subproblemas obtenidos mediante programación dinámica. Otra novedad que aporta este trabajo son las reglas de dominancia presentadas, que incluyen un procedimiento que trata de encontrar mejores secuencias para la rama construida mediante una heurística goalchasing, una estructura de memoria que almacena soluciones parciales, permitiendo detectar soluciones equivalentes a otras exploradas anteriormente, y reglas basadas en la explotación de la reversibilidad del problema. Además se utiliza un procedimiento inicial que permite obtener una solución de partida. Este procedimiento está basado en un procedimiento de programación dinámica acotada. Éste resuelve el grafo asociado al problema ORV mediante programación dinámica, pero limitando el número de estados desarrollados por etapa a un ancho de ventana, convirtiéndose así en un procedimiento heurístico

Aportaciones a problemas de secuencias en entornos productivos JiT mediante procedimientos heurísticos, exactos e híbridos

This thesis, entitled "Contributions to sequencing problems in JiT productive environments using heuristic, exact and hybrid procedures" consists of three publications that address the resolution of job sequencing problems in Just-in-Time productive systems. Firstly, an exact Branch-and-Bound based procedure is presented for solving the simple assembly line balancing problem (SALBP). Secondly, a different Branch-and-Bound based procedure is applied to the assembly line worker assignment and balancing problem (ALWABP). Lastly, a heuristic procedure and an exact algorithm are devised for solving the one machine scheduling problem with earliness and tardiness penalties. All of the presented procedures obtain good results in their respective computational experiments and provide new methodologies that can be applied to similar problemsEsta tesis doctoral titulada "Aportaciones a problemas de secuencias en entornos productivos JiT mediante procedimientos heurísticos, exactos e híbridos" está formada por tres publicaciones que presentan diversos métodos de resolución para varios problemas de secuenciación de actividades en sistemas productivos Just-in-Time. En primer lugar, se presenta un procedimiento exacto basado en Branch-and-Bound para la resolución del problema de equilibrado de líneas de montaje simples (SALBP). En segundo lugar, se aplica otro procedimiento exacto basado en Branch-and-Bound para la resolución del problema de equilibrado y asignación de trabajadores de líneas de montaje (ALWABP). Por último, se presenta un procedimiento heurístico y un algoritmo exacto para la secuenciación de actividades en una máquina, que penaliza tanto adelantos como retrasos. Todos los procedimientos presentados tienen buenos resultados en sus respectivas experiencias computacionales y aportan nuevas metodologías que pueden aplicarse a problemas similare

An exact algorithm for the mixed-model level scheduling problem

The Monden Problem, also known as the Output Rate Variation Problem, is one of the original formulations for mixed-model assembly line-level scheduling problems in a just-in-time system. In this paper, we develop a new branch-and-bound procedure for the problem that uses several new and previously proposed lower and upper bounds. The algorithm also includes several dominance rules that leverage the symmetry in the problem as well as a new labelling procedure that avoids repeated exploration of previously examined partial solutions. The branching strategy exploits the capabilities of current multiprocessor computers by exploring the search tree in a parallel fashion. The algorithm has been tested on several sets of instances from the literature and is able to optimally solve problems that are double the size of those addressed by other procedures previously reported in the literature.Preprin

A new model for supply chain network design with integrated assembly line balancing decisions

Supply chain network design aims at the integration of the different actors of a supply chain within a single framework in order to optimise the total profit of the system. In this paper, we consider the integration of line balancing issues within the tactical decisions of the supply chain, and we offer a novel model and a solution approach for the problem. The new approach decomposes the problem into multiple line balancing problems and a mixed integer linear model, which is easier to solve than the previously available non-linear mixed integer formulation. The results show that the new method is able to solve previously studied models within a fraction of the reported running times, and also allows us to solve larger instances than those reported in earlier works. Finally, we also provide some analysis on the influence of the cost structure, the demand and the structure of the assembly process on the final configuration of the assemblies and the distribution network.Postprint (author's final draft

Coevaluación de competencias a través de la metodología del caso en el Grado en Administración y Dirección de Empresas [Coevaluation of competencies using the case study method in the Bachelor’s Degree in Business Administration]

La implantación del Espacio Europeo de Educación Superior ha supuesto que las universidades a nivel europeo desarrollen metodologías y acciones que fomenten la adquisición de competencias. La investigación desarrollada en una asignatura de tercer curso de grado en Administración y Dirección de Empresas permite medir el nivel de la percepción de competencias que adquieren los estudiantes a medida que van resolviendo diversos casos de estudio. Es por ello que, para generar un componente de objetividad en la medición del nivel de percepción de sus competencias, se ha visto conveniente realizar una prueba en dos vertientes diferenciadas. Por una parte, la autoevaluación y por otra, la evaluación del profesor para conocer el nivel de competencias que van adquiriendo los estudiantes. Se puede apreciar que los resultados obtenidos demuestran que existe un nivel similar entre la percepción que tienen los estudiantes y el profesor, lo cual brinda un nivel de confianza ya que ambos participantes están midiendo las competencias homogéneamente. [With the implantation of the European Higher Education Area, European universities have developed methodologies and actions that foster the acquirement of competencies. Research carried out in a third year course of the Bachelor’s Degree in Business Administration allows for the measurement of the level of perceived competency acquirement by the students, as they solve different case studies. In order to generate a more objective measurement of the levels of perceived competency acquirement, this study notes the suitability of realizing tests based on two different aspects. On the one hand, self-evaluation and on the other hand, the evaluation of the professor in order to know the level of competency acquirement of their students. The results obtained make apparent a similarity between the perception of competency acquirement of the students and the professor. This provides a level of confidence, given that the competencies are measured homogenously by all participants.

Un enfoque de coevaluación basado en competencias en estudios de administración de empresas

El aprendizaje basado en casos de estudio es una herramienta esencial en la educación en Administración de Empresas, especialmente en los cursos de liderazgo y toma de decisiones, cuya evaluación presenta un desafío notable. Este documento presenta un enfoque sumativo de coevaluación para un curso de Administración basado en estudio de casos, que incluye la autoevaluación y la evaluación del instructor, con el objetivo de mejorar la participación de los estudiantes al involucrarlos en su propia evaluación. Nuestro trabajo intenta llenar la brecha percibida en la literatura en cuanto a enfoques que mejoran la participación de los estudiantes mediante el uso de estudios de casos y la coevaluación no sólo del trabajo realizado, sino también de las habilidades adquiridas. Nuestro objetivo es demostrar la validez del enfoque de coevaluación propuesto en este trabajo

Equilibrat de línies de muntatge mitjançant un algorisme de ramificació i acotament (Branch & Bound)

Aquest projecte es centra en l’estudi del problema d’equilibrat de línies de muntatge simple, amb temps de cicle conegut i determinat (que es coneix habitualment a la literatura com a SALBP-­‐1). L’objectiu és implementar un algorisme exacte de ramificació i acotament (que s’estudia normalment amb el nom de Branch & Bound) que sigui capaç de resoldre els problemes SALBP-­‐1 de manera eficient, donant un resultat que permeti minimitzar el nombre d’estacions a ocupar.Primerament, es comentaran els antecedents presents a la literatura relacionats tant amb els problemes d’equilibrat de línies de muntatge, com amb els procediments de resolució (amb especial èmfasi en els algorismes Branch & Bound) que s’hi ha aplicat. De la mateixa manera, també es presentarà una col·∙lecció de problemes relacionats que s’ha considerat convenient introduir.Posteriorment, després d’una introducció del problema objecte d’aquest projecte i la modelització matemàtica aplicada, es detallaran els components de l’algorisme implementat. Aquest procediment és un algorisme Branch & Bound bidireccional que parteix d’una cota superior obtinguda per una heurística de Hoffmann, que ramifica l’arbre de possibles solucions per ordre de temps mort per estació no decreixent. L’algorisme basa la comprovació d’optimalitat en el càlcul de set cotes inferiors i en dues regles de dominància de solucions parcials. Finalment, s’ha realitzat una experiència computacional utilitzant un joc d’instàncies de referència, en la qual es proven diferents variants de l'algorisme, amb la intenció de trobar una equilibri entre exploració i explotació de solucions possibles. Es mostren els resultats obtinguts, tot comparant-­‐los amb els registrats pels millors procediments presents a la literatura. Cal dir que els resultats obtinguts han estat satisfactoris, millorant el resultat del millor algorisme exacte de la literatura dedicat a resoldre aquest problema en cinc instàncies

Secuenciación de una línea mixed-model mediante un algoritmo exacto

En una línea de montaje de productos mixtos, aquella que es responsable de la producción de diversas variaciones de un mismo producto (modelos), se presenta, entre otros, un problema de secuenciación consistente en obtener el orden en que la línea producirá los diferentes modelos. Este tipo de línea se conoce en la literatura como mixed-model assembly line y una de las formulaciones posibles de la secuenciación es un problema de optimización conocido como problema de Monden o ORV (del inglés, output rate variation). Este problema tiene como objetivo encontrar una secuencia de producción de los distintos modelos de manera que el consumo de piezas o componentes sea lo más regular posible, entendiendo por regular una secuencia de producción que diste lo menos posible de una secuencia ideal formada por modelos promedio. Tanto el sistema de producción como el objetivo del problema de secuenciación resultan interesantes en sistemas just-in-time, en los que se pretende reducir, entre otros, los stocks intermedios y repartir cargas de trabajo de la forma más homogénea posible. En este proyecto se propone la aplicación de un algoritmo de tipo Branch-and-bound para su resolución. Un procedimiento Branch-and-bound, o de enumeración implícita, consiste en la exploración de un árbol con todas las soluciones factibles que permite elegir la mejor entre ellas. Desarrollar todo el árbol de soluciones sería lento e ineficiente, por tanto se incluyen diversos procedimientos de cota y dominancia, que detectan cuándo una rama del árbol (formada por un conjunto de soluciones) no puede llevar a una solución mejor que la mejor conocida e impiden que ésta se siga explorando. Para que el método exacto sea lo más eficiente posible, el procedimiento presentado incluye diversas cotas, tanto superiores como inferiores, y reglas de dominancia. Entre ellas, como cotas inferiores se destacan la asimilación del problema de secuencias regulares a un problema de transporte, así como una de las principales novedades de este trabajo respecto a procedimientos anteriores, que consiste en la separación del problema por opciones (uso de componentes) y la resolución exacta de los subproblemas obtenidos mediante programación dinámica. Otra novedad que aporta este trabajo son las reglas de dominancia presentadas, que incluyen un procedimiento que trata de encontrar mejores secuencias para la rama construida mediante una heurística goalchasing, una estructura de memoria que almacena soluciones parciales, permitiendo detectar soluciones equivalentes a otras exploradas anteriormente, y reglas basadas en la explotación de la reversibilidad del problema. Además se utiliza un procedimiento inicial que permite obtener una solución de partida. Este procedimiento está basado en un procedimiento de programación dinámica acotada. Éste resuelve el grafo asociado al problema ORV mediante programación dinámica, pero limitando el número de estados desarrollados por etapa a un ancho de ventana, convirtiéndose así en un procedimiento heurístico

A hybrid genetic algorithm for the one-dimensional minimax bin-packing problem with assignment constraints

Postprint (published version

Variable neighborhood search heuristics for a test assembly design problem

Test assembly design problems appear in the areas of psychology and education, among others. The goal of these problems is to construct one or multiple tests to evaluate the test subject. This paper studies a recent formulation of the problem known as the one-dimensional minimax bin-packing problem with bin size constraints (MINIMAX_BSC). In the MINIMAX_BSC, items are initially divided into groups and multiple tests need to be constructed using a single item from each group, while minimizing differences among the tests. We first show that the problem is NP-Hard, which remained an open question. Second, we propose three different local search neighborhoods derived from the exact resolution of special cases of the problem, and combine them into a variable neighborhood search (VNS) metaheuristic, Finally, we test the proposed algorithm using real-life-based instances. The results show that the algorithm is able to obtain optimal or near-optimal solutions for instances with up to 60000-item pools. Consequently, the algorithm is a viable option to design large-scale tests, as well as to provide tests for online small-sized situations such as those found in e-learning platforms. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved