Browsing by Author "Morillo Torres, Daniel"
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Item Diseño de metaheurística y modelo matemático para asignación de horarios en el programa de ingeniería industrial en la PUJ Cali(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2024) Hernández Rendón, Felipe; Vidal Duque, Nicolás; Morillo Torres, DanielLa asignación de horarios (Timetabling) es un problema combinatorio, desafiante, laborioso y repetitivo en distintos sectores; este trata de ordenar una cantidad finita de personal, espacios o recursos a bloques horarios. En el University Course Timetabling (UCT) los cursos deben tomar lugar y distribuir las sesiones académicas evitando cruces lógicos como: un profesor no puede dictar dos materias a la misma hora, un estudiante no puede asistir a dos clases simultáneamente, entre otros. Las universidades e instituciones educativas de nivel superior en Colombia optan por resolver estos problemas de manera manual mediante la prueba y error. Debido a la volátil calidad de las soluciones y complejidad de tipo NP-Hard, la metodología actual en las instituciones usualmente resulta en soluciones lejanas al óptimo. Para abordar este problema en del Programa de Ingeniería industrial en la PUJ como caso aplicado, se diseñó un algoritmo de dos etapas: una metaheurística de tipo búsqueda local iterativa y un método de inicialización a partir de un modelo de programación lineal entera-mixta. Mediante un diseño de experimentos Taguchi se establecieron los parámetros para optimizar el desempeño del algoritmo. Como objetivo se maximizaron las preferencias cumplidas por profesor y la reducción de cruces entre materias que se pueden adelantar o atrasar, a su vez que se eliminaron conflictos entre asignaturas que comparten semestre, profesor y salón. Como consecuencia de la implementación, se redujo en un 99,37% el tiempo asociado al proceso de asignación de horarios semestral, como también un aumento del 14,8% respecto a las preferencias de los profesores. De esta forma la institución obtiene una mayor eficiencia implementando herramientas de automatización y optimización al mismo tiempo que se consideran factores sociales como las preferencias.Item Diseño de modelo de ruteo eficiente para búsqueda de minas antipersona en Colombia(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) Gamboa Ortega, Santiago; Serna Zapata, Santiago; Morillo Torres, DanielEn este documento se contextualiza la problemática de las Minas Antipersona (MAP) en Colombia, y se recopilan eventos contemporáneos que demuestran la persistencia de esta en el país. Tras consultar los Estándares de Desminado Humanitario en el territorio, se plantearon dimensiones importantes para medir el desempeño de esta tarea, que posteriormente fueron respaldados al evaluar los requerimientos de los stakeholders del proyecto. Se generaron escenarios que emulan el contexto operacional del desminado, para ejecutar un algoritmo genérico de recorrido sobre estos y así obtener KPI’s simulados del desempeño actual. Se identificaron oportunidades de mejora del algoritmo actual de ruteo, para revisar literatura relacionada al problema del proyecto y de este modo seleccionar algunas metodologías potenciales que solucionen las insuficiencias del método actual. Se diseñó un modelo que planea rutas en la etapa de Detección e Investigación del Área Peligrosa (AP), de tal forma, que se minimice tanto el riesgo como el costo incurrido por el agente desminador durante el recorrido, y a su vez garantice un cubrimiento completo. Se evaluó el rendimiento de dicho modelo, midiendo los indicadores KPI establecidos, evidenciando una mejora significativa respecto a los resultados anteriores.Item Diseño de un método de solución para el flexible job shop con tiempos de alistamiento dependientes de la secuencia(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2020) Arciniegas Cortés, Valentina; Duque Otabo, Jhoan Arley; Londoño Barreto, Sara Lucía; Marín Carvajal, Juan Esteban; Morillo Torres, DanielEl Flexible Job Shop con Tiempos de Alistamiento Dependientes de la Secuencia (SDST-FJSP) es, al igual que el Job Shop Scheduling Problem (JSP), un problema de programación de trabajos. Sin embargo, el SDST-FJSP tiene en cuenta supuestos adicionales, tales como los tiempos de alistamiento dependientes de la secuencia y la multifuncionalidad de las máquinas, que permiten darle mayor cercanía a la realidad. Este problema ha sido catalogado como NP-hard, lo que ha despertado gran interés entre los investigadores, pues su alta complejidad hace que un método de solución exacta no sea una propuesta viable debido a la gran magnitud de los tiempos computacionales. Así pues, en este trabajo se proponen dos métodos para abordar el SDST-FJSP. El primero es un modelo matemático empleando MILP (Mixed-integer Linear Programming); si bien este es un método exacto, permite una comprensión más profunda del problema. El segundo es un algoritmo genético (AG) en el cual se empleó el método Tournament para el operador de cruce y el método Swap Mutation para el operador de mutación. Posteriormente, se realiza una comparación del desempeño obtenido por cada uno de los métodos, encontrando, como era de esperarse, mejores resultados en el AG para un mismo tiempo de ejecución.Item Diseño de un modelo de asignación de personal polifuncional para la reducción de costos asociados a la fuerza laboral en el sector retail(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2022) Caicedo Scarpetta, Ronaldo; Charry Alvernia, Sofía; Izquierdo Salazara, Jennifer; Orjuela Isaza, Sebastián; Morillo Torres, DanielEl sector retail se ha caracterizado por la alta participación de la fuerza laboral operativa que requiere. En este contexto, factores como la variabilidad de la demanda representa uno de los grandes desafíos a la hora de llevar a cabo la asignación del personal, debido a los problemas de sub y sobredotación que representa. Lo anterior genera incrementos en los costos asociados al recurso humano, así como el deterioro en el nivel de servicio de las empresas. Una de las propuestas que ha demostrado grandes resultados ante fenómenos como este es el uso de fuerza laboral polifuncional, dado que permite generar una reducción en los costos de fuerza laboral [1]. A través de este proyecto, se diseñó un modelo de programación lineal adaptado al contexto colombiano, que aprovecha los beneficios de la implementación de polifuncionalidad en la asignación de personal. El proyecto parte de dos objetivos, aplicados a diferentes instancias con un número de departamentos y variación en la demanda distintos. El primero consiste en minimizar los costos asociados al recurso humano. En este caso, el modelo logró una reducción de hasta el 37%, siendo 4,7% la menor reducción obtenida en los costos totales. El segundo objetivo del proyecto consiste en lograr un nivel de servicio mínimo del 92%. Para este rubro, el modelo logró un aumento del 9% en relación con el método manual utilizado inicialmente, obteniéndose un nivel de servicio promedio de 97%. Los resultados indican también, que entre mayor sea la homogeneidad en la demanda de personal, mayor es la reducción porcentual de los costos totales. Adicionalmente, se evidenció que el uso de contratos con duraciones menores y turnos más variados permitía la satisfacción de los requerimientos de forma más eficiente.Item Diseño de un modelo ecológico de optimización aplicado al ruteo de vehículos con ventanas de tiempo(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2020) González García, Valentina; Gutiérrez Padilla, María Victoria; Mendoza Torres, Jhoan Manuel; Morillo Torres, DanielEl problema de enrutamiento de vehículos es conocido en la literatura académica como Vehicle Routing Problem (VRP), y es uno de los problemas de optimización combinatoria más importantes. El objetivo es determinar el conjunto óptimo de rutas que debe realizar una flota de vehículos para atender a un conjunto determinado de clientes, de forma que se minimicen los costos de transporte. Una de las variantes del VRP con mayor relevancia en la actualidad es el Pollution Routing Problem (PRP) que considera la minimización de los costos de transporte y la reducción de emisiones contaminantes. El presente proyecto propone el diseño de un modelo de programación lineal entera-mixta y una metaheurística de Búsqueda Tabú para la solución del Pollution Routing Problem with Time Windows and Speed Decisions. Para la validación de los diseños propuestos se adaptaron las instancias de Kramer, et all. y se compararon los resultados obtenidos con el algoritmo del vecino más cercano planteado como solución actual. Mediante la implementación se obtuvieron soluciones óptimas para instancias pequeñas (de 10 y 15 clientes) por medio del del modelo matemático, mejorando en promedio, un 62,08% los costos totales y un 81,23% las emisiones de CO2. Mientras que la Búsqueda Tabú demostró eficiencia en relación con los resultados obtenidos y el tiempo de cómputo para las instancias de todos los tamaños, obteniendo un porcentaje de mejora promedio para los costos totales de 66,04% y de 90,97% para las emisiones de CO2.Item Diseño de un modelo matemático para el ruteo de ayudas humanitarias aplicado al contexto Covid-19(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2020) García Troncoso, Kevin Mateo; Cajigas Narváez, Edier Yair; Ordoñez Zamudio, Alejandro; Sinisterra Pereira, Rossy Vanessa; Morillo Torres, DanielEn los últimos cuarenta años los desastres naturales y emergencias sanitarias han afectado a más de 705 millones de personas alrededor del mundo, impactándolos económicamente y por tanto nutricionalmente. En el 2019 surgió un nuevo virus llamado SARS-CoV-2 de la familia del coronavirus, siendo catalogado por la OMS como emergencia sanitaria mundial. Con respecto a esto, en Colombia se presentó un incremento en la tasa de desempleo de 9, 5% en el 2020. Referente a lo anterior, las organizaciones que brindan ayuda humanitaria se enfrentan a un problema de asignación y repartición de recursos; con base a esta problemática se abordará este proyecto, que se enfoca en el desarrollo de un sistema de apoyo para la toma de decisiones que permitirá mostrar cómo llegar a las familias más vulnerables con mercados, mediante un modelo logístico relacionado con el problema del agente viajero generalizado (GTSP), que contempla una limitada cantidad de auxilios alimenticios, además de un nivel de vulnerabilidad y demanda por cada nodo. Este problema radica en la creación de una ruta que parte de un almacén y visita por lo menos un nodo (familia) de cada clúster (barrio); la ruta termina en el almacén después de visitar todos los clústeres. El modelo tiene dos objetivos, minimizar el costo logístico relacionado con la distancia recorrida para realizar la ruta y maximizar el beneficio total acumulado que se obtiene después de visitar un nodo. El modelo propuesto resulto ser efectivo para los casos menores de 490 nodos, dado que se presentó una mejora en los costos entre 7,84% y 99,46%, y en beneficio acumulado entre 0% y 32% frente a la situación actual. Sin embargo, para instancias mayores a 500 nodos no se alcanza a obtener una solución eficiente, a causa del límite de tiempo y capacidad de procesamiento del computador. Palabras claves: GTSP, Humanitario, Multiobjetivo, MIP, COVID-19, vulnerabilidad.Item Diseño de una metaheurística basada en el algoritmo genético para la solución del problema de intercambio de riñones en Estados Unidos(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) Ortega Bedoya, Juan Felipe; Otero Villamarín, Juan Felipe; Patiño Espinosa, Alejandro; Solano Ossa, José David; Morillo Torres, DanielEn los Estados Unidos, las complicaciones renales ocupan la octava posición como causa de muerte más frecuente, generando listas de espera que se acercan a las 100,000 personas, con solo alrededor de 25,000 accediendo a trasplantes renales. Ante la dificultad de suplir la demanda total de riñones necesarios, han surgido programas de intercambio renal que involucran donantes, receptores y altruistas, buscando establecer intercambios con cadenas o ciclos de longitud reducida por consideraciones logísticas. Frente al aumento de estos intercambios y programas tanto en Estados Unidos como en Europa, se ha desarrollado una metaheurística basada en el algoritmo genético. Esta estrategia ha sido concebida para abordar casos de prueba de mayor envergadura, superando las limitaciones de los modelos matemáticos convencionales. La aplicación de esta metaheurística proporciona una solución eficaz y escalable, mejorando la asignación de riñones en un contexto de alta demanda y limitaciones logísticas, ofreciendo respuestas a desafíos previamente considerados inabordables.Item Extensión de flota heterogénea del problema de contaminación de ruteo de vehículos con velocidades discretas: un enfoque metaheurístico(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2022) Salcedo Moncada, Bryan Fernando; Morillo Torres, DanielEl sector transporte es responsable del 79% de las emisiones mundiales de 𝐶𝑂2 del total de gases contaminantes de la atmósfera. Tomando en cuenta esta preocupación mundial, este proyecto aborda una extensión de Flota Heterogénea del Problema de Contaminación de Ruteo de Vehículos (PRP). El problema consiste en el enrutamiento de una flota fija de vehículos de diferentes capacidades, para entregar la mercancía requerida por un conjunto de clientes. De tal forma, se busca reducir los costos asociados al transporte y la emisión de gases contaminantes como el dióxido de carbono (𝐶𝑂2), el dióxido de nitrógeno (𝑁𝑂𝑋) y el monóxido de carbono (𝐶𝑂), dadas las afectaciones en la salud humana. A pesar del aumento en las investigaciones acerca del PRP en los últimos años, no todas contemplan la extensión de flota heterogénea, velocidad discretizada, capacidad de los vehículos, ventanas de tiempo e inclinación de las rutas de esta investigación. Además, se propone una metodología de solución novedosa mediante una metaheurística híbrida de Búsqueda Tabú. Finalmente, los resultados computacionales, con diferentes tamaños de instancias, confirman la eficiencia y eficacia del algoritmo.Item Nuevo método basado en la entropía e importancia nodal para medir la robustez de una red óptima de logística inversa(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2022) Maya Rodríguez, Germán; Morillo Torres, Daniel; Escobar Velásquez, John WilmerDebido a la alta incertidumbre y existencia de eventos que causan interrupciones en el flujo de las cadenas de suministro, se hace necesario conocer la capacidad de respuesta frente a las perturbaciones que se presenten a lo largo de la misma. En este trabajo se propone un modelo de programación lineal entera mixta para el diseño de una red de logística inversa, así como el análisis de su robustez mediante una nueva metodología, basada en la entropía e importancia de cada nodo, la cual se ha utilizado anteriormente en sistemas eléctricos. El principal aporte de la presente investigación consiste en la adaptación de una técnica diferente a las comúnmente utilizadas en la literatura para la medición de robustez en cadenas de suministro, con la finalidad de sugerir una distribución de dicha red que tenga el potencial de alcanzar el mayor parámetro. Una combinación de elementos teóricos y prácticos se llevan a cabo en el proyecto con el objetivo de evaluar un caso de estudio aplicado en la recuperación de estibas de madera y big bags por parte de una empresa productora de alimento balanceado. Se realiza un análisis con 500 escenarios para evaluar la adaptación de la métrica de robustez y agrupar las soluciones hasta en 16 tipos de configuraciones, con el objetivo de comparar estas en un conjunto de 5000 nuevos escenarios y poder seleccionar finalmente aquella que más brinda robustez al sistema logístico bajo estudio.Item Problema de Orientación de Equipos heterogéneos con entrega dividida de recursos renovables con ventanas de tiempo: Aplicación y solución para la mitigación de protestas en un contexto colombiano(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2022) Amaya Millán, Natalia; Barriga Jama, Santiago; Galvis Arias, Sofía; Martínez Becerra, Juan Antonio; Morillo Torres, DanielEn los últimos años, principalmente después del 2021, las protestas en Colombia han tenido una principal relación con manifestaciones violentas y daños a propiedad pública y privada. Solo en el paro nacional del 2021, las cifras de muertos ascendieron a 76 y las pérdidas monetarias superaron los 11,9 billones de pesos, siendo Cali una de las ciudades más afectada por estas manifestaciones. Considerando que las instituciones policiales, bajo sus mecanismos de atención actuales, encuentran dificultades para atender de manera oportuna y suficiente los diferentes focos de protestas que se puedan presentar en esta ciudad, se plantea la necesidad de diseñar un modelo de asignación de recursos que brinde una solución apropiada a esta problemática. El modelo propuesto se basa en el problema de orientación de equipos con ventanas de tiempo. A su vez, considera flota heterogénea, varios nodos de origen y recursos renovables, así como el cumplimiento compartido de la demanda. Por ende, se llega al diseño de un modelo matemático con un alcance suficientemente amplio. La validación de este se realizó mediante un experimento computacional de simulación con casos de prueba, donde se obtuvo que en el 70% de los casos, el modelo encontraba la solución óptima, atendiendo el 100% de los focos considerados. Para el 30% restante, la mejor solución no pudo ser encontrada por falta de tiempo computacional. Con esto, se demuestra la capacidad suficiente del modelo para encontrar soluciones óptimas a problemas con alta complejidad. Finalmente, se plantea la opción de extender la experimentación computacional con el fin de verificar el desempeño general en el total de casos.Item Programación de tareas con recursos restringidos aplicado a la gestión energética en proyectos(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2024) Bobadilla Torres, Natalia; Escobar Barona, Diego Alejandro; Roldán Andrade, Michele Alejandra; Morillo Torres, DanielDesde el área de la investigación de operaciones, la programación de tareas (scheduling) es una subárea que tiene una amplia aplicabilidad al desarrollo de proyectos en el mundo real, en síntesis, estos problemas están enfocados en la asignación de recursos escasos en el tiempo. Este trabajo propone la modificación de uno de los problemas combinatorio base más importantes dentro de esta subárea: el Resource-Constrained Project Scheduling Problem (RCPSP). La propuesta, para incluir los objetivos de gestión energética y de recursos limitados, introduce el denominado Variable-Energy-Work RCPSP (VEW-RCPSP). El objetivo es reprogramar las actividades de forma que, sin sacrificar precisión en la búsqueda del mínimo tiempo de ejecución, se consiga una mejor asignación de los recursos energéticos. La metodología de solución propuesta es bi-fase y permite una optimización secuencial de los objetivos de makespan y costos mediante dos modelos de programación lineal entera mixta (MILP). La propuesta se validó a través de la adaptación de la librería PSPLIB. Los resultados muestran una significativa capacidad del modelo para reducir costos, con reducciones en promedio entre 4,5-6,8%. Al dividir las instancias en clasificaciones basadas en el número de actividades que requieren energía, se confirmó que un mayor número de actividades energéticamente demandantes incrementa la complejidad del problema. La data se encuentra disponible en https://mega.nz/folder/NYIGlSQB#K57ugAzeuASv3lLElSQqrQ.Item Solución de un sistema open shop en un taller de mecánica automotriz mediante el diseño de un algoritmo genético(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2020) Delgado Moore, Luis Fernando; Morillo Torres, DanielEl área de programación de tareas (también conocida como scheduling) se encarga de planificar la mejor asignación de los recursos dentro de un sistema productivo que permita la consecución de un conjunto de tareas; logrando eficiencia y efectividad en tal asignación. El incentivo de estudiar problemas relacionados con el scheduling nace de la necesidad de obtener soluciones factibles de alta calidad de un grupo de tareas y recursos (como máquinas) que requieren ser secuenciados de forma que se optimicen los recursos productivos y obtener así un beneficio económico. El presente estudio buscar solucionar uno de los problemas más relevantes de esta área: el Open Shop, mediante el desarrollo de un algoritmo genético. Un problema Open Shop se define como un conjunto de m máquinas las cuales deben procesar un conjunto de n tareas que tienen un tiempo de procesamiento específico; cada tarea debe ser procesado por todas las máquinas (o un subconjunto de ellas). Adicionalmente, solo se puede ejecutar un solo tarea a la vez, y cada máquina solo puede procesar una tarea simultáneamente. Inicialmente, se desarrolló un Modelo Matemático que generó soluciones factibles obtenidas mediante el software de optimización AMPL, quien resultó eficiente solo para instancias inferiores a 5 máquinas y 5 tareas. Con el ánimo de mejorar amplitud en resultados y aplicaciones, se desarrolló un Algoritmo Genético el cual encontró soluciones para instancias de hasta 20 máquinas y 20 tareas, las que a su vez fueron evaluadas con las bases de datos más usadas en literatura: las instancias de Taillard (1993), Brucker (2007) y Guéret & Prins (1999) encontrando desviaciones promedio inferiores al 9% en tamaños de hasta 20 máquinas x 20 tareas. Finalmente, el algoritmo mencionado fue aplicado a un caso real de un taller de mecánica automotriz en el que se evidenció que asignando de una mejor manera las secuencias de operaciones y las máquinas, el tiempo de ejecución (makespan) mejoraría sustancialmente permitiendo incrementar la eficiencia de la operación cuantificada con los siguientes indicadores: Ejecución total de órdenes de trabajo diarias (100%), 14% de tiempo disponible y 86% de ocupación.