Optimización del proceso de corte bidimensional tipo guillotina en una empresa local de servicios metalmecánicos mediante metaheurística

Arango Ruiz, Ángela María

Optimización del proceso de corte bidimensional tipo guillotina en una empresa local de servicios metalmecánicos mediante metaheurística

dc.contributor.advisor	Morillo Torres, Daniel
dc.contributor.author	Arango Ruiz, Ángela María
dc.date.accessioned	2026-03-20T14:31:42Z
dc.date.available	2026-03-20T14:31:42Z
dc.date.issued	2025
dc.description.abstract	Esta tesis aborda el problema de corte bidimensional con restricciones de tipo guillotina (2D-GCSP), una variante clásica del Cutting Stock Problem ampliamente utilizada en industrias que transforman materiales planos, como la metalmecánica. El objetivo central es desarrollar y comparar un modelo exacto de programación entera mixta (MILP) y una metaheurística diseñada para generar patrones de corte eficientes, minimizando el desperdicio y cumpliendo la demanda de piezas definidas bajo restricciones geométricas estrictas. En primera instancia se formula un modelo matemático exacto que integra variables asociadas a subespacios generados por cortes, cantidades producidas, inventarios y desperdicios. El modelo garantiza cortes guillotina, satisface la demanda y conserva la estructura jerárquica de generación de subespacios. Esta formulación se implementa en AMPL y se resuelve mediante CPLEX, permitiendo obtener soluciones óptimas para instancias pequeñas y medianas. Sin embargo, como ocurre típicamente en problemas NP-Hard, el tiempo computacional crece de manera significativa con la escala geométrica y la densidad de ocupación del material, lo que limita su aplicabilidad en entornos reales donde se manejan múltiples ítems y placas de gran tamaño. Para superar estas limitaciones se diseña una metaheurística conformada en tres componentes: (1) un esquema de codificación (encoding) que representa una solución mediante vectores de permutación; (2) un proceso de decodificación (decoding) que transforma dicha permutación en un patrón de corte utilizando la regla constructiva Bottom-Left; y (3) una estructura heurística basada en VNS (Variable Neighborhood Search) que explora vecindarios mediante permutaciones y selecciona la mejor configuración con base en una función fitness que combina desperdicio y penalización por demanda no satisfecha. Este enfoque permite evaluar múltiples patrones y seleccionar el más denso mediante un criterio de mejora incremental. Para la validación experimental se generaron tres casos de instancias clasificadas en Small, Medium y Large, junto con un conjunto de instancias reales proporcionadas por una empresa del sector metalmecánico. Los resultados muestran que el modelo exacto resuelve eficientemente las instancias Small y Medium, mientras que la metaheurística reproduce el óptimo (gap = 0) en estas mismas clases y se mantiene computacionalmente superior. Para las instancias Large y Reales, donde el MILP resulta inviable, la metaheurística produce soluciones consistentes, estables y con niveles de desperdicio acordes con la literatura y con tiempos compatibles con aplicaciones industriales.	spa
dc.description.degreelevel	Maestría
dc.description.degreename	Magíster en Ingeniería
dc.format.extent	71 p.
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11522/5442
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Pontificia Universidad Javeriana Cali
dc.publisher.department	Facultad de Ingeniería y Ciencias
dc.publisher.program	Maestría en Ingeniería
dc.rights.accessrights	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.rights.uri	https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subject	Problema de corte de materiales	spa
dc.subject	Problema de corte bidimensional de materiales (2DCSP)	spa
dc.subject	Corte guillotina	spa
dc.subject	Programación lineal entera mixta (MILP)	spa
dc.subject	Metaheurísticas búsqueda de vecindario variable (VNS)	spa
dc.subject	Cut stock problem (CSP)	eng
dc.subject	Two‑dimensional cut stock problem (2DCSP)	eng
dc.subject	Guillotine cut	eng
dc.subject	Mixed‑integer linear programming (MILP)	eng
dc.subject	Metaheuristics variable neighborhood search (VNS)	eng
dc.title	Optimización del proceso de corte bidimensional tipo guillotina en una empresa local de servicios metalmecánicos mediante metaheurística	spa
dc.type	master thesis
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
dc.type.redcol	https://purl.org/redcol/resource_type/TM