DATOS DEL INVESTIGADOR PRINCIPAL
Nombre	Oscar Javier Parra Ortega
Nombre del perfíl	Investigador Tiempo Completo
Grupo de investigación	Métodos Cuantitativos e investigación operativa
Línea de investigación	Gestión de la cadena de abastecimiento
Equipo del proyecto
TÍTULO DEL PROYECTO	Modelaje e implementación de un sistema FLP (Facilities Layout Planning) con áreas de entrega y recogida de materiales (pickup/dropoff areas)
PALABRAS CLAVE	Facility Layout, Systematic Layout Planning
OBJETIVOS DEL PROYECTO	Objetivo general Desarrollar e implementar una solución en Visual Basic, para aplicar la metodología SLP (Systematic Layout Planning), en un entorno con elementos de entrega y recepción de artículos (pickup/dropoff areas). Objetivos específicos *Hacer un análisis detallado del software comercial disponible para resolver problemas de distribución de planta, y determinar las fortalezas y debilidades de cada uno. *Realizar una investigación completa sobre el estado del arte en FLP (Facility Layout Problems), así como sus variantes DFLP (Dynamic Facility Layout Problems) y Robust Layout Problem. *Incorporar el efecto de las areas de entrega y recepción de artículos, en un modelo metaheurístico para la optimización del layout. *Implementar el modelo propuesto en una herramienta de fácil uso para el usuario final.
PERTINENCIA ESPISTEMOLÓGICA DEL PROYECTO	El aporte del presente proyecto al conocimiento en técnicas para distribución de planta, consiste en incorporar el efecto de las áreas de recogida y entrega en el modelaje del problema de planeación de la distribución de instalaciones, junto con el componente estocástico respecto al tráfico entre áreas (vía análisis de sensibilidad). En cuánto al aporte desde el punto de vista metodológico, este vendría dado por la incorporación de técnicas meta heurísticas en el mecanismo de solución, junto el análisis de elementos multi-periodo (DFLP) y multi-nivel para ser incluidos en el modelo.
RELEVANCIA DEL PROYECTO PARA LA INSTITUCIÓN Y PARA LOS BENEFICIARIOS DEL PROYECTO	Formación: Este proyecto estará integrado desde 2011-1 con las actividades de formación en la asignatura distribución de planta, en la cual algunos de los principales papers sobre FLP y DFLP serán analizados por los estudiantes en los proyectos de auto-estudio. A partir de 2012-2, tanto los resultados de la investigación, como la aplicación en una versión estudiantil, estarán disponibles para ser incorporados en el desarrollo de la asignatura distribución de planta. Pertinencia y proyección social y empresarial: El aplicativo desarrollado en este proyecto podrá ser utilizado por empresas de manufactura que requieran diseñar o mejorar el desempeño del layout de sus instalaciones, en especial para aquellas que cuentan con áreas para la recepción y entrega de productos a clientes finales. Esta herramienta también será útil para empresas comercializadoras o bodegas con problemas similares en el tráfico de mercancías al interior de sus instalaciones. El impacto positivo de la redistribución se verá reflejado en una reducción de los tiempos de desplazamiento entre áreas, así como una minimización de los cruces entre rutas de tráfico de materiales. Impacto de tipo académico en la comunidad del Politécnico Grancolombiano: Igualmente, los productos de divulgación y de investigación (artículo de divulgación, ponencia) tendrán un impacto positivo en el proceso de categorización del grupo de Investigación en Métodos Cuantitativos e Investigación Operativa del Politécnico Grancolombiano, ya que serán registrados ante Colciencias junto con el aplicativo desarrollado. Estos resultados también serán divulgados a través de la página de la Facultad ante la comunidad del Politécnico Grancolombiano.
PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN	¿Es posible desarrollar una herramienta que incorpore la técnica SLP (Systematic Layout Planning), junto con técnicas meta heurísticas, para resolver el problema de distribución de planta en instalaciones que cuenten con áreas de recogida y entrega de productos a clientes finales? Características del problema estudiado *Restricción respecto a las relaciones de adyacencia entre las áreas que conforman el layout, *Restricción respecto a la forma y/o el espacio mínimo requerido para cada una de las áreas. *Restricciones físicas relacionadas con la configuración física de las instalaciones (muros, columnas, accesos, equipos eléctricos o elementos fijos existentes en la infraestructura actual) *Componente aleatorio en el tráfico circulante entre las distintas áreas.
METODOLOGÍA	Tipo de investigación: Aplicada , con un componente descriptivo y un componente experimental. El campo de acción de la investigación es el de la aplicación de meta heurísticas en problemas de distribución de planta. Universo de investigación: Sistemas de manufactura, almacenaje o mixtas, conformadas por un conjunto de áreas con un requerimiento mínimo de espacio, y con una forma que puede ser variable o fija según el caso. Las áreas que conforman este sistema están relacionadas por unas reglas de adyacencia, así como por un tráfico de materiales entre pares de áreas. Tamaño y características de la muestra: Para la validación de resultados, se procederá a utilizar una instancia real con 3 sub-sistemas, y un total de 47 áreas bien diferenciadas, así como un tráfico entre áreas que maneja diversas unidades de transporte, lo cuál hace más complejo el análisis. Igualmente, se crearan instancias para validar el modelo de 10, 20 y hasta 50 áreas. Técnicas de recolección y procesamiento de la información: La recolección de información se llevará a cabo en la fase de revisión bibliográfica. Se recopilarán los artículos relevantes sobre los temas FLP y DFLP, enfatizando en aquellos publicados a partir del año 2000. Posteriormente serán clasificados según la técnica de solución, si manejan o no decisiones multi-periodo, y si permiten el análisis para infraestructuras físicas multi-nivel (en instalaciones con más de una planta o piso). Con base en dichos artículos, se seleccionarán las instancias más utilizadas para la validación de modelos.
RESULTADOS ESPERADOS	* Artículo de revisión: Estado del arte en técnicas para la distribución de plantas (FLP) * Software registrado ante Colciencias: FLP with Pickup/Dropoff areas * Producto de divulgación: Ponencia en evento internacional INFORMS Annual Meeting 2011 (November 13, 2011 - November 16, 2011) Charlotte Convention Center, Charlotte, North Carolina
DURACIÓN DEL PROYECTO
POSIBLES FUENTES DE FINANCIACIÓN EXTERNA
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA	Los problemas de distribución de plantas (Facilities Layout Problems) son una familia de problemas de diseño asociados con la partición de una región bidimensional en departamentos o áreas de trabajo de área conocida, con el objetivo de minimizar los costos asociados con las interacciones proyectadas entre dichos departamentos. El componente cuantitativo de la función objetivo del FLP busca minimizar el costo por manejo de materiales, mientras que el componente cualitativo de la función objetivo apunta a maximizar la cercanía relativa entre áreas de interés, con base en factores como la seguridad, flexibilidad, el manejo de condiciones ambientales, entre otros. Pertenece al área de los problemas de optimización combinatoria, y ha sido abordado bajo los siguientes enfoques: *Modelo de asignación cuadrática (QAP): Propuesto por Koopmans y Beckman. La función objetivo es de segundo orden respecto a las variables, mientras que las restricciones son funciones lineales de las variables de decisión. *Modelo de cuadrático de cobertura de conjuntos (QSP): Es una modificación del QAP, desarrollada por Bazaraa. Este enfoque se caracteriza por que cada área se divide en bloques de asignación, de forma que la distribución se realiza con base en la asignación de dichos bloques a lo largo de la instalación. *Modelo de programación lineal entera (ILP): Love y Wong, propusieron con un modelo de esta categoría, que cada localización posible sea tratada como un punto en un plano cartesiano, y que los tráficos se calculen con base en distancias rectangulares entre los distintos puntos que conforman la instalación. Esta formulación no es recomendable para implementarse en problemas con más de 8 áreas a asignar. *Modelo de programación entera mixta (MILP): Kaufman y Broeckx desarrollaron un modelo de programación lineal entera mixta, con el menor número de variables reportado entre las formulaciones de programación entera del QAP. *En este enfoque, se asume que la relación de proximidad deseada entre pares de áreas a ubicar, se conocer con certeza, tal como se propone en el artículo publicado por Flouds y Robinson. En este modelo, se maneja un conjunto de índices para categorizar el grado de cercanía deseado entre las áreas adyacentes. Entonces, se busca maximizar el puntaje de cercanía deseada para la distribución obtenida. Estos modelos han sido abordados por diversos autores, bajo algoritmos de optimización, algoritmos sub-óptimos de construcción o de mejoramiento de soluciones, así como algoritmos híbridos. Uno de los objetivos iniciales del proyecto será clasificar las distintas técnicas disponibles, así como los algoritmos utilizados, para determinar bajo cuál modelo se basará la implementación a desarrollar como resultado del proyecto. Bibliografía consultada Armour, G.C, and Buffa, E.S., “A Heuristic Algorithm and Simulation Approach to Relative Allocation of Facilities” Management Science, Vol.9, No.2, (1963), pp: 294-300. Bazaraa, M.S., “Computerized Layout Design: A Branch and Bound Approach” AIIE Transactions, Vol.7, No.4, (1975), pp: 432-437. Block, T.E., “FATE: A New Construction Algorithm for Facilities Layout” Journal of Engineering Production, Vol.2, (1978), pp: 111-120. Deisenroth, M.P., and Apple, J.M., “A Computerized Plant Analysis and Evaluation Technique” Technical paper, Annual AIIE, Conference, Norecross, GA. (1972). Denzer, Z., “DISCON: A New Method for the Layout Problem” Operations Research, Vol.25, No.6, (1980), pp: 1375-1384. Foulds, L.R., and Robinson, D.F, “A Strategy for Solving The Plant Layout Problem” Operations Research Quarterly, Vol. 27, No. 4, (1976), pp: 845-855. Gavett, J.W., and Plyter, N.V., “The Optimal Assignment of Facilities to Locations by Branch and Bound”, Operations Research, Vol.14, (1966), pp: 210-232. Heragu, S., and Kusiak, A. “A Construction Algorithm for the Facility Layout Problem”, working paper #14/86, Department of mechanical and industrial engineering, University of Manitoba, Winnipeg, Manitoba, Canada (1986). Hiller, F.S., and Connors, M.M., “Quadratic Assignment Problem Algorithms and The Location of Indivisible Facilities” Management Science, Vol.13, (1966), pp: 42-57. Kaufman, L., and Broeckx, F., “An Algorithm for The Quadratic Assignment Problem Using Bender’s Decomposition” EJOR, Vol. 2, (1978), pp: 204-211. Koopmans, T.C., and Beckman, M., “ Assignment Problems and The Location of Economic Activities” Econometrica, Vol.25, (1957), pp: 53-67. Kusiak, A., and Heragu, S.S., “ The Facility Layout Problem” EJOR, Vol.29, (1987), pp: 229-251. Lawler, E.L., “The Quadratic Assignment Problem” Management Science, Vol.9, (1963), pp: 586- 599. Lee, R., and Moore, J.M., “CORELAP-Computerized Relationship Layout Planning” Journal of Industrial Engineering, Vol.18, (1967), pp: 195-200. Love, R.F., and Wong, J.W., “Solving Quadratic Assignment Problems with Rectilinear Distances and Integer Programming” Naval Research Logistics Quarterly, Vol.23, (1976), pp: 623-627. Malakooti, B., and Tsurushima, A., “An Expert System Using Priorities for Solving Multiple- Criteria Facility Layout Problems” Int. J. Prod. Res. Vol. 27, No. 5, (1989) pp: 793-808. Murther, R., and McPherson, K., “Four Approaches to Computerized Layout Planning” Industrial Engineering, February, (1970), pp: 39-42. Neghabat, F., “An Efficient Equipment Layout Algorithm” Operations Research, Vol. 22, (1974), pp: 622-628. O’Brien, C., and Abdel Barr, S.E.Z., “An Interactive Approach to Computer Aided Facility Layout” Int. J prod. Res. Vol.18, No.2, (1980), pp: 201-211. P.M., Pardalos, F., Rentl, and H.Wolkowicz, “The Quadratic Assignment Problem: A Survey and Recent Developments”, Quadratic Assignment and Related Problems, P.M. Pardalos, and H. Picone, C.J., and Wilhelm, W.E., “Perturbation Scheme to Improve Hiller’s Solution to the Facilities Layout Problem” Management Science, Vol.30, No.10, (1984), pp: 1238-1249. Ritzman, L.P., Bradford, J., and Jacobs, R., “A Multiple Objective Approach to Space Planning for Academic Facilities” Management Science, Vol. 25, No. 9, (1979), pp: 895-906. Rosenblatt, M.J., “The Facilities Layout Problem: A Multi-goal approach”, Int. J. Prod. Res., Vol. 17. No. 4, (1979), pp: 323-332. Scriabin, M., and Vergin, C.R., “Comparison of Computer Algorithms and Visual Based Methods for Plant Layout.” Management Science, Vol.22, No.2, (1985), pp: 172-181. Seeof, J.M., and Evans, W.O., “Automated Layout Design Program” The Journal of Industrial Engineering, Vol.18, No.2, (1967), pp: 690-695. Zoller, K., and Adendorff, K., “Layout Planning by Computer Simulation” AIIE Transactions, Vol.4, No.2, (1972), pp: 116-125.
ENTREGABLES
CRONOGRAMA	TIPO DESCRIPCIÓN F.INICIO F.FINAL Actividad Construcción del marco teórico sobre el problema de distribución de planta 01/02/2011 28/02/2011 Actividad Revisión del software comercial para layout planning 01/03/2011 31/03/2011 Actividad Redacción inicial sobre el arte en técnicas y modelos asociados con distribución de planta 01/04/2011 30/04/2011 Actividad Definición del modelo base SLP 01/05/2011 31/05/2011 Entregable Artículo: Estado del arte en técnicas para la distribución de plantas 01/06/2011 30/06/2011 Actividad Implementación del modelo base SLP 01/07/2011 31/07/2011 Actividad Integración del modelo SLP con el algoritmo metaheurístico 01/08/2011 31/08/2011 Actividad Generación de instancias, validación y verificación 01/09/2011 30/09/2011 Actividad Diseño de la interfaz de usuario 01/10/2011 31/10/2011 Entregable Redacción del manual de usuario y entrega de la aplicación (versión usuario final) - Ponencia INFORMS 01/11/2011 30/11/2011
PEDIDO DE BIBLIOGRAFÍA	AUTOR TÍTULO EDITORIAL Edward J. Phillips Manufacturing Plant Layout: Fundamentals and Fine Points of Optimum Facility Design Society of Manufacturing Engineers S.K. Deb and B. Bhattacharyya Fuzzy decision support system for manufacturing facilities layout planning [An article from: Decision Support Systems] Elsevier (e-document) Surya Prakash Singh Facility Layout Planning and Design: Heuristic and Meta-heuristic Approaches For Static and Dynamic Layout LAP LAMBERT Academic Publishing William Wrennall, Quarterman Lee Handbook of Commercial and Industrial Facilities Management Mc Graw Hill
ANEXOS