Proyecto óptimo de distribución en planta y edificio de hormigón armado con forjado reticular para plantas industriales en altura

Abstract

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[ES] Este proyecto aborda la optimización multiobjetivo del conjunto distribución en planta-edificio de una planta industrial resuelto con una estructura de hormigón armado en altura con forjado reticular. La optimización conjunta de la ordenación del sistema de producción minimizando los costes de manutención, del sistema estructural así como el consumo de suelo permite determinar la configuración de la planta industrial en el marco de las restricciones urbanísticas propias de la localización industrial. El conjunto distribución en planta ¿ edificio en el ámbito de las plantas industriales tiene una especial relevancia dada la incidencia que tiene sobre la competitividad de las empresas industriales. La optimización conjunta de estos factores permite a las empresas poder adaptarse a las nuevas y cambiantes necesidades que rigen el mercado actual, favoreciendo su continuidad y posibilidades de mejora. El problema de la distribución en planta tiene por objeto la búsqueda de aquella configuración u ordenación de los elementos de la planta industrial de modo que se reduzcan los costes de manutención a la vez que se favorezca la mayor flexibilidad para el sistema de producción. El problema de distribución en planta (Facility Layout Problem FLP) es un problema de ordenación de los elementos de la planta industrial de acuerdo con un conjunto de criterios u objetivos asociados a los costes de operación, a la flexibilidad y a la seguridad. En su origen los métodos de distribución en planta trataron de minimizar los costes generados por los flujos de material interdepartamental (costos de manutención), cuidando al mismo tiempo el aspecto geométrico de las actividades y de la distribución. Las primeras técnicas de distribución en planta aparecieron en la década de los sesenta apoyadas con el gran impulso y desarrollo de la informática y fundamentalmente fueron métodos heurísticos para resolver el problema de optimización. Abordar el problema de optimizar la estructura y la cantidad de suelo necesario para la planta industrial resulta de vital importancia en la actualidad por la elevada repercusión que tiene su coste en el conjunto de la empresa, en especial la adquisición de suelo industrial. La imposición de diferentes aspectos o restricciones al problema buscando las mejores soluciones tanto desde el punto de vista funcional, geométrico y de bajo coste pone de manifiesto la naturaleza multicriterio del problema, la obtención de un conjunto de soluciones que desde diferentes puntos de vista para la búsqueda del conjunto hace necesario el tratamiento como un problema multiobjetivo para la búsqueda del conjunto de soluciones eficientes. El problema de optimización multiobjetivo proporciona la posibilidad de encontrar soluciones factibles a partir de varias funciones objetivo, por ello y dado el tratamiento que se tiene con el problema de distribución en planta al buscar las mejores soluciones al problema desde los puntos de vista funcional y geométrico, la aplicación de técnicas multiobjetivo da un conjunto de soluciones factibles, las cuales cada una de ellas es mejor desde algún punto de vista que todas las demás. La construcción de soluciones se hace según el método secuencial en dos pasos: secuenciación y ubicación. El modelo geométrico para la representación de la distribución en planta es un modelo discreto y la estrategia de ubicación de las actividades es secuencial basada en el uso de curvas de relleno (SFC) de tipo Hilbert. La forma de las actividades se regula limitando su coeficiente de forma por medio de restricciones geométricas. El modelo incluye aparatos de elevación como elemento de manutención vertical y escaleras para las vías de evacuación. El número y dimensiones variables de las plantas del edificio se pueden limitar de acuerdo con las regulaciones urbanísticas. Las soluciones estructurales se representan por medio de una retícula rectangular de pilares con forjado reticular apoyado sobre ábacos cuyo canto se determina a partir de las luces y de la carga. Las diferentes configuraciones se representar de modo biunívoco mediante una codificación alfanumérica. Se formula el problema multiobjetivo y se reduce a uno de objetivo simple, agregando aquellos objetivos con carácter económico e introduciendo como restricciones el resto de objetivos. La optimización se aborda con un algoritmo ¿simulated annealing¿ con un mecanismo de generación múltiple que actúa sobre los elementos variables de la codificación y que permite acceder a la vecindad de la solución actual para realizar la transición annealing de acuerdo con el criterio Metropolis.