MULTI-CRITERIA OPTIMIZATION FOR THE PLANNING OF PRODUCTION ORDERS AND MAINTENANCE MEASURES

La industria manufacturera representa un sector económico importante en Alemania. En los últimos años, esta industria se enfrenta a entornos cada vez más competitivos y a mayor presión para reducir costes debido a la globalización. Con el fin de seguir siendo competitivas, las empresas alemanas están adoptando una estrategia de diferenciación, fabricando productos altamente funcionales y de alta calidad. El objetivo es tener procesos de fabricación flexibles, a la vez que se minimizan los costes y los tiempos de producción y mantenimiento.
Esta tesis presenta un modelo de optimización para integrar la planificación de las órdenes de producción y las tareas de mantenimiento en un sistema de producción. Los aspectos considerados en el modelo son la programación de la producción, y de tareas de mantenimiento basadas en el tiempo y la condición del equipo. Los objetivos de la optimización se pueden dividir en cuatro grupos: costes, tiempo, calidad y flexibilidad. El modelo de optimización desarrollado en esta tesis es multicriterio, determinístico, lineal y entero mixto.
En este trabajo se distinguen las siguientes partes: primero se presenta el modelo, que se implementa utilizando el software IBM ILOG CPLEX Optimization Studio. A continuación, se evalúa el modelo en un escenario de aplicación: un sistema de producción de lavavajillas. Por último, se presentan las conclusiones. El modelo de optimización desarrollado permite que el sistema de producción cumpla con todos los requisitos de producción y mantenimiento, minimizando los costes de producción y mantenimiento y los tiempos de operación, maximizando al mismo tiempo la calidad de la producción y permitiendo que el sistema tenga la flexibilidad de adaptarse rápidamente a los cambios de la demanda del mercado.

The manufacturing industry represents a large economic sector in Germany. In the last
years, this industry is facing increasingly competitive environments and high cost
pressure due to globalization. In order to remain competitive, German companies are
adopting a differentiation strategy, manufacturing highly functional and high quality
products. The focus is on having flexible manufacturing processes, while minimizing
costs and production and maintenance times. This thesis presents an approach to
integrate production orders and maintenance measures planning in a manufacturing
system. The aspects considered within the planning are the scheduling of production
orders, and time-based and condition-based maintenance measures. There are four
groups of objectives to be optimized: costs, time, quality and flexibility. In order to
optimize the stated objectives while meeting all maintenance and production
requirements, an optimization model is developed. This is a multi-criteria, deterministic,
linear and mixed-integer optimization model. After presenting the model, it is
implemented using the software IBM ILOG CPLEX Optimization Studio; and evaluated
in a real-world application scenario: a manufacturing system of a dishwasher
manufacturer. In conclusion, the presented model allows the manufacturing system to
meet all the production and maintenance requirements. It minimizes the production
and maintenance costs and used times, while maximizing the quality of the production
process and enabling the system to have the flexibility to quickly adapt to changes of
the market demand.