La importancia de la optimización en la industria

 La importancia de la optimización... Á.M. Acevedo Peña La importancia de la optimización en la industria Álvaro Marcelo Acevedo Peña Ingeniero industrial, Universidad Mayor de San Simón (Cochabamba, Bolivia) MSc. Ingeniería Química, Universidad de São Paulo (São Paulo, Brasil) Estudiante de Doctorado en Ingeniería Química, Universidad de São Paulo (São Paulo, Brasil) [email protected]; [email protected] Los procesos productivos han venido experimentando un avance considerable desde hace algunas décadas. La investigación de operaciones se ha convertido en una herramienta muy utilizada en las empresas debido a las características que presenta y al apoyo matemático que emplea. Diversos son los factores que hacen que los procesos productivos se desenvuelvan rápidamente y que llevan a las industrias a optimizarlos; entre estos se incluyen el aumento de la demanda de productos, la fuerte competencia caracterizada por la elevada variabilidad de los precios, las restricciones de productos, los elevados costos de producción, la escasez de recursos naturales, entre otros. Es necesario aclarar que la optimización de procesos no implica que la compañía vaya a operar utilizando su capacidad máxima, sino en el punto que genere la mayor utilidad posible. Por ello, se están estudiando y consolidando sofisticados métodos y estrategias de optimización, control y automatización de procesos que buscan explotar el máximo potencial de las unidades involucradas. Es sabido que la mayoría de las empresas petroleras y petroquímicas utilizan herramientas de optimización, lo cual se debe a su elevada escala de producción, la gran cantidad de productos generados y un alto consumo de energía. Esto provoca que pequeñas mejoras en la eficiencia de los procesos se traduzcan en ganancias económicas significativas para la organización. La obtención de mejores resultados económicos depende, en gran medida, de tomar las decisiones correctas en el momento adecuado; por ello, las herramientas de optimización se utilizan normalmente en diferentes niveles jerárquicos (Gomes, 2007). El primer nivel es el de la ​
planificación estratégica​
, con un horizonte temporal de mediano y largo plazo. Las principales decisiones que se toman son la determinación de las oportunidades y necesidades de inversiones prioritarias, teniendo en cuenta las definiciones estratégicas, tendencias del ISSN 1900­6241 No 159, Abril 2015 :: ​
Optimización de procesos. Segunda entrega La importancia de la optimización... Á.M. Acevedo Peña mercado, cambios en la legislación y los escenarios de disponibilidad de capital, todo esto con el fin de optimizar los recursos económicos que se tienen y efectuar inversiones que se traduzcan en un incremento de la utilidad de la empresa. En un segundo nivel se encuentra la ​
planificación de la producción​
. Aquí se tratan los objetivos económicos —relacionados con logística, distribución, transporte y producción, entre otros— que tienen a ver con el proceso productivo. Se considera usualmente un horizonte temporal de seis meses con actualizaciones mensuales, con el fin de tomar decisiones respecto a los volúmenes a ser producidos y las cantidades de materia prima a comprar, entre otros. Las herramientas de optimización que se emplean generalmente se basan en modelos lineales simplificados debido al alto grado de complejidad de los procesos. Uno de los grandes inconvenientes que Friedman (1995) resalta es que la optimización tiene que incluir toda la planta; optimizar solo una división cubriría únicamente un subconjunto del problema y, como tal, no proporciona necesariamente una respuesta válida. Para solucionar esto, se están estudiando técnicas de descomposición para problemas de optimización en los cuales los precios de los productos intermediarios se establecen adecuadamente y permiten así maximizar el beneficio económico para toda la industria. El tercer nivel es el de la ​
programación de la producción​
. Es muy complejo, ya que tiene como objetivo generar una programación de la producción viable para todas las operaciones que satisfaga las demandas en el tiempo previsto y reduzca al mínimo el almacenamiento de materias primas y productos. El horizonte temporal acostumbrado que se considera varía entre dos y siete días con actualizaciones diarias. Las herramientas disponibles comercialmente se basan en ecuaciones complejas que pueden ser lineales o no e involucran variables discretas y continuas de forma simultánea. El siguiente nivel es el de la ​
optimización de las unidades de proceso​
, enfocado en determinar el valor apropiado para las variables de operación que proporcionen un rendimiento económico máximo para el proceso. Entre las herramientas más sofisticadas en este nivel se encuentra el sistema de optimización en tiempo real (RTO), cuyo objetivo principal es operar la planta lo más cerca posible de las condiciones óptimas de operación en cada instante de tiempo. El último nivel considerado, pero no por eso menos importante, es el de ​
control del proceso​
. Los puntos óptimos de la operación encontrados en el nivel anterior tienen que ser implementados en el ISSN 1900­6241 No 159, Abril 2015 :: ​
Optimización de procesos. Segunda entrega La importancia de la optimización... Á.M. Acevedo Peña proceso. En términos generales, estos cambios de punto de operación no pueden llevarse a cabo de modo instantáneo, ya que variaciones drásticas podrían dar lugar a oscilaciones indeseables e inestabilidad en el proceso. Como fue explicado brevemente, la optimización de procesos ha tenido un crecimiento acelerado y cada vez se tienen nuevos estudios, nuevos algoritmos y nuevas aplicaciones en la industria, en especial en la industria petrolera y petroquímica. REFERENCIAS Darby, M.L. y White, D.C. (1988). On­line Optimization of Complex Process Units. ​
Chemical Engineering Process​
, ​
84​
(10), 51­59. Friedman, Y.Z. (1995). What’s Wrong with Unit Closed Loop Optimization? ​
Hydrocarbon Processing​
, ​
74​
(10), 107­116. Gomes, M.V. de C. (2007). ​
Otimização seqüencial por aproximações: Uma aplicação em tempo real para o refino de petróleo (tesis doctoral). Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil. Hartmann, J.C.M. (1998). Distinguish between Scheduling and Planning Models. ​
Hydrocarbon Processing​
, ​
77​
(7), 93–100. Naysmith, M.R. y Douglas, P.L. (1995). Review of Real Time Optimization in the Chemical Process Industries. ​
Developments in Chemical Engineering and Mineral Processing​
, ​
3​
(2), 67­87. ISSN 1900­6241 No 159, Abril 2015 :: ​
Optimización de procesos. Segunda entrega