Modelos de optimización para mejorar la gestión de procesos industriales
 

Dr. Carlos A. MéndezEl Dr. Carlos A. Méndez* realiza investigación en el área de Ingeniería de Procesos en el Laboratorio de Sistemas Inteligentes que dirige el Dr. Jaime Cerdá, del INTEC** de nuestra ciudad. Su trabajo tiene como objetivo el desarrollo de nuevas herramientas computacionales para asistir el proceso de toma de decisión en el diseño, la operación y la logística de sistemas del sector industrial.

¿En qué consiste su actividad?
Mi área de investigación se encuadra dentro de la Ingeniería de Procesos, un campo del conocimiento donde convergen conceptos teóricos y prácticos de ingeniería química e industrial, matemática, informática e investigación de operaciones. En particular, mi trabajo se orienta al desarrollo de nuevos modelos de optimización y simulación para resolver diversas problemáticas de la industria. El principal objetivo es plantear una representación matemática y/o lógica de un problema real considerando las principales variables de decisión y restricciones operacionales que deben ser tenidas en cuenta. La resolución de estos modelos permite obtener una identificación sistemática de aquellas soluciones que mejoran u optimizan uno o más aspectos del problema, tales como la utilización de los recursos críticos del proceso, los costos y beneficios asociados y/o el grado de satisfacción de los clientes. A diferencia del razonamiento humano, los modelos de optimización pueden considerar simultáneamente cientos de variables y miles de restricciones al momento de tomar una decisión ya sea a nivel operativo, táctico o estratégico. Además, pueden generar una solución eficiente en pocos minutos mediante la utilización de la capacidad de cálculo y almacenamiento de las computadoras actuales.

¿Desde cuándo la realiza?
Comencé mi trabajo en el área en 1998, como becario doctoral del CONICET. Luego de obtener el título de Doctor en Ingeniería de la UNL en 2002, emigré a Estados Unidos para realizar una especialización posdoctoral en Carnegie Mellon University, donde participé como consultor de centros de investigación de empresas multinacionales como ABB (Asea Brown Boveri) y BP (British Petroleum). Al culminar mi trabajo en EE. UU. fui contratado como investigador de un proyecto europeo de la Universidad Politécnica de Cataluña, en Barcelona, España. Después de residir más de tres años en el exterior, retorné al país para ingresar a la carrera de investigador del CONICET.

¿Se trata de estudios teóricos o de aplicación experimental?
Los modelos de optimización desarrollados se basan en conocimiento teórico de varias disciplinas. Sin embargo, están fuertemente orientados a la solución práctica de diferentes problemas del área industrial. Mi especialidad es el diseño y operación de procesos de producción y la gestión de la logística de transporte en sistemas distribuidos geográficamente.

¿Qué aportes ha hecho a la disciplina?
Las áreas de aplicación de las herramientas computacionales desarrolladas son muy diversas. Al inicio de mi carrera focalicé mi actividad en el problema de programación óptima de operaciones de procesos de manufactura con limitaciones de recursos de fabricación. Abordamos este problema desde un punto de vista predictivo y reactivo, es decir, analizando tanto la generación inicial del programa de operaciones de la planta como la actualización del mismo ante la ocurrencia de sucesos inesperados. El objetivo de este problema es lograr el mayor aprovechamiento posible de los recursos críticos de la producción (equipos, servicios, mano de obra, etc.) de manera tal de mejorar la rentabilidad y la capacidad productiva de la industria. Por otra parte, durante mi residencia en el exterior logré extrapolar los conocimientos adquiridos en mi formación doctoral a otras áreas de la industria. Por ejemplo, desarrollé para la empresa BP un modelo de programación matemática no lineal para el diseño óptimo de un proceso de separación de paraxileno (PX). Este modelo permite definir la topología y las variables de operación (temperaturas, caudales, presiones) para un nuevo proceso de producción de PX basado en una nueva tecnología de cristalización. La aplicación de esta herramienta permitió obtener ahorros de hasta un 15% en los costos de inversión y operación de la planta. Por otra parte, un proyecto en colaboración con la empresa ABB se orientó al desarrollo de herramientas de modelado y optimización para el problema de producción de combustibles que deben satisfacer precisas reglamentaciones de calidad y medioambientales al menor costo posible. En la actualidad, participo como investigador invitado en un proyecto europeo en colaboración con RepsolYPF que apunta al desarrollo de un sistema de soporte a la decisión para mejorar la gestión de la red de producción y consumo de hidrógeno en refinerías de petróleo. Cabe destacar que las estrictas especificaciones que entrarán en vigencia en EE. UU. y Europa sobre contenido de contaminantes en combustibles convertirán al hidrógeno en el recurso más crítico del sector.

¿En qué aspectos cotidianos podemos reconocer la presencia de la disciplina en la que investiga?
La toma de decisión es un proceso natural, repetitivo y muy frecuente en la gestión de los negocios y la industria. En muchos casos, este proceso se torna muy complejo para ser llevado a cabo en forma eficiente y en un tiempo razonable. La disponibilidad de computadoras de gran capacidad de cálculo, junto con el surgimiento de nuevas herramientas de modelado y optimización, permiten sistematizar, mejorar y asistir este proceso para lograr una mayor competitividad y estabilidad en un ambiente de negocios cada vez más globalizado y demandante. Si bien el sector industrial del país no ha efectuado aún un fuerte aprovechamiento de estas herramientas, es de esperar que las condiciones favorables de la economía argentina impulsen en el corto plazo la mayor utilización de estas aplicaciones. Actualmente, la mayor parte de la industria se encuentra trabajando a máxima capacidad y, por lo tanto, una mejor gestión de los recursos disponibles permitiría lograr una mayor productividad y competitividad en los mercados nacionales e internacionales sin necesidad de realizar grandes inversiones. Las industrias de países desarrollados utilizan cada vez con más frecuencia nuevos modelos de optimización en la gestión de sus procesos.

¿En qué otra área trabaja?
En el ámbito académico me desempeño como profesor de la asignatura de “simulación” de la carrera de ingeniería industrial de la UNL. El software disponible en esta área permite no sólo imitar el comportamiento de los procesos reales sino también experimentar con ellos en un entorno gráfico e intuitivo, insumiendo un bajo costo y riesgo. La combinación de las potencialidades y beneficios de las técnicas de optimización matemática y las herramientas gráficas de simulación de eventos discretos aparece como un área muy promisoria que estamos comenzando a explorar en el grupo de investigación con la participación de alumnos de la universidad.

Dentro del plan de repatriación de investigadores, usted volvió al país en 2006. ¿Qué hechos influyeron en la decisión?
Sinceramente, podría decir que me fui del país con la idea de buscar una oportunidad para realizar mi carrera profesional en el exterior, ya sea en la industria o en la academia. Si bien no faltaron oportunidades para hacerlo, con el paso del tiempo me di cuenta de que no todo es como uno se lo imagina. En otras palabras, vivir en lo que llaman el “primer mundo” tiene ventajas y desventajas, las cuales producen distintos efectos dependiendo de lo que uno priorice en su vida. Con mi familia empezamos a valorar muchos aspectos familiares y culturales que tal vez considerábamos secundarios. Por otra parte, comenzamos a notar, desde el exterior, una mejora en las condiciones del país, lo cual nos ayudó a tomar la decisión de retornar, manteniendo cierta incertidumbre en los niveles de inseguridad y estabilidad en el largo plazo, es decir, sobre algunas de las ventajas que brindan los países desarrollados. Otros aspectos que facilitaron el regreso fueron la confirmación de mi posición como investigador de CONICET y la ayuda económica que recibimos del Plan de Repatriación de Investigadores para la financiación de los gastos de viaje.

¿Qué aspectos positivos y negativos destaca de su especialización en el exterior?
No encuentro aspectos negativos para mencionar. Mi participación en otros grupos me brindó la grata posibilidad de apreciar que el trabajo científico desarrollado dentro del laboratorio de investigación en el que participo se encuentra al mismo nivel que el de otros grupos de excelencia del exterior. Por otra parte, considero que mi estancia en el extranjero fue muy productiva no sólo para lograr nuevos desarrollos científicos y tecnológicos sino también para establecer fuertes vínculos con investigadores y para conocer e interactuar con diferentes formas de trabajo, fortalezas y debilidades inherentes al ámbito científico e industrial de otros países. Creo que estos aspectos son fundamentales en la formación de un investigador, ya que permiten lograr la independencia de pensamiento y criterio necesaria para progresar en un ambiente altamente competitivo, dinámico y globalizado, facilitando el acceso a colaboraciones internacionales con financiación externa.

(*) Nacido en Santa Fe, es Ingeniero en Sistemas de Información (UTN) y Dr. en Ingeniería (UNL), investigador adjunto del CONICET y Profesor del Departamento de Ingeniería Industrial de la UNL. Realizó una especialización posdoctoral en Carnegie Mellon University, Pittsburgh (EE. UU.), y en la Universidad Politécnica de Cataluña (Barcelona; España), donde llevó a cabo consultorías con las empresas ABB (Asea Brown Boveri), BP (British Petroleum) y Repsol YPF.
(**) Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química, sito en Güemes 3450 de la ciudad de Santa Fe

Entrevistó: Lic. Enrique A. Rabe (ACS/Conicet Santa Fe).

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Publicado el 2 de enero de 2008