Resumen
Esta tesis doctoral se centra en la optimización del proceso de pesaje multicabezal en máquinas de doble capa, tanto en configuraciones verticales como diagonales. Se presentan nuevos algoritmos de optimización orientados a mejorar la precisión y eficiencia del envasado, reduciendo la variabilidad del peso de los paquetes y optimizando el uso de recursos. Para ello, se desarrollan estrategias de llenado y combinaciones de tolvas, minimizando las desviaciones respecto al peso objetivo y cumpliendo con las normativas de calidad y eficiencia industrial.
Inicialmente, se exploraron estrategias de optimización para sistemas de pesaje multicabezal de doble capa en configuraciones verticales y diagonales, donde se analizaron distintos algoritmos con el objetivo de minimizar la variabilidad en el contenido de los paquetes. Los resultados demostraron que la implementación de métodos de optimización avanzada permite mejorar significativamente la precisión del proceso de envasado. Posteriormente, la investigación se amplió mediante un enfoque bicriterio, considerando no solo la precisión del peso final, sino también la minimización del tiempo de permanencia del producto en las tolvas. Para ello, se utilizó un algoritmo de programación dinámica que optimiza simultáneamente ambos criterios, logrando un equilibrio entre la calidad del producto y la eficiencia operativa de las máquinas de pesaje multicabezal. En la fase más reciente de la investigación, se abordó el problema desde una perspectiva de optimización de nivel jerárquico, proponiendo un enfoque binivel que permite seleccionar configuraciones óptimas del proceso de envasado. Este enfoque ha demostrado una mejora significativa en la toma de decisiones estratégicas, permitiendo una gestión más eficiente de los recursos y una mayor adaptabilidad a los requerimientos industriales en términos de precisión y velocidad de producción. Las estrategias de llenado propuestas consideran diversos esquemas de distribución del producto en las tolvas de pesaje, buscando maximizar la precisión del sistema. Se establecen configuraciones específicas de tolvas según las estrategias adoptadas, dividiéndolas en grupos estratégicos de operación para optimizar la eficiencia global. Estas configuraciones permiten seleccionar la combinación óptima de tolvas que alcanza el peso objetivo con la menor variabilidad posible. La tesis se estructura en capítulos que abordan los antecedentes, el desarrollo de modelos de optimización mono-objetivo, biobjetivo y binivel, así como su validación mediante simulaciones y estudios experimentales en escenarios reales. Los resultados obtenidos demuestran una reducción significativa en la variabilidad del peso de los paquetes, una mayor precisión en el envasado y una mejora en la gestión operativa del proceso, contribuyendo así al desarrollo de metodologías avanzadas para la industria alimentaria.
Finalmente, se presentan conclusiones que resaltan el impacto de los algoritmos de optimización propuestos en la mejora de los procesos de pesaje multicabezal, así como su aplicabilidad práctica en entornos industriales reales.
