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National audience; This research focuses on the study of a hub location problem (HLP), specifically immersed in a tree-shaped network.The objective is to find the minimum cost tree network with three sets of nodes: (i) a set of selected hubs, (ii) a set of spokes that are allocated to a single hub, and (iii) a set of so-called \textit{stopovers} that are intermediate nodes located on a path between two hubs. To locate stopovers, it is necessary to relax some assumptions of classical HLPs. The first one to violate is the assumption to have a complete graph of the hubs. In this work, the graph of hubs is a tree. Another assumption to relax is that the link between hubs may form a path traversing a set of stopovers.We present a mixed-integer linear programming (MILP) formulation for the HLP with stopovers on a tree topology. Numerous computational experiments are performed to test the limits of the MILP formulation. We finally present a case study relying on a real river network.

International audience

La optimización binivel consiste en cambiar el paradigma de optimización tradicional, donde un solo agente selecciona su objetivo. Su principal aporte es lograr considerar la interacción que existe entre las decisiones que toman dos tipos de agentes: un líder y un seguidor. En este artículo se exploran posibles campos de aplicación de la optimización binivel, en particular como apoyo a la toma de decisiones en la planeación y control de operaciones e inventarios. Se presenta una visión general de las características de esta técnica y diferentes contextos prácticos en los cuales se ha utilizado. Finalmente, se hace énfasis en la importancia de esta técnica para el desarrollo de investigación aplicada en temas de programación de operaciones, gestión de inventarios y gestión de la cadena de abastecimiento, con nuevas perspectivas para desarrollo de trabajos en este campo., Bilevel optimization consists on reevaluating the paradigm imposed by traditional optimization approaches where a single agent decides the goal to be reached. The main contribution of this new approach is to make a more accurate modelling of the interaction between decisions made by two types of agents: the leader and the follower. In this paper, potential fields of application for bilevel optimization models are discussed, especially those associated to decision-making tools for operations and inventory management. A general overview of this modelling technique is presented and different practical applications are analyzed. Finally, special focus is given to the potential benefits this technique can provide to applied research in fields such as operations scheduling, inventory management, and supply chain management problems., Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito. carlosr.ruiz@escuelaing.edu.co - william.guerrero@escuelaing.edu.co - sonia.jaimes@escuelaing.edu.co - angelica.sarmiento@escuelaing.edu.co

La Facultad de Ingeniería de la Universidad Católica de Colombia, conforme al factor calidad y considerando las tendencias de vanguardia en el ámbito de innovación en ingeniería, desarrollo en la segunda parte de esté congreso, el software inteligente y convergencia tecnológica, Raspberry PI dispositivo apuntador utilizando Open CV, Procesar imágenes identificando maleza en cultivos, también plataformas tecnológicas en enseñanza en la automatización industrial, implementación de JAX-RS, arquitectura soportada en sistemas inteligentes con control de aprendizaje interactivo, modelado del efecto de alineación estática en prótesis transtibiales en redes neuronales, desarrollo e implementación robótica industrial, modelos en la predicción de pérdidas de propagación de ondas electromagnéticas por celular, además, sistemas de autocuidado para el monitoreo en la infraestructura tecnológica distribuida, modelado de elementos 3D trabajos basados en redes difusas, lógica modal de comunicación en sistemas multiagentes, sistemas de adquisición de datos en procesos agroindustriales, herramientas diagnostica en ergonomía aplicada en puesto de trabajo uso de música colombiana en estudiantes colombianos con BCI, sin olvidar, el método automático en morfología digital de hojas tropicales en Colombia, simulación de radiopropagación en red LTE en banda de dividendo digital, desarrollo de plataformas con inteligencia artificial, Cloud computing una oportunidad para las mipymes en Colombia, ontología en la construcción de indicadores en un sistema de soporte con identificador de vulnerabilidad, Nano y biotecnología para generar energía, modelo de optimización del programa para intercambio de riñones, adicionalmente, la tendencia en redes y banda ancha, aplicación de algoritmo genético en nuevos productos, control de maleza en la productividad de cultivo, tecnología de la información para la asignación de turnos de enfermería, antenas fractales en nanoestructuradas, y por último, Brokering servicios multiplataforma con accesibilidad de profesores y estudiantes a contenido educativo gratis. (Redacción propia). II. Software Inteligente y Convergencia Tecnológica. Raspberry Pi como dispositivo apuntador utilizando OpenCV e integrales proyectivas. Procesamiento de imágenes para identificación de malezas en cultivos. Plataforma tecnológica para la enseñanza y la simulación de procesos en automatización industrial. Comparación de implementaciones JAX-RS. Arquitectura distribuida soportada en sistemas inteligentes difusos para el seguimiento del aprendizaje en entornos interactivos. Modelado del efecto de la alineación estática de prótesis transtibiales aplicando redes neuronales. Diseño, desarrollo e implementación de la robótica industrial. Modelos para la predicción de pérdidas de propagación de ondas electromagnéticas en interiores en frecuencias de comunicación celular. Sistema de autocuidado basado en un enfoque de multiagentes para el monitoreo y la corrección de problemas en una infraestructura tecnológica distribuida. Modelado de elementos 3D: de Solidworks a Matlab. Construcción de activos de trabajo basados en conocimiento con redes difusas. Lógica modal en la formalización de comunicación en sistemas multiagentes. Sistemas de adquisición de datos en redes convergentes aplicados en procesos de agroindustria. Herramienta diagnóstica para la evaluación ergonómica del puesto de trabajo. El uso de música colombiana para evaluar el sentido de pertenencia en estudiantes colombianos con BCI. Un método automático para la caracterización morfológica digital de hojas tropicales de Colombia. Simulación de radiopropagación para el diseño de una red LTE en la banda del dividendo digital. Marco conceptual para el desarrollo de plataformas de enseñanza y aprendizaje basadas en inteligencia artificial. Cloud computing, una oportunidad para apalancar la cadena de valor de las mipymes en Colombia. Ontología para la construcción de indicadores de un sistema de soporte a las decisiones para la identificación del índice de vulnerabilidad territorial. Nano y biotecnología para la generación de energía (proyectos Universidad Católica). Modelo de optimización del programa de intercambio de riñones con múltiples etapas. Tendencias en redes y servicios de banda ancha. Aplicación de algoritmos genéticos al diseño de nuevos productos. El control de malezas como elemento significativo en la productividad de cultivos. Tecnologías de la información para resolver el problema de asignación de turnos de enfermería. Antenas fractales nanoestructuradas y estudiantes a contenidos educativos gratuitos.

La Facultad de Ingeniería de la Universidad Católica de Colombia, teniendo en cuenta su objetivo de formación de sus estudiantes, conforme al factor calidad y considerando las tendencias de vanguardia en el ámbito de innovación en ingeniería, desarrollo en la primera parte de esté congreso el tema de la infraestructura y medio ambiente, se trabajó la implementación del ensayo in situ de penetración estándar con torque (SPT-T) y su aplicación en la ingeniería, a su vez modelos de optimización de localización de centros de distribución y ruteo de vehículos, con consideraciones de impacto ambiental y huella de carbono, así mismo las modificaciones del cemento asfáltico utilizando residuos de botas militares, sumado a otros análisis de estudios de asfalto modificado, además, los niveles de radiación de banda en la telefonía móvil celular, otro tema relevante es el impacto del cambio climático en las afluencias de embalses, más aún, experiencias en auditorías de seguridad vial, otros rasgo que destacar es el diseño de un techo verde para captación de agua pluvial, la producción de gas metano a partir de residuos de materia orgánica, el diseño del stop automático para el límite del líquido en arcillas, la regionalización hidrológica de caudales, por último, los medios anuales en las áreas hidrográficas de la Amazonía y la Orinoquía colombianas. (Redacción propia). I. Infraestructura y medio ambiente. Implementación del ensayo in situ de penetración estándar con torque (SPT-T) y su aplicación en la ingeniería práctica. Implementación del ensayo in situ de penetración: modelos de optimización de localización de centros de distribución y ruteo de vehículos, con consideraciones de impacto ambiental y huella de carbono. Modificación del cemento asfáltico 80-100 con residuo de botas militares para elaborar mezclas densas en caliente (MDC-19). Niveles de radiación en la banda de 850 MHz, en la localidad de Usaquén, debida a la telefonía móvil celular. Impacto del cambio climático en las afluencias del embalse Río Frío. Estudio preliminar de simulación de asfalto modificado. Experiencias en auditorías de seguridad vial: el caso de Puerto Rico. Diseño de un prototipo de techo verde para captación de agua pluvial; caso de estudio: Usaquén, Colombia. Producción de gas metano a partir de residuos de materia orgánica en una finca ganadera del municipio de Aldana, Nariño. Diseño del stop automático para el ensayo del límite líquido en arcillas. Regionalización hidrológica de caudales máximos instantáneos anuales y caudales medios anuales en las áreas hidrográficas de la Amazonía y la Orinoquía colombianas.

The problem of designing a supply chain including simultaneously routing and inventory management decisions is studied in this thesis. The objective is to select a subset of depots to open, the inventory policies for a 2-echelon system, and the set of routes to perform distribution from the upper echelon to the next using a homogeneous fleet of vehicles over a finite planning horizon. Demand is considered to be known. Applications are found in humanitarian logistics and military logistics. To solve the problem, two matheuristic procedures are developed. On the first part a cooperative algorithm combining exact methods for the supply chain design problem and routing heuristics is presented. On the second part, a partition is proposed using a Dantzig-Wolf reformulation on the routing variables. An hybridization between column generation, Lagrangian relaxation and local search is proposed in this part, put together as a heuristic method. Furthermore, results demonstrate the capability of the algorithms to compute high quality solutions and empirically estimate the improvement in the cost function of the proposed model when compared to a sequential optimization approach. Furthermore, results of the proposed methodologies on benchmark instances for subproblems are studied as well. Those are the capacitated location-routing problem, the inventory-routing problem, and the generalized elementary shortest path problem, Cette thèse considère le problème consistant à intégrer les décisions de routage et stockage lors de la conception de la chaîne logistique. Le but est de sélectionner des dépôts parmi un ensemble de candidats pour desservir un ensemble de détaillants à l’aide d’une flotte de véhicules de capacité permettant visiter plus d’un détaillant par route. On cherche à déterminer la localisation de ces dépôts et les tournées des véhicules afin de maintenir leurs niveaux optimaux de stocks. La demande chez les détaillants est connue à l’avance. Des applications dans les domaines de la logistique humanitaire et militaire sont envisageables. Pour résoudre le problème, deux matheuristiques sont proposées. Dans la première partie, une méthode coopérative qui combine des méthodes exactes pour le problème de conception de la chaîne logistique et des méthodes heuristiques de routage est présentée. Dans la deuxième partie, une méthode de décomposition utilisant une réformulation de Dantzig-Wolf sur les variables de routage est proposée. L’algorithme intègre les concepts de génération de colonnes, relaxation lagrangienne et recherche locale. Les résultats montrent la capacité des algorithmes à trouver des solutions de bonne qualité et nous estimons de façon empirique l’impact de considérer un modèle intégré au lieu d’utiliser une méthode d’optimisation séquentielle. De plus, les résultats des méthodes présentées sur des sous-problèmes sont aussi étudiés. Ces sont: le problème de localisation-routage, le problème de tournées avec gestion de stocks, et le problème de plus court chemin généralisé

This document presents a methodology to improve inventory control and distribution policies for a network of hospitals. The strategy is to centralize the management of medicines into a single depot, in order to achieve important cost reduction of the logistic activities involved. On a first stage, a methodology to find near optimal inventory control policies for the one -warehouse, n-retailer distribution system is presented. A Markov Chain model is proposed and solved analytically. Results are evaluated on a real case of a university hospital. On the second stage, a model to decide the location of the new central pharmacy and distribution routes to the set of Care units is proposed. The objective is the minimization of the present value of the project and the minimization of the inventory-on-hand value. The methodology to design the new distribution routes is based on the Clarke & Wright algorithm improved with the local search algorithms. Magíster en Ingeniería Industrial Maestría

107 páginas En este proyecto se presenta una propuesta para la aproximación metodológica la cual busca determinar la mejor ubicación de un nuevo centro médico en la ciudad de Bogotá, que responda de la mejor manera a las necesidades y expectativas del mercado de medicina prepagada exclusivamente. El modelo considera limitaciones en los recursos disponibles para esta decisión y las variables que puedan afectar la sostenibilidad del nuevo establecimiento. El estudio está inspirado en el problema de cobertura de conjuntos (set covering problem), integrando otras herramientas de administración e ingeniería que permitirán en conjunto, el diseño de un modelo para la localización de un centro médico. Cabe resaltar que esta propuesta está fundamentada en el Core de la maestría de gerencia de ingeniería, buscando integralidad entre los conceptos organizacionales, administrativos e ingenieriles. La metodología está fundamentada, en cuatro fases principales que se integran entre sí. La primera es una fase de diseño en donde se aplican conceptos de administración y estadísticos, utilizando la herramienta Canvas, la cual es una descripción racional de cómo una organización crea, entrega y captura el valor (Osterwalder & Pigneur, 2010) . La segunda fase es la priorización de variables y definición de modelo de negocio, que se realizará por medio de un proceso analítico jerárquico (AHP). La tercera fase, es el diseño del modelo de localización utilizando programación matemática, y por último (cuarta fase) se analiza la información y se concluye. Es importante que se realicen de forma consecutiva, argumentando la forma estructurada de la propuesta metodológica.

Este articulo presenta un estudio sobre el impacto que tiene la distribución de efectivo en corresponsales Bancarios geográficamente dispersos en términos de indicadores de riesgo, tiempos de servicio y costos logísticos. Se estudia el problema de gestión de inventario de múltiples clientes y transporte de efectivo, utilizando las bases de un modelo Inventory routing problem (IRP) con el fin de definir el modelo de distribución. El modelo de distribución de valores estudiado contempla el manejo de un único centro de efectivo con capacidad ilimitada, desde el cual se ejecutan entregas de efectivo vía terrestre por medio de un único vehículo que tiene todas las medidas de seguridad con capacidad limitada para la distribución de efectivo. El corresponsal bancario al cual se le realizan las entregas de efectivo maneja una capacidad limitada y es único por ciudad de distribución, con un horario de entrega continua, tiempo de entrega en el punto despreciable y sin pérdidas de efectivo por siniestralidad en punto. Este documento considera las decisiones de ruteo de vehículos con inventarios, restricciones de ventanas de tiempo duras y restricciones de riesgo enfocadas en la imprevisibilidad de ruta en una cadena de abastecimiento de efectivo compuesta por un depósito (Centro de efectivo) y múltiples minoristas (Puntos corresponsales y/o oficinas bancarias), por lo que se propone el estudio de un modelo Risk constraint inventory routing problem with time Windows (RcIRPTW). Se plantea una formulación matemática basada en programación entera mixta por el uso de variables enteras y continuas, estudiando el impacto de los riesgos de siniestralidad en el transporte de efectivo generando experimentos computacionales a 20 instancias de prueba donde se evalúan cuatro tipos de variaciones del IRP con varios escenarios de demanda aleatorias entre 0 y 120 Millones COP, contemplando ventanas de tiempo fuertes con una distribución aleatoria discreta uniforme tanto para ventanas amplias como cortas en un intervalo de 0-6 Horas y 0-2 Horas respectivamente. De igual manera se plantea una heurística basada en la lógica de vecino más cercano, manejo de inventarios y uso de ventanas de tiempo para la entrega de recursos en donde se modela bajo las condiciones de un inventory routing problem with time windows (IRPTW) y se compara con las diferentes variaciones del modelo matemático el cual contempla condiciones de riesgo con el fin de determinar soluciones factibles en un menor tiempo de computo. Los resultados muestran la importancia de optimizar simultáneamente las decisiones de inventario considerando costos de ruteo y de inventario junto con la consideración de estrategias de mitigación de riesgo. El implementar restricciones de riesgo y variación en las ventanas de tiempo de entrega permiten cambiar constantemente la ruta de un vehículo de valores, mejorar los índices de siniestralidad y la predictibilidad de ruta para una empresa de valores que actualmente maneja una operación basada en implementar condiciones de seguridad en la tripulación y no pensando en la generación de rutas aleatorias que cumplas los mismos niveles de servicio., This article presents a study on the impact that cash distribution has on Bank correspondents geographically dispersed in terms of risk indicators, service times and logistics costs. The inventory management problem of multiple clients and cash transport is studied, using the bases of an Inventory routing problem (IRP) model in order to define the distribution model. The model of distribution of values studied includes the management of a single cash center with unlimited capacity, from which cash deliveries are carried out by land through a single vehicle that has all the security measures with limited capacity for the distribution of cash. The bank correspondent to whom the cash deliveries are made handles a limited capacity and is unique by city of distribution, with a continuous delivery schedule, delivery time at the negligible point and without loss of cash due to accident rate. This document considers the routing decisions of vehicles with inventories, hard time window restrictions and risk restrictions focused on the unpredictability of a route in a cash supply chain consisting of a deposit (Cash Center) and multiple retailers (Correspondent Points and / or bank offices), so the study of a Risk constraint inventory routing problem with time Windows (RcIRPTW) model is proposed. A mathematical formulation based on mixed integer programming is proposed for the use of integer and continuous variables, studying the impact of accident risks in the transport of cash generating computational experiments to 20 test instances where four types of variations of the IRP are evaluated with several random demand scenarios between 0 and 120 Million COP, contemplating strong time windows with a uniform discrete random distribution for both wide and short windows in a range of 0-6 Hours and 0-2 Hours respectively. Similarly, a heuristic approach based on the nearest neighbor logic, inventory management and use of time windows for the delivery of resources is proposed, where it is modeled under the conditions of an inventory routing problem with time windows (IRPTW) and it compares with the different variations of the mathematical model which contemplates risk conditions in order to determine feasible solutions in a shorter computation time. The results show the importance of simultaneously optimizing inventory decisions considering routing and inventory costs along with the consideration of risk mitigation strategies. The implementation of risk restrictions and variation in the delivery time windows allow to constantly change the route of a securities vehicle, improve accident rates and route predictability for a securities company that currently manages an operation based on implementing conditions of security in the crew and not thinking about the generation of random routes that meet the same service levels., Maestría, Magíster en Ingeniería Industrial

The definition of maintenance policies in most companies is based on empirical knowledge and depending on the area or place where the equipment is located. Taking into account the budget restrictions and capacity of the equipment that public and private entities have in the administration of medical equipment, it is crucial to find an adequate path that serves as a tool for the design of maintenance policies. That’s why that the object of this research work is to propose an optimization model that allows making better decisions when preparing maintenance policies. The medical equipment studied is the computerized tomography scanner. This is a tool used in various diagnostic processes, of different specialties, as it is a non-invasive exploration of the body. The equipment is used to take images of the head, chest and extremities. A model of continuous-time markov chains is used to model the state (running, running requiring maintenance, stopped requiring corrective maintenance) of the machines over time. An optimization model is proposed whose objective function is to maximize the benefit generated by the operating equipment and requiring preventive maintenance; without exceeding the budget of the organization. Two methods are used to solve the proposed optimization model: an exhaustive search algorithm to understand the behavior of the solution surface generated by the objective function and a meta-heuristic based on gradient-ascent to find a good solution (close to the optimum) in a reasonable time., La definición de políticas de mantenimiento en la mayoría de empresas se realiza basada en conocimiento empírico y dependiendo del ámbito o lugar donde se encuentre el equipo. Teniendo en cuenta restricciones presupuestales y de capacidad de la maquinaría que tienen las entidades públicas y privadas en la administración del equipo médico, es crucial encontrar un camino adecuado que sirva como herramienta para el diseño de políticas de mantenimiento. Es por ello que el objeto de este trabajo de investigación es plantear un modelo de optimización que permita tomar mejores decisiones al momento de elaborar las políticas de mantenimiento. El equipo médico estudiado es el escáner de tomografía computarizada. Esta es una herramienta utilizada en varios procesos de diagnóstico, de diferentes especialidades, por ser una exploración no invasiva del cuerpo. El equipo sirve para la toma de imágenes de cabeza, tórax y extremidades. Se emplea un modelo de cadenas de markov de tiempo continuo para modelar el estado (funcionando, funcionando que requieren mantenimiento, detenidas que requieren mantenimiento correctivo) de las máquinas en el tiempo. Se propone un modelo de optimización que tiene como función objetivo maximizar el beneficio generado por las máquinas funcionando y requiriendo mantenimiento preventivo; sin exceder el presupuesto de la organización. Se emplean dos métodos para dar solución al modelo de optimización propuesto: un algoritmo exhaustive search para entender el comportamiento de la superficie solución generada por la función objetivo y una meta-heurística basada en gradient-ascent para hallar una buena solución (cercana al óptimo) en un tiempo razonable., Maestría, Magíster en Ingeniería Industrial

Se proponen tres formulaciones matemáticas basadas en programación entera y un método heurístico basado en búsqueda local iterativa para solucionar el problema de asignación de turnos de enfermería en un hospital teniendo en cuenta el desgaste sufrido por las enfermeras debido a jornadas continuas de trabajo, así como por variaciones en los turnos asignados durante días consecutivos. Se considera un conjunto homogéneo de enfermeras que deben ser programadas en un conjunto de turnos definidos: Mañana, tarde, y Noche, cada uno de 8 horas, o a un descanso de 24h. La planeación se hace para un conjunto finito de días y se considera la prevención del desgaste laboral de las enfermeras procurando asignar turnos de forma constante y así permitirle al personal regular sus ciclos de sueño. Adicionalmente, se obliga la prohibición de jornadas laborales de más de tres días consecutivos y se busca minimizar las violaciones a un conjunto preestablecido de políticas institucionales de los hospitales que son deseables, pero no obligatorias. Estas incluyen la programación de un porcentaje mínimo de personal a cada turno por periodo para garantizar un buen nivel de servicio. Se compara el desempeño de los enfoques propuestos en un conjunto de 500 instancias generadas aleatoriamente con hasta 500 enfermeras y 7 días de planeación. Los resultados obtenidos muestran que uno de los modelos matemáticos tiene mejor desempeño que los otros y el método heurístico es competitivo dado que encuentra soluciones con un gap a optimalidad promedio de 7% en 0,3s., Three mathematical models based on integer programming and a heuristic method based on iterated local search are proposed to solve the nurse scheduling problem for a hospital taking into account the burnout suffered by nurses caused by continuous working hours and variations in the assigned shifts during consecutive working days. A homogeneous set of nurses must be scheduled on a set of 8 hours working shifts: Morning, Afternoon and Night, or a 24 h “day-off”. The planning is performed for a finite number of days and it prevents the burnout of nurses by trying to schedule constant shifts and thus, the staff is able to regulate the sleep cycles. In addition, nurses are limited to work up to three days in a roll. The objective function is to minimize violations of a preset set of institutional policies of hospitals that are desirable, but not mandatory. These include scheduling a minimum percentage of nurses per shift per period to ensure a good service level. the performance of the proposed approaches is compared on a set of 500 randomly generated instances with up to 500 nurses and 7 days. Results show that one of the mathematical models has better performance than the others and the heuristic method is competitive since it finds solutions with an optimality gap of 7% computed in 0.3s, Maestría, Magíster en Ingeniería Industrial

103 Páginas. En el presente proyecto, se plantea una metodología para identificar las respuestas de los pozos productores en los campos Cupiagua y Cupiagua Sur, frente a una estrategia definida de inyección de gas que permita hacer pronósticos de producción para evaluación y desempeño con un criterio Gerencial. Los datos históricos de producción e inyección disponibles, son la base de construcción de la regresión lineal múltiple planteada para realizar las predicciones; la cual está relacionada con los arreglos o esquemas de inyección que se tienen para cada uno de los campos productores. Los datos presentados, claramente son definidos a partir de condiciones y propiedades específicas a nivel de yacimiento, caracterizando el fluido producido y su tendencia de aporte en producción a través del tiempo. De esta forma se pretende realizar un análisis de la eficiencia de recobro a partir del volumen que se tiene disponible para inyectar y su distribución histórica en las zonas pertenecientes a los campos Cupiagua y Cupiagua Sur. Finalmente, se puede obtener un valor óptimo de inyección expresado en porcentaje de gas disponible.