Desarrollo de un modelo híbrido optimización-simulación para la evaluación de planes operativos de aserraderos PyME

Abstract

La presente investigación aborda una problemática central en la industria de la madera aserrada en Misiones, Argentina, con especial foco en las pequeñas y medianas empresas (PyME). Este sector se caracteriza por bajos niveles de tecnificación, baja eficiencia operativa, escaso aprovechamiento de la materia prima y altos costos asociados, factores que afectan de manera directa su competitividad. A esto se suma la complejidad inherente de los procesos logísticos, que presentan una dinámica difícil de estudiar de manera directa dentro de las líneas de producción reales. Frente a este contexto, se propone el desarrollo e implementación de un modelo híbrido optimización-simulación como herramienta de apoyo para la toma de decisiones operativas en aserraderos PyME. El objetivo principal es evaluar la factibilidad y desempeño real de planes de producción optimizados, buscando un equilibrio entre el uso eficiente de los recursos y la sostenibilidad operativa. La metodología adoptada se estructuró en tres etapas. En la etapa 1, se elaboró un plan operativo optimizado mediante el Sistema de Planeamiento de Aserraderos (SPA). Este software permitió generar patrones de corte (PC) a través de su Módulo I y planificar la producción diaria mediante su Módulo II. Para el presente estudio, se seleccionó como función objetivo la maximización del beneficio económico, obteniendo un margen bruto proyectado de $3.533.018 por día, con un rendimiento estimado del 60,04 % de la materia prima. En la etapa 2, se construyó un modelo de simulación del sistema de aserrado utilizando el software SIMUL8 v.29.0 (SIMUL8 Corporation, 2022). Esta etapa incluyó la recolección y análisis de datos reales de tiempos de proceso y flujos operativos en aserraderos de Misiones, seguidos por el diseño de un modelo conceptual validado para garantizar su representatividad. Finalmente, en la etapa 3, se desarrolló el modelo híbrido en el cual los parámetros optimizados obtenidos con SPA fueron integrados como datos de entrada al modelo de simulación, configurando así un modelo híbrido de clase IV según la clasificación de Sargent (1994). Este enfoque permitió evaluar el comportamiento del plan bajo condiciones reales y dinámicas. Los resultados mostraron que, si bien el plan optimizado constituye una propuesta ideal desde el punto de vista analítico, su desempeño final depende fuertemente de cómo se gestionan los flujos de materia prima. En particular, el escenario 2, con un 75 % de derivación de rollos al centro de trabajo SCVDG, logró la mayor producción, acercándose al nivel planificado y mostrando un uso más eficiente de los recursos. Este hallazgo destaca la importancia de la distribución operativa en la aparición de cuellos de botella y en el rendimiento global del sistema. En conclusión, la integración de técnicas de optimización y simulación permitió no solo generar planes eficientes, sino también validarlos de forma práctica y robusta. El modelo híbrido desarrollado se posiciona como una herramienta útil para mejorar la toma de decisiones en aserraderos PyME y sienta las bases para futuras aplicaciones en el ámbito de las industrias y la gestión productiva del sector forestal.

This research addresses a central problem in the sawnwood industry in Misiones, Argentina, with a special focus on small and medium-sized enterprises (SMEs). This sector is characterized by low levels of technology, low operational efficiency, poor utilization of raw materials, and high associated costs, factors that directly affect its competitiveness. Added to this is the inherent complexity of logistics processes, which present dynamics that are difficult to study directly within real production lines. Given this context, the development and implementation of a hybrid optimizationsimulation model is proposed as a support tool for operational decision-making in SME sawmills. The main objective is to evaluate the feasibility and actual performance of optimized production plans, seeking a balance between efficient use of resources and operational sustainability. The methodology adopted was structured in three stages. In stage 1, an optimized operational plan was developed using the Sawmill Planning System (SPS). This software allowed for the generation of cutting patterns (CP) through Module I and for the planning of daily production through Module II. For the present study, the objective function selected was economic profit maximization, obtaining a projected gross margin of $3,533,018 per day, with an estimated raw material yield of 60.04%. In Stage 2, a simulation model of the sawmilling system was built using SIMUL8 v.29.0 software (SIMUL8 Corporation, 2022). This stage included the collection and analysis of real-time data on process times and operating flows in sawmills in Misiones, followed by the design of a validated conceptual model to ensure its representativeness. Finally, in Stage 3, the hybrid model was developed. The optimized parameters obtained with SPA were integrated as input data into the simulation model, thus configuring a Class IV hybrid model according to Sargent's (1994) classification. This approach allowed for the evaluation of the plan's performance under real-world and dynamic conditions. The results showed that, while the optimized plan is an ideal proposal from an analytical perspective, its final performance depends heavily on how raw material flows are managed. In particular, scenario 2, with 75% of logs diverted to the SCVDG work center, achieved the highest production, approaching the planned level and demonstrating more efficient use of resources. This finding highlights the importance of operational distribution in the emergence of bottlenecks and in the overall performance of the system. In conclusion, the integration of optimization and simulation techniques allowed not only the generation of efficient plans but also their practical and robust validation. The developed hybrid model is positioned as a useful tool for improving decision-making in SME sawmills and lays the groundwork for future applications in the fields of industry and productive management in the forestry sector.