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  1. 1. 12/1/2010 1 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Agregando valor a nuestra minería a través de la Investigación Operacional Jorge Vera A. Dept. de Ingeniería Industrial y de Sistemas Escuela de Ingeniería Pontificia Universidad Católica de Chile. 1 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Outline: • El contexto de la minería • Qué es la Investigación Operacional y su desarrollo • Ejemplos y metodologías relevantes • Conclusiones 2
  2. 2. 12/1/2010 2 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Contexto • Toma de decisiones en minería enfrenta ambiente complejo • Complejo en qué sentido: ▫ Grandes operaciones ▫ Gran impacto económico de las decisiones ▫ Muchas opciones ▫ incertidumbres 3 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Contexto • Esto ocurre también en otro ámbitos industriales • ¿Cómo podemos tomar decisiones? ▫ Intuición y “buen juicio” ▫ Formales 4
  3. 3. 12/1/2010 3 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Contexto • Un proceso más formal de toma de decisiones ayuda a mejorar eficacia y eficiencia. ▫ Permite ver más opciones y evaluarlas • Aquí es donde la Investigación Operacional puede ser de gran ayuda. 5 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl La Investigación Operacional • “Application of scientific methods to management and administration of military, government, commercial, and industrial systems.” (Enciclopedia Británica) • Orígenes: ▫ Desarrollo industrial de comienzos del siglo XX ▫ 2a. Guerra Mundial ▫ Desarrollo industrial de posguerra 6
  4. 4. 12/1/2010 4 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl La investigación Operacional • Se considera sinónimo del concepto de “Management Sciences” y es considerada el núcleo cuantitativo de la Ingeniería Industrial. • Las herramientas: • Optimización ▫ Lineal, no lineal, entera (o discreta), dinámica • Simulación • Métodos estadísticos. 7 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl El impacto • A fines de los 40: G. Dantzig desarrollo el algoritmop SIMPLEX para Programación Lineal y las aplicaciones comienzan de inmediato. • En paralelo: desarrollo de la capacidad computacional. • Por más de medio siglo los modelos de Investigación Operacional han apoyado las decisiones más complejas en las ámbitos más complejos. 8
  5. 5. 12/1/2010 5 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Algunos ejemplos: • Las empresas de courier en el mundo deben rutear cientos de miles de paquetes cada día y lo hacen apoyados en soluciones de I.O. ▫ Problemas de ruteo y despacho. ▫ El problema base detrás de esto es el Problema del Vendedor Viajero. 9 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Problemas de ruteo • Vendedor viajero: ▫ Queremos recorrer ciertas ciudades de modo que el largo del recorrido sea lo menor posible, sin repetir ciudad. • Es un problema difícil pero en el cual se han logrado grandes avances. 10
  6. 6. 12/1/2010 6 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl • Este es un problema de 25.000 ciudades en Suecia. ▫ Requiere días para ser resuelto con tecnología computacional avanzada • El más grande hasta ahora es de 85.000 puntos ▫ Viene de un problema de diseño de VLSI 11 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Problemas de ruteo • Cómo resolverlo: • Métodos y algoritmos de la Optimización combinatorial ▫ Pero requieren mucho tiempo para problemas grandes • Métodos aproximados que buscan buenas soluciones ▫ Heurísticas. 12
  7. 7. 12/1/2010 7 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Problemas de ruteo • Un ruteo más eficiente de los vehículos permite hacer lo mismo con una flota menor. ▫ ¡Esto es muy relevante! • Ejemplo: industria forestal en Chile ▫ Transporte es una componente de costos importante ▫ En los 90 se desarrollaron sistemas para el ruteo eficiente de camiones. ▫ Ahorros muy significativos, tanto en costos operacionales como en tamaño de flota. 13 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Ruteo en minería • Problemas de esta estructura se dan en minería: • Ruteo de los camiones en un yacimiento. • Además es relevante el problema de control del ruteo en “tiempo real”. • Las soluciones desarrolladas en otros ámbitos logísticos son relevantes para la minería. 14
  8. 8. 12/1/2010 8 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Planificación: • La planificación de producción fue una de las primeras aplicaciones de la optimización. • Muchas empresas manufactureras usan sistemas basados en optimización ▫ Programación Lineal ▫ Caso: Kellog ▫ En Chile: sector forestal 15 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Planificación: • La planificación de los sistemas eléctricos de los paises se hace con modelos de I.O. ▫ Modelos de programación dinámica estocástica ▫ Caso: Gestión del Laja en Chile, planifiación de transmisión y otros • También la operación de corto plazo 16
  9. 9. 12/1/2010 9 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Planificación en minería: • Problemas de planificación de explotación: ▫ Plan minero • Decisiones: qué sectores explotar en qué momento de tiempo, dado topografía, recursos y otras limitantes, para maximizar el valor a lo largo del tiempo. 17 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Planificación en minería • El problema se formula según el tipo de explotación: ▫ Open pit mining problem ▫ Underground mining planning • En ambos casos son problemas que se pueden modelar como problemas de optimización • Estos problemas han sido abordados y son conocidos. 18
  10. 10. 12/1/2010 10 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Planificación en minería: • Existen soluciones de software que abordan estos problemas… • Pero: ▫ El problema subyacente es difícil • Existen metodologías de optimización que permiten lograr mejores soluciones. ▫ Pregunta: ¿está el “software caja negra” entregando una buena solución? • El impacto económico de contar con una solución mejor puede ser enorme. 19 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Planificación a nivel operacional: • Programación de las actividades de camiones y otros vehículos: ▫ Lo comentábamos al hablar de ruteo vehicular. • Asignación de recursos. • Detalle de la explotación de corto plazo, • Coordinación con transporte (camiones, trenes) 20
  11. 11. 12/1/2010 11 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl El problema de la consistencia: • La planificación operacional define metas a cumplir y estima ciertos recursos • Pero a nivel operacional se deben implementar esos planes. • Muchas veces la ejecución operacional no coincide con lo asumido en la planificación. ▫ La planificación no ve todo el detalle operacional ▫ Además no siempre toma en cuenta todas las variabilidades. 21 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Desafío: • ¿Cómo lograr una planificación más robusta que tome en cuenta esas incertidumbres y características operacionales y permita generar planes de largo plazo y corto plazo consistentes? • Este problema se da en muchos otros ámbitos. • (charla del Prof. M. Smith por la tarde) 22
  12. 12. 12/1/2010 12 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Otras problemáticas Logísticas • La minería enfrenta diversos problemas en donde deben moverse otras cosas además del mineral: ▫ Personal ▫ Insumos ▫ Repuestos para equipos 23 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Otras problemáticas Logísticas • Las empresas en otros ámbitos han hecho grandes avances en estos aspectos • Muchos pueden ser aplicables a la minería. 24
  13. 13. 12/1/2010 13 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Logística de repuestos: • Muchos equipos son críticos y de alto valor. • Pero no todas sus componentes son críticas. • ¿Deben tenerse todos los repuestos disponibles en todas las ubicaciones? • Una buena gestión de esto puede generar ahorros significativos en costos y mejoras en los niveles de servicios. 25 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Logística de repuestos • A comienzos de los 90 IBM enfrentaba una situación similar: ▫ Redes de proveedores de mantenimiento ▫ Centros regionales de distribución ▫ Repuestos en todas partes • Desarrollo de proyecto para optimizar la red de mantenimiento 26
  14. 14. 12/1/2010 14 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Logística de repuestos • Factores a considerar: ▫ “criticidad” de componentes ▫ nivel de servicio ofrecido ▫ Distancias entre los agentes • La demanda es incierta y eso obliga a manejar “stocks de seguridad” (proporcionales a la Desv. Est. de la demanda) • Concepto importante: considerar demanda en forma centralizada por centros regionales: ▫ “Risk Pooling” 27 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl El concepto de Risk Pooling • La demanda agregada es 63 y tiene una desviación estándar de 8,1. • La desviación estándar conjunta de la demanda agregada en el centro de distribución es menor que la suma de las desviaciones estándar de cada minorista. 28 Centro de distribución Minoristas Demanda media Desv. estándar 20 5 25 4 18 5
  15. 15. 12/1/2010 15 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Impacto en la logística de repuestos • El stock de seguridad “conjunto” en el centro de distribución puede ser menor que si lo manejaran independientemente cada agente. • Esto permite ahorrar en inventarios, conservando el mismo nivel de servicios. • Estos conceptos son usados en ámbitos como el “retail” bajo el nombre de Vendor Managed Inventory (VMI) 29 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl El desafío de la incertidumbre • Las operaciones industriales están sujetas a diversas incertidumbres • La minería no es excepción. ▫ Incertidumbre en la ley del mineral ▫ Incertidumbre en el precio del metal ▫ Incertidumbres operacionales: tiempos de viaje, imprevistos ▫ Incertidumbres en las fallas de equipos ▫ Incertidumbre en las incertidumbres 30
  16. 16. 12/1/2010 16 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl El desafío de la incertidumbre • Una herramienta que pueden usarse para abordar sistemas bajo incertidumbre es la simulación computacional. • La simulación ha sido exitosa en muchos ámbitos. ▫ Permite evaluar reglas operacionales • También hay aplicaciones en la minería • Ejemplos: ▫ Secuenciamiento de operaciones en fundición ▫ Políticas operacionales para LHD y trenes en minería subterranea. • Recientemente ha habido desarrollos importantes en el uso de simulación junto a optimización. 31 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl El desafío de la incertidumbre • La Optimización Estocástica es otra herramienta. ▫ Permite combinar optimización de un objetivo con el riesgo en las decisiones. ▫ Pero requiere conocimiento detallado de los fenómenos inciertos. • Los problemas de optimización estocástica suelen ser más complejos que sus análogos determinísticos. 32
  17. 17. 12/1/2010 17 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl El desafío de la incertidumbre • Igualmente se han desarrollado conceptos nuevos en optimización para optimizar en ámbitos inciertos: • Optimización Robusta. ▫ Requiere sólo estimaciones de la variabildiad ▫ Busca soluciones “robustas”: insensibles a variaciones de los datos dentro de ciertos rangos. ▫ La complejidad es menor a la de modelos estocásticos. • Se ha usado en planificación de producción, planificación eléctrica, finanzas, etc. 33 PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Conclusión • Existen grandes oportunidades para el uso de herramientas sofisticadas de investigación operacional en la minería. • También la minería presenta desafíos novedosos para las metodologías. • Entender bien los problemas es fundamental. 34

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