MODELO DE OPTIMIZACIÓN DE CADENA DE SUMINISTROS VERDE PARA LA GESTIÓN DE RESIDUOS SOLIDOS INDUSTRIALES

MODELO DE OPTIMIZACIÓN DE CADENA DE SUMINISTROS VERDE PARA LA GESTIÓN DE RESIDUOS SOLIDOS INDUSTRIALES

GREEN SUPPLY CHAIN OPTIMIZATION MODEL ​​FOR THE INDUSTRIAL SOLID WASTE MANAGEMENT

Autores:

SANTANDER DE HOYOS CONEO

Ingeniero industrial

Universidad de Córdoba

Montería – Córdoba, Colombia

sandehoyos@gmail.com

JUAN FELIPE PINEDA AVILEZ

Ingeniero industrial

Universidad de Córdoba

Montería – Córdoba, Colombia

Juanf.pineda92@gmail.com

JAIRO DANIEL OCHOA GUERRA

Msc. Ingeniero industrial

Docente - Universidad de Córdoba

Montería – Córdoba, Colombia

ingenierojairoochoa@hotmail.com

JORGE MARIO LÓPEZ PEREIRA

Msc. Ingeniero industrial

Docente – Universidad de Córdoba

Montería – Córdoba, Colombia

jotalopez@correo.unicordoba.edu.co

RESUMEN

La gestión de residuos sólidos industriales se ha convertido en uno de los ejes de desarrollo y sostenibilidad ambiental más fuertes a nivel mundial en la actualidad. Existen muchos proyectos y se han desarrollado diferentes investigaciones para abordar la problemática de los sistemas de gestión de residuos sólidos, reciclaje y reutilización, logística inversa, cadena de suministro verde, entre otros. Sin embargo, las investigaciones realizadas describen la generación de residuos de un tipo particular en una región determinada y el flujo de residuos en dicha región, sin tener en cuenta la cantidad de desechos retenida en cada eslabón del sistema, ni el aprovechamiento económico de dichos residuos, sino solo el impacto que estos generan en cuanto a costos y deterioro ambiental. El objetivo de esta investigación es generar una herramienta que describa y permita generar un panorama de los beneficios que se pueden obtener a partir del aprovechamiento de los residuos sólidos industriales, minimizando el deterioro ambiental, teniendo en cuenta la cantidad de residuos en cada uno de los eslabones de la cadena. El desarrollo de la metodología propone un modelo matemático multiobjetivo de programación lineal entera mixta que describa la cadena de suministros verdes en la gestión de residuos sólidos industriales con la capacidad de asignar la ubicación de las plantas de procesamiento potenciales dentro del área objetivo, maximizando las utilidades derivadas de su actividad económica. La solución de un caso de estudio y de una serie de escenarios propuestos, con variaciones en los parámetros de entrada basados en una prueba de bondad de ajuste, comprueba la versatilidad y aplicabilidad del modelo. Los resultados obtenidos muestran claramente el comportamiento de los escenarios y la validación de los datos, lo cual nos ofrece una herramienta bastante amplia para el desarrollo de propuestas para el manejo y administración de los residuos sólidos en diversos casos y bajo diferentes condiciones.

PALABRAS CLAVE: modelo matemático multiobjetivo, logística inversa, cadena de suministros verdes, transporte y localización, residuos sólidos industriales, reciclaje.

ABSTRACT

The industrial solid waste management has become in one of the axes of development and stronger global environmental sustainability today. There are many projects and have developed different research to address the issue of management systems of solid waste, recycling and reuse, reverse logistics, green supply chain, among others. However, research describe the generation of a particular type of waste, in a particular region and the waste stream in the region, regardless of the amount of retained waste at each stage of the system, and the economic use of such waste but only the impact they generate in terms of costs and environmental degradation. The objective of this research is to create a tool that describes and allows to generate a view of the benefits to be gained from the use of industrial solid waste, minimizing environmental degradation, taking into account the amount of waste in each of the chain links. The development of the methodology proposed a multi-objective mathematical model of mixed integer linear programming that describes the green supply chain management of industrial solid waste with the ability to map the location of potential processing plants within the target area, maximizing profits arising from his business. Solving a case study and a serie of proposed scenarios with variations in parameters based on a goodness of fit test input, to check the versatility and applicability of the model. The results clearly show the behavior of scenarios and data validation, which offers a pretty exhaustive tool for development of proposals for the solid waste management in different cases and under different conditions.

KEYWORDS: multi-objective mathematical model, reverse logistics, Green supply chain, transport and location, industrial solid waste, recycling.

1. INTRODUCCIÓN

El desmesurado crecimiento industrial, aislado de la responsabilidad social y ambiental por parte de las empresas con el medio y las personas, ha producido un gran impacto negativo producto del incremento de residuos sólidos industriales. Si bien se han desarrollado investigaciones en las que se evidencia la formulación de modelos matemáticos que conllevan a soluciones factibles u óptimas para casos de contextos diferentes [1], [2]; el problema del manejo o gestión de residuos sólidos industriales envuelve diversos factores cuantitativos y cualitativos. Por tanto, se hace necesario integrar diferentes parámetros y variables dependiendo del caso de estudio y del alcance de la investigación.

El planteamiento del modelo va de la mano de la gestión de la cadena de suministros verde se encuentra lo que hoy conocemos como Logística inversa o Reverse logistic (RL) que básicamente es establecer desde el punto de vista de la cadena de suministro con flujo hacia adelante, el flujo de componentes residuales de dicha cadena desde un cliente o disposición final hasta su punto de remanufacturación, reprocesamiento o reciclaje [3].

El modelo planteado para la investigación es un modelo de programación lineal entera mixta y multiobjetivo [4], el cual consta de dos funciones objetivo: la primera es una función de ingresos por ventas de residuos sólidos industriales (papel, cartón, vidrio, plástico Pet y aluminio) y la segunda es una función de costos de instalación de plantas potenciales. Dentro de los parámetros que se tuvieron en cuenta para el desarrollo del modelo, se encuentran cantidad de residuos generados, costos de transporte y recolección de residuos, costos de apertura de plantas potenciales de procesamiento, costos fijos de las instalaciones potenciales, costos variables de las instalaciones potenciales, capacidad de procesamiento de las plantas potenciales y existentes, precio de venta de los distintos residuos, demanda de cada tipo de residuo, costo de almacenamiento de residuos, entre otros.

La investigación se desarrolla de la siguiente manera, se plantea un modelo matemático multiobjetivo que incluye las variables y parámetros con los que se pretende trabajar, se hace una recolección de datos en diferentes sectores industriales, se programa e implementa el modelo planteado a través de herramientas computacionales y por último se analizan los resultados y se establecen las respectivas conclusiones.

1. REVISIÓN DE LA LITERATURA.

Las investigaciones que se tuvieron en cuenta para la elaboración de la revisión literaria, tienen en cuenta los aspectos fundamentales para el planteamiento del modelo descrito y desarrollado en la presente investigación. Según Pagell, Wu & Murthy [5], el término cadena de suministro toma fuerza en el ámbito del reciclaje cuando se presenta la obligación por parte de muchas empresas en buscar alternativas para la adecuada gestión de productos al final de su vida útil, dicha gestión es posible con la elección de una estrategia mediante el planteamiento de modelos y su optimización, buscando siempre la mejor relación coste – beneficio. Ortega [6], propone una metodología de solución para el problema de localización de instalaciones con múltiples posibilidades de capacidad y múltiples períodos, y lo ajusta al caso de recuperación del residuo de los vehículos fuera de uso; también resuelve el problema de localización de una planta de tratamiento y los centros de transferencia en una región determinada (con carácter dinámico y estocástico) formulando problemas de programación lineal entera mixta (MILP).

Figueiredo et al. [1], formularon un modelo de programación no lineal (MINLP) que considera parámetros de capacidad y múltiples periodos, con una función de costos, estableciendo un modelo para una red de reciclaje con sistema de incentivos en el tema de la gestión de llantas fuera de uso. Pishvaee et al. [7], por su parte, plantean un robusto modelo de programación lineal entera mixta, para una red de circuito cerrado o abierto bajo incertidumbre, que considera la capacidad de las plantas analizando diferentes escenarios.

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