Operational model for minimizing costs in agricultural production systems

Abstract

Due to the increase of global demand of agriculture and agro-industrial products, agriculture has undergone some changes in the stages of procurement, planning, planting, maintenance, harvesting, transport and distribution. The use of formal mathematical model has been employed to evaluate and implement improvement policies and strategies. In this paper, we present a Mixed Integer Nonlinear Programming Problem model to solve the planning of agricultural production systems in the stages of sowing, crop maintenance and harvesting. The objective function seeks to minimize the cost of resources and wastes generated in operations. The minimization is inspired by lean manufacturing wastes but newly applied in agricultural production. The proposed approach is validated using data for the planning of bananas farmers in the Caribbean region of Colombia. While a deterministic solution is obtained, sensitivity analyses are carried out to evaluate different scenarios for production based on surface response methodology.

Model offers a reduction of cost near 59% of cost relationed with wastes of production, moreover, we can find an alternative for scheduling operations in agricultural production based in the most important resources and tasks required along of production in agriculture.

Debido al aumento de la demanda mundial de productos agrícolas y agroindustriales, la agricultura ha sufrido algunos cambios en las etapas de adquisición, planificación, siembra, mantenimiento, cosecha, transporte y distribución. Se ha empleado el uso de modelos matemáticos formales para evaluar e implementar políticas y estrategias de mejora. En este artículo presentamos un modelo de Problema de Programación No Lineal Entera Mixta para resolver la planificación de sistemas de producción agrícola en las etapas de siembra, mantenimiento de cultivos y cosecha. La función objetivo busca minimizar el costo de los recursos y residuos generados en las operaciones. La minimización está inspirada en los residuos de la fabricación eficiente pero aplicada recientemente en la producción agrícola. El enfoque propuesto se valida utilizando datos para la planificación de los productores bananeros de la región Caribe de Colombia. Mientras se obtiene una solución determinista, se realizan análisis de sensibilidad para evaluar diferentes escenarios de producción basados ​​en la metodología de respuesta superficial.

El modelo ofrece una reducción de costos cercana al 59% del costo relacionado con desperdicios de producción, además, podemos encontrar una alternativa para programar operaciones en la producción agrícola en base a los recursos y tareas más importantes requeridas a lo largo de la producción en la agricultura.