A planning model of crop maintenance operations inspired in lean manufacturing

Abstract

La planificación operativa de los sistemas de producción agrícola se convierte en una herramienta clave para la toma de decisiones de los agricultores. Este artículo presenta un modelo matemático como herramienta de apoyo a la toma de decisiones en la planificación del mantenimiento de cultivos. El modelo busca minimizar los desperdicios generados por el uso de recursos necesarios para el mantenimiento de cultivos. El modelo se inspira en los tipos de desperdicios de la Manufactura Esbelta (LM), que incluyen mano de obra, uso de maquinaria y operaciones en ventanas de tiempo que preservan la calidad de la cosecha. El problema se modela como un Programa No Lineal Entero Mixto (MINLP) en un caso de estudio en fincas bananeras en Colombia. El modelo se probó con diferentes escenarios, operaciones de mantenimiento de cultivos y número de trabajadores. Posteriormente, se utilizó la Metodología de Superficie de Respuesta (MSR) para el análisis de sensibilidad y se obtuvo una reducción significativa en costos, optimización de recursos, desperdicios y programación de actividades de mantenimiento de cultivos: se obtuvo una reducción del 59% en el costo total, así como un nuevo enfoque para la programación de actividades y tareas. Las contribuciones de este artículo al conocimiento en planificación agrícola son al menos dobles. En primer lugar, a diferencia de los enfoques de modelado tradicionales, este artículo integra los principios de la manufactura esbelta (LM) en la definición de parámetros y restricciones de un modelo matemático para el mantenimiento de cultivos. En segundo lugar, el artículo combina la programación matemática no lineal con la metodología de superficie de respuesta (MSR) para realizar análisis de sensibilidad sobre los resultados obtenidos por el modelo matemático. Cabe destacar también que, si bien la metodología de modelado y solución sigue un enfoque de estudio de caso, puede aplicarse a otros problemas de planificación agrícola a nivel operativo, lo que representa una opción económica para minimizar el desperdicio y el uso de recursos en otros cultivos.