Simulan el comportamiento de los arrecifes de corales para optimizar el espacio en plantas industriales

Muchos son los factores que deben ser tenidos en cuenta a la hora de diseñar un hospital, una fábrica, un centro comercial o cualquier otra planta industrial, y muchas son las preguntas que pueden surgir antes de configurar los planos. ¿Cuál es la forma óptima de ubicar los distintos espacios? ¿Qué distribución es la más adecuada para mejorar la eficiencia en estas grandes superficies? Los investigadores de la Universidad de Córdoba Laura García y Lorenzo Salas están tratando de dar respuesta a estas cuestiones, y, por ello, se han asomado al mundo marino para simular el comportamiento de los arrecifes de corales.

Arrecife

Dentro de estas pintorescas estructuras subacuáticas, en las que la biodiversidad de especies es muy numerosa, se produce continuamente una gran lucha por el espacio, en la que los huecos disponibles se optimizan al máximo en pos de la supervivencia. Es precisamente este modelo de distribución natural el que ha trazado el camino de este grupo de investigación, que durante los últimos años ha tratado de dar respuesta a la siguiente pregunta: ¿Cuál es la mejor solución a la hora de diseñar la superficie de una planta industrial?

El primero en incorporar a un algoritmo informático el comportamiento de estos arrecifes fue el investigador Sancho Salcedo, de la Universidad de Alcalá de Henares, en el año 2013. Desde entonces, y a partir de una colaboración, el equipo ha establecido una línea de investigación que se inspira en la vida y la reproducción de estos seres vivos para optimizar espacios. Recientemente, el grupo ha publicado un nuevo trabajo que mejora este algoritmo bio inspirado. “En lugar de simular un arrecife de coral plano, tal y hacíamos en anteriores trabajos, hemos conseguido reproducir la estructura en tres dimensiones, lo cual permite alojar muchas más soluciones y ofrecer mejores resultados”, explica la autora principal de la investigación, Laura García.

Traducido al mundo real, el algoritmo es capaz de ofrecer diseños novedosos que antes no se habían evaluado y nuevos planos de cómo podría quedar una planta industrial cuando la optimización del espacio se exprime al máximo, lo que deriva en un ahorro de costes y en una mejora de la eficiencia de estas superficies. Para ello, y tras validar la nueva herramienta en distintas áreas industriales como un matadero, fábricas de reciclaje de cartón y plástico o edificios de hasta 60 departamentos, el algoritmo es capaz de tener en cuenta distintas variables como la distribución de la planta, la cantidad de material, el coste de mover esos materiales de un lugar a otro, los ruidos a evitar o los parámetros de necesidad de cercanía o lejanía.

Un algoritmo que incluye preferencias subjetivas

En este sentido, a lo largo de los últimos meses el equipo ha publicado en revistas científicas altamente posicionadas otros trabajos que profundizan en la misma línea de investigación. Recientemente, el grupo consiguió incluir en el algoritmo una herramienta interactiva que incluye las preferencias subjetivas en el diseño. “A través de un dispositivo que analiza la forma de mirar y el grado de dilatación de la pupila conseguimos que la persona responsable de diseñar el proyecto transmita de alguna manera su opinión sobre los diferentes planos que se le proponen”, subraya Laura García.

Las investigaciones realizadas a lo largo de estos últimos meses, en las han participado otros profesores de la UCO como José Antonio García, Carlos Carmona o Adoración Antolí, han permitido establecer colaboraciones con universidades de Portugal, Arabia Saudí y Estados Unidos, en las que han contribuido José Valente de Oliveira- Universidad de do Algarve-, Sancho Salcedo Sanz- Universidad de Alcalá de Henares- y Ajith Abraham -Machine Intelligence Research Labs (MIR Labs)-.

Referencias:

• Garcia-Hernandez, Laura & Garcia-Hernandez, J.A. & Salas-Morera, Lorenzo & Carmona-Muñoz, Carlos & Alghamdi, Norah & de Oliveira, José & Salcedo-Sanz, Sancho. (2020). Addressing Unequal Area Facility Layout Problems with the Coral Reef Optimization algorithm with Substrate Layers. Engineering Applications of Artificial Intelligence. 93. 103697. 10.1016/j.engappai.2020.103697.

Otras Referencias

• Garcia-Hernandeza, L. Salas-Morera, C.Carmona-Muñoz, A.Abraham, Salcedo-Sanzc. A novel multi-objective Interactive Coral Reefs Optimization algorithm for the Unequal Area Facility Layout Problem. Swarm and Evolutionary Computation Volume 55, June 2020, 100688. 10.1016/j.swevo.2020.100688

• Salas-Morera, Lorenzo & Garcia-Hernandez, Laura & Antolí, Adoración & Carmona-Muñoz, Carlos. (2020). Using eye-tracking into decision makers evaluation in evolutionary interactive UA-FLP algorithms. Neural Computing and Applications. 10.1007/s00521-020-04781-2.

• Garcia-Hernandez, Laura & Salas-Morera, Lorenzo & Carmona-Muñoz, Carlos & Garcia-Hernandez, J & Salcedo-Sanz, Sancho. (2020). A novel Island Model based on Coral Reefs Optimization algorithm for solving the unequal area facility layout problem ✩. Engineering Applications of Artificial Intelligence. 89. 103445. 10.1016/j.engappai.2019.103445.

• Garcia-Hernandez, L.Salas-Morera, J.A.Garcia-Hernandez, S.Salcedo-Sanz, J.Valente de Oliveira. Applying the coral reefs optimization algorithm for solving unequal area facility layout problems. Expert Systems with Applications Volume 138, 30 December 2019, 10.1016/j.eswa.2019.07.036