An optimization model for cane transportation in the Argentine sugar industry

Abstract

Introducción: En la última década, se han realizado importantes esfuerzos industriales y académicos enfocados en mejorar la cosecha, el transporte de caña de azúcar y la producción de azúcar. Mientras que la mayoría de los estudios se centran en la toma de decisiones a nivel estratégico y táctico, el nivel operativo ha sido menos explorado. Este trabajo desarrolla una herramienta para la planificación diaria del transporte de caña en el contexto de la industria argentina. Objetivo: Generar una programación diaria del transporte considerando las actividades de carga en el campo y descarga en el ingenio, con el objetivo de optimizar los costos de transporte y sincronizar los arribos de los camiones. Materiales y Métodos: La programación de la cosecha de caña implica el corte, la carga en el campo, el transporte y la descarga en el ingenio. Estas tareas impactan significativamente en los costos de la cadena de suministro y en la eficiencia del proceso productivo, debido al deterioro de la caña. Para abordar estas cuestiones, se propone un modelo de Programación Lineal Entera que asigna simultáneamente los campos a cosechar, las rutas de los camiones y los horarios de carga y descarga. Resultados y Discusión: Se presentan dos estudios de caso para evaluar el modelo: uno de pequeña escala, que permite analizar resultados detalladamente, y otro de escala industrial, para demostrar su escalabilidad y efectividad. Conclusiones: El modelo propuesto ofrece un plan integral para la cosecha y el transporte de caña de azúcar, sirviendo como una herramienta eficiente para la toma de decisiones operativas en la industria azucarera.

Introduction: Over the past decade, significant industrial and academic efforts focused on improving sugarcane harvesting, transportation, and sugar production have been carried out. While most studies focus on decision-making at a strategic and tactical level, the operational level remains less explored. This work develops a tool for daily sugarcane transportation planning within the Argentine industry. Objective: To generate a daily transportation schedule considering in-field loading and mill unloading activities, aiming to optimize transportation costs and synchronize truck arrivals. Materials and Methods: Sugarcane harvest scheduling involves cane cutting, loading in the field, transport, and mill unloading. These tasks greatly influence supply chain costs and production efficiency due to cane deterioration. To address this, we propose an Integer Linear Programming model that simultaneously assigns harvest fields, routes trucks, and schedules both loading and unloading operations. Results and Discussion: Two case studies assess the model: a small-scale instance for detailed result analysis and an industrial-scale example to demonstrate the model´s scalability and effectiveness. Conclusions: The proposed model provides a comprehensive plan for sugarcane harvest and transport, supporting efficient operational decisions in the sugar industry.