Artículo elaborado por :
Omar Flores M. y son apuntes tomados de la clase Investigación de operaciones impartido
en la F.C.A.-UNAM.
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JJJJJJJJ
INVESTIGACIÓN DE
OPERACIONES
ANTECEDENTES
Se inicia desde la revolución industrial, en
los libros se dice que fue a partir de la segunda Guerra Mundial. La
investigación de operaciones se aplica a casi todos los problemas. En 1947, en
E.U., George Datzing encuentra el método simplex para el problema de
programación lineal. En la investigación de operaciones, las computadoras son la
herramienta fundamental en la investigación de operaciones.
DEFINICION
Investigación de operaciones, es la aplicación
del método científico por un grupo multidisciplinario de personas a un problema,
apoyados con el enfoque de sistemas (este enfoque, es aquel en el que un grupo
de personas con distintas áreas de conocimiento, discuten sobre la manera de
resolver un problema en grupo.)
PASOS DEL METODO
CIENTÍFICO
- Delimitación del problema
- Modelación del problema
- Resolución del modelo
- Verificación con la realidad
- Implantación
- Conclusiones
OPTIMIZACION DE
RECURSOS
La investigación de operaciones, tiene métodos
como los siguientes tipos de problemas:
- METODOS DETERMINISTICOS: Ej, Programación
lineal, programación entera, probabilidad de transporte, programación no
lineal, teoria de localización o redes, probabilidad de asignación,
programación por metas, teoría de inventarios, etc.
- METODOS PROBABILISTICOS: Ej. Cadenas de
Marcov, teoria de juegos, lineas de espera, teoria de inventarios,
etc.
- METODOS HIBRIDOS: Tienen que ver con los
métodos deterministicos y probabilisticos como la teoria de
inventarios.
- METODOS HEURISTICOS: Son las soluciones
basadas en la experiencia, como la programación heurística.
PROGRAMACIÓN
LINEAL:
Consiste en una función objetivo lineal a
maximizar o minimizar en precencia de un conjunto de restricciones lineales y su
máximo exponente es 1.
|
Ejemplo:
Min Z= 3x1 + 2x2
s.a. .......-x1 + ...x2 >/
5
............ 3x1 - 18x2 >/ -3
...........................x2 >/ 2
......................x1, x2 >/
0 |
|
En
general,
................ Max Z= C1X1 + C2x2 + ... +C4x4
.................. s.a. ......a11x1 + a12x2 + ...
+ a14x4 |
.....................................En forma matricial:...................
.....................................Max Z = c . x
.....................................s.a. ....... Ax
..............................................
...... x
|
Donde: c t Mixn,
x t mnxi, A t Mmxn, b t Mmxi,
"Al conjunto de valores númericos X1°, X2°, ..., Xn° que satisfacen al conjunto
de restricciones, se le denomina punto factible [X1°, X2°, ...,
Xn°]
Nota: Al conjunto de puntos factibles, se les
llama región factible.
PROBLEMA DE DIETA
Lupita gómez está preocupada por su sobrepeso y el costo de
la comida diaria, ella sabe, que para bajar de peso, debe consumir a lo más,
1350 kilokalorías, pero requiere de un mínimo de 500 miligramos de vitamina A,
350 mm. de Calcio, 200 mm. de proteinas y 150 mm de minerales.
De a cuerdo a esto, ella a elegido 6 alimentos, que a su
criterio son ricos en nutrientes y de bajo costo:
|
ALIMENTO |
PORCION |
VITAM. A |
CALCIO |
PROTEINAS |
MINERALES |
COSTO |
KALORIAS |
|
LECHE |
1 TAZA |
105 |
75 |
50 |
35 |
$ 5 |
60 |
|
HUEVO |
2 PIEZAS |
75 |
80 |
50 |
15 |
$ 7 |
50 |
|
ESPINACAS |
1 RACION |
100 |
|
125 |
78 |
$ 2 |
|
|
CHULETAS |
2 CHULETS |
25 |
10 |
55 |
|
$45 |
175 |
|
PESCADO |
1 MOJARRA |
150 |
50 |
100 |
50 |
$60 |
150 |
|
PASTEL |
2 REB. |
30 |
05 |
08 |
|
$50 |
200 |
Lupita se ha dado cuenta de que es muy posible que si ella
se comiera cinco mojarras diarias, tendría satisfechas sus necesidades de
nutrientes y de kilokal.; pero no está dispuesta a tal sacrificio, por tanto,
ella ha decidido que lo más que puede comerce en porciones de leche son tres, de
huevo dos, de espinacas uno, una de chuletas de cerdo, dos de pescado y de
pastel una y media porciones.
Proporcionar a Lupita el modelo de P.L. que determine la
dieta más económica.
xi:= (Es un valor de decición binaria.) Cantidad de porción
del alimeto a incluir en la dieta diaria, donde i= 1, ..., 6.
| Min Z= |
005x1 |
+ |
007x2 |
+ |
002x3 |
+ |
045x4 |
+ |
060x5 |
+ |
050x6 |
|
|
|
|
s.a. |
060x1 |
+ |
050x2 |
+ |
000x3 |
+ |
175x4 |
+ |
150x5 |
+ |
200x6 |
|
|
|
| |
060x1 |
+ |
050x2 |
+ |
000x3 |
+ |
175x4 |
+ |
150x5 |
+ |
200x6 |
>/ |
1350 |
Kalorias |
| |
105x1 |
+ |
075x2 |
+ |
100x3 |
+ |
025x4 |
+ |
150x5 |
+ |
030x6 |
>/ |
0500 |
Vitam. A |
| |
075x1 |
+ |
080x2 |
+ |
------ |
+ |
100x4 |
+ |
050x5 |
+ |
005x6 |
>/ |
0350 |
Calcio |
| |
050x1 |
+ |
050x2 |
+ |
125x3 |
+ |
055x4 |
+ |
100x5 |
+ |
008x6 |
>/ |
0200 |
Proteinas |
| |
035x1 |
+ |
015x2 |
+ |
078x3 |
+ |
000x4 |
+ |
050x5 |
+ |
000x6 |
>/ |
0150 |
Minerales |
|
0 |
x1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
0 |
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
0 |
|
|
|
|
x3 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
x4 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
x5 |
|
|
|
2 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x6 |
|
3 |
|
PROBLEMA DOS
CONTRATACION DE PERSONAL
La cadena de reataurantes California, trabaja las 24 hrs.
del día, han abierto un nuevo restaurante en Div. del Norte, y por ello requiere
contratar meseras. El administrador ha dividido las 24 horas en horarios de tres
y determina el número mínimo requerido de meseras para dichos
horarios.
| Número |
Horario |
# mínimo meseras |
| 1 |
0-3 |
4 |
| 2 |
3-6 |
3 |
| 3 |
6-9 |
8 |
| 4 |
9-12 |
6 |
| 5 |
12-15 |
7 |
| 6 |
15-18 |
14 |
| 7 |
18-21 |
10 |
| 8 |
21-24 |
5 |
Si cada mesera trabaja 3 horarios consecutivos, le regalan
una hora de comida, determinar el P.L. que determine el menor número de meseras
por contratar.
xi:= Será número de meseras a contratar para el horario i,
donde i = 1, ..., 8.
| Min Z = |
x1 |
+ |
x2 |
+ |
x3 |
+ |
x4 |
+ |
x5 |
+ |
x6 |
+ |
x7 |
+ |
x8 |
|
|
|
| s.a. |
x1 |
+ |
x2 |
+ |
x3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
>/ |
08 |
|
| |
|
|
x2 |
+ |
x3 |
+ |
x4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
>/ |
06 |
|
| |
|
|
|
|
x3 |
+ |
x4 |
+ |
x5 |
|
|
|
|
|
|
>/ |
07 |
|
| |
|
|
|
|
|
|
x4 |
+ |
x5 |
+ |
x6 |
|
|
|
|
>/ |
14 |
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
x5 |
+ |
x6 |
+ |
x7 |
|
|
>/ |
10 |
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x6 |
+ |
x7 |
+ |
x8 |
>/ |
05 |
|
| |
x1 |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x7 |
+ |
x8 |
>/ |
04 |
|
| |
x1 |
+ |
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x8 |
>/ |
03 |
|
| Donde:
Xi >/ 0 |
|
EJEMPLO 3: PROBLEMA BINARIO (Se invierte todo o
nada)
Samnonite es una empresa que se dedica a la fabricación de
mochilas y tiene disponible un millón de pesos para invertir. El lic. en
Administración Omar, tiene a su cargo, la díficil tarea de decidir en cuales de
los cinco proyectos siguientes desea invertir:
| PROYECTO |
COSTO |
UTILIDAD |
| 1 |
500000 |
325000 |
| 2 |
200000 |
122000 |
| 3 |
195000 |
095000 |
| 4 |
303000 |
111000 |
| 5 |
350000 |
150000 |
Si el elegir un proyecto implica, pagar el costo total del
mismo, hacer el modelo P.L. que defina la mejor inversión para el
licenciado.
Xi = 1; Si se invierte en el proyecto i.
Xi = 0; Si No se invierte en el proyecto i.
Donde i = 1, ..., 5 proyectos (-:Este si es fácil amigos, es
sólo poner lo siguiente:-)
| Max Z = |
325x1 |
+ |
122x2 |
+ |
095x3 |
+ |
011x4 |
+ |
150x5 |
|
|
| s. a. |
500x1 |
+ |
200x2 |
+ |
195x3 |
+ |
303x4 |
+ |
350x5 |
|
1000 |
EJEMPLO 4: PROBLEMA DE
PRODUCCION
La compañía W, trabaja 3 tipos distintos de salas:
Económicas, comerciales y de lujo. El tiempo que requieren de carpintería para
cada sala son: 12 hrs., 14 hrs. y 18 hrs. respectivamente. El tiempo de
tapicería que se requiere es de 13 Hrs, 14 hrs. y 25 hrs.
respectivamente.
Si se dispone de 1385 hrs mensuales de carpintería, 1500 de
Tapicería y 50 de Supervisión, y cada sala al ser vendida, nos proporciona una
utilidad neta de 500, 850 y 1500 respectivamente; pero según un estudio de
mercado, no se venderán más de 10 salas de lujo para el próximo mes y ya se
tiene un pedido de 27 salas económicas, proporcionar el modelo de P.L. que
reditúe las mejores ganancias.
Xi : = Tipo de salas del tipo i, a producir en el mes, donde
i = 1,2,3 tipos de salas.
| Max Z = |
500x1 |
+ |
850x2 |
+ |
1500x3 |
|
|
|
|
s.a. |
012x1 |
+ |
014x2 |
+ |
0018x3 |
|
1385 |
Hrs. Carpintería |
| |
013x1 |
+ |
014x2 |
+ |
0025x3 |
|
1500 |
Hrs. Tapicería |
| |
001x1 |
+ |
001x2 |
+ |
.03/2x3 |
|
0050 |
Hrs. Supervisión |
| |
......x1 |
|
|
|
|
>/ |
0027 |
|
| |
|
|
|
|
........x3 |
>/ |
0010 |
|
Donde : x1, x2, x3 >/ 0 y enteras.
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