UD. MC. T1. La investigación de operaciones

Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial

TEMA 1

LA INVESTIGACIÓN DE OPERACIONES

Ing. Alex Rayón Jerezhttp://www.alexrayon.es

http://paginaspersonales.deusto.es/alrayon

9 de Septiembre del 2011

http://www.alexrayon.es/

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Índice de contenidos

Un poco de historia Definiciones Metodología Ejemplos de aplicación

3Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial

Un poco de historiaIntroducción

Surge en Inglaterra, finales de 1939

Contexto: la II Guerra Mundial

Aplicación en el ámbito militar

Primeros grupos científicos en ejércitos de Inglaterra y EEUU

Primeros estudios:

Uso del rádar

Defensa antiaérea

Ataque aéreo a submarinos

Abastecimiento de tropas


Un poco de historiaIntroducción (II)

Uso del rádar

Problema: detectar aviones con una nueva tecnología: el radar

En 1939, en la estación militar de Bawdsey (Suffolk, Inglaterra), se encargó a un grupo de científicos provenientes de diferentes disciplinas, el desarrollo de políticas óptimas para este nuevo sistema de detección militar


Un poco de historiaIntroducción (III)

Defensa antiaérea

Problema: puntería contra aviones

Un grupo liderado por el físico inglés P.M.S Blackett, estudió la actuación del equipo de control de cañones en el campo, durante su empleo por parte de las tropas contra el enemigo


Un poco de historiaIntroducción (IV)

Ataque aéreo a submarinos

Problema: se quería maximizar el daño causado por el bombardero a submarinos enemigos

Las bombas estaban programadas para estallar a una profundidad de unos treinta metros, pues se argumentaba que al divisar el submarino al bombardero se sumergiría

Dado que desde el instante en que fuera localizado el bombardero hasta el del lanzamiento de la bomba, transcurrirían aproximadamente dos minutos, unos treinta metros era, aproximadamente, la profundidad alcanzada por el submarino en su precipitada inmersión


Un poco de historiaIntroducción (V)

Ataque aéreo a submarinos (continuación)

Pero aunque el razonamiento era válido, los resultados obtenidos con esta política eran muy limitados

La primera decisión del grupo consistió en la observación directa de la situación, encaramándose en los bombarderos en sus misiones de ataque a submarinos. Tras un elevado número de observaciones llegaron a la conclusión, con el análisis de los datos de los ataques, de que se producían las siguientes circunstancias:

a) Debido a la falta de precisión del bombardeo, muy pocas de las bombas explotaban cerca de su objetivo, a 30 metros de profundidad

b) La precisión aumentaba cuando el submarino no había tenido tiempo de sumergirse, pero en ese caso las bombas estallaban a demasiada profundidad y no producían grandes daños


Un poco de historiaIntroducción (VI)

Ataque aéreo a submarinos (continuación)

En definitiva, la profundidad de 30 metros era adecuada cuando el submarino divisaba con antelación al bombardero, pero la falta de precisión impedía obtener resultados

Y cuando la precisión era buena, la profundidad a que estaba programada la explosión era inadecuada, pues esto sólo ocurría cuando el submarino se mantenía cercano a la superficie

A la vista de los datos estadísticos sobre la precisión del bombardeo y la inmersión de los submarinos, se llegó a la conclusión de que la alternativa más adecuada era optar por causar daños cuando el submarino estuviera en la superficie.

Propusieron utilizar espoletas que explotaban a 10 metros de profundidad (no había de menos profundidad)

Así se hizo y los resultados mejoraron espectacularmente


Un poco de historiaIntroducción (VII)

Abastecimiento de tropas

En la historia se describen grandes hazañas y derrotas como consecuencia del abastecimiento de tropas:

Napoleón en su intento de conquistar Rusia: los recursos no llegaron en el momento preciso

Apoyo a la entrada de Rusia en la II Guerra Mundial: los aliados les enviaron gran cantidad de provisiones, armas, aviones, etc.

Posicionamiento de buques nodriza para el abastecimiento de los buques y submarinos en el atlántico.

etc.


Un poco de historiaDel campo militar a la lógica empresarial

Tras la guerra el desarrollo de estos grupos en EEUU e Inglaterra fue muy distinto:

En EEUU los fondos para la investigación militar aumentaron por lo que los grupos con objetivos militares aumentaron y se consolidaron

Estos trabajos no llegaron a la industria por su desconocimiento

En Inglaterra, los componentes de los grupos que formaron los equipos de trabajo militares pasaron a la sociedad civil

La administración pública se vio desbordada por la nacionalización de importantes sectores de su economía y la reconstrucción de mucha de su infraestructura industrial

Así surgieron gran cantidad de metodologías de carácter cuantitativo que se difundieron rápidamente por la industria inglesa


Un poco de historiaDel campo militar a la lógica empresarial (II)

Estrategia: del griego ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΗΣ Stratos = Ejército y Agein = conductor, guía →

Mucha teoría económica tuvo su origen en el campo militar

Hay un excelente libro sobre la aplicación de las ideas del libro de Sun Tzu "El arte de la guerra" en la gestión empresarial: "Sun Tzu y el arte de la empresa: Seis principios estratégicos para gerentes"

1. Gana sin pelear (captura de mercado sin destruirlo)

2. Evitar la fuerza, atacar las debilidades (golpear donde menos se lo esperan)

3. El engaño y el conocimiento (maximizar el poder de la información de mercado, conocer a tu enemigo, conócete a ti mismo, conocer su mercado, engaño)

4. La velocidad y la preparación (moviendo rápidamente para superar a sus competidores, el Aprendizaje Organizacional)

5. Modela a tu oponente (empleando la estrategia para dominar la competencia, dejando una salida, alianzas)

6. Ejercer liderazgo


Un poco de historiaLínea histórica


Definiciones¿Qué es la investigación de operaciones?

Es la aplicación del método científico por un grupo multidisciplinar de personas a problemas relacionados con el control de las organizaciones o sistemas (personas-máquinas), apoyados con el enfoque de sistemas, a fin de que se produzcan soluciones que mejor sirvan a los objetivos de la organización.

(Definición de Churchman, Ackoff y Arnoff)

Es la aplicación del método científico por un grupo multidisciplinar de personas a un problema, principalmente relacionado con la distribución eficaz de recursos limitados (dinero, materia prima, mano de obra, energía), y apoyados con el enfoque de sistemas.


Definiciones¿Qué es la investigación de operaciones? (II)

La aplicación de métodos científicos en la mejora de la efectividad en las operaciones, decisiones y gestión.

(Robinson, 1999)

La ciencia de aplicar los recursos disponibles para conseguir la satisfacción óptima de un objetivo específico deseado.


DefinicionesLa investigación de operaciones

Inglés (EEUU): Operations Research

Inglés (de Inglaterra): Operational Research

Puede considerarse tanto un arte como una ciencia:

Como arte refleja los conceptos eficiente y limitado de un modelo matemático definido para una situación dada

Como ciencia comprende la deducción de métodos de cálculo para resolver los modelos


DefinicionesLa investigación de operaciones (II)

¿Cuál es su objetivo?

El objetivo que persigue es apoyar la toma de decisiones, determinar las políticas más adecuadas en función del objetivo buscado (aplicando el método científico)

Los profesionales de investigación operativa colaboran con los decisores en el diseño y mejora de las operaciones y decisiones, resuelven problemas y ayudan en las funciones de gestión, planificación o predicción, aportan conocimiento y ayuda en la toma de decisiones

Aplican las técnicas científicas más adecuadas seleccionadas de la matemática, ingeniería o cualquier ciencia social o de administración de empresas


DefinicionesTérminos relacionados

Método científico: se explicará en la metodología.

Organización: Asociación de personas regulada por un conjunto de normas en función de determinados fines. (definición de la RAE).

Sistema formado por componentes que interaccionan con unos determinados objetivos.

Enfoque de sistemas: es aquel en el que un grupo de personas con distintas áreas de conocimiento, discuten sobre la manera de resolver un problema en grupo. Ello permite abarcar más área y más conocimiento del problema en cuestión.

Recursos de la organización: por su naturaleza son limitados (dinero, materia prima, mano de obra, energía, etc.).

Objetivos de la organización o sistema: Optimización.


DefinicionesOptimización

La optimización es una parte relevante

Consiste en la selección de una alternativa mejor, en algún sentido, que las demás alternativas posibles

Es un concepto inherente a toda la investigación operativa

Tuvo un progreso algorítmico inicial muy rápido:

Dantzig desarrolló el método SIMPLEX en 1947

El principio de optimalidad de Bellman (base de la programación dinámica) se formuló en 1957

En la década de los 90 se produjeron grandes avances con nuevos algoritmos que reducían el tiempo de operación necesario para el cálculo de una solución óptima


Metodología¿Qué metodología seguiremos?

Consiste en construir un modelo científico del sistema del cual se puedan predecir y comparar los resultados de diversas estrategias, decisiones, incorporando medidas del azar y del riesgo

El plan de trabajo de un problema de Investigación de Operaciones se resume en cuatro pasos:

1) Definición del problema: entorno, objetivos, decisores y alternativas.

2) Formulación del modelo matemático: proporciona la base cuantitativa para evaluar las operaciones bajo control.

3) Manipulación del modelo: determinar la influencia de las variables que el tomador de la decisión controla y el comportamiento del modelo.

4) Toma de la decisión


MetodologíaEl método científico

No hay un solo método científico o modelo clásico

Sin embargo hay una serie de pasos que deben darse en todos ellos:

1. Delimitación del problema

2. Modelización del problema

3. Resolución del modelo

4. Verificación de la realidad

5. Implantación

6. Conclusiones


Ejemplos de aplicaciónAplicaciones

Gestión de inventarios (Temas 2 y 3)

Planificación de la producción (Tema 4)

Planificación de redes (Tema 5)

Planificación de proyectos (Tema 6)

Secuenciación de trabajos en máquinas (Tema 7)

Fenómenos de espera

Gestión empresarial

Problemas del transporte

Asignación de trabajos

Teoría de la decisión

Teoría de juegos

MétodosCuantitativos

(Primer semestre,2º GIOI)

Optimizacióny Simulación

(Segundo semestre,2º GIOI)


Ejemplos de aplicaciónGestión de inventarios

Una empresa distribuidora de un programa software quiere saber cuál es la cantidad óptima de inventario para abastecer a sus clientes sin riesgo a romper el stock

Una empresa distribuidora de productos de línea blanca (neveras, hornos, etc.) tiene problemas de ocupación de almacén y dada su situación económica actual no puede invertir en un nuevo espacio de almacenamiento

Una empresa productora de muebles quiere saber hasta qué punto le interesa seguir fabricando. ¿Es mejor convertirse en distribuidora de otra empresa?

Una empresa no se fía de su proveedor por la variabilidad de sus plazos de entrega, quiere saber cuándo debe realizar sus pedidos para disminuir a un 10% el riesgo de quedarse sin existencias


Ejemplos de aplicaciónPlanificación de la producción

Una empresa que fabrica robots industriales quiere saber cómo debe ser su política de compras de componentes para minimizar el coste de almacenamiento

Una emprendedora que acaba de crear una empresa de fabricación de estanterías, desea planificar su producción de la manera más eficiente posible


Ejemplos de aplicaciónPlanificación de redes

El gobierno municipal de un Ayuntamiento ha decidido limitar el acceso a un parque forestal protegido, no permitiendo la entrada de vehículos particulares siendo el medio de transporte minibuses conducidos por responsables del cuidado del parque

Conociendo los caminos, los lugares de interés y las distancias entre ellos, quieren planificar los accesos por las vías más cortas a dichas paradas, así como minimizar el número de kilómetros de tendido de fibra óptica que alimente un terminal en cada una de las estaciones.


Ejemplos de planificaciónPlanificación de proyectos

Una ingeniería planifica la construcción de una central hidro-eléctrica en una presa. El proyecto tiene una serie de tareas con una duración estimada

Se desea conocer con qué probabilidad se cumplirán las fechas recogidas en el contrato con el cliente

Se desea conocer qué tareas son críticas en la realización de un proyecto de investigación sobre la competitividad de las empresas vascas


Ejemplos de aplicaciónSecuenciación de operaciones

Una empresa tiene que decidir el orden en el que realizar una serie de trabajos. Los criterios para decidir varían en función del interés de la empresa:

Minimizar el consumo de recursos

Minimizar el tiempo de espera de los proyectos

Minimizar el tiempo de espera del cliente (retrasos)

etc.


References

Libros y Publicaciones

Robinson, R. (1999) “Welcome to OR Territory” OR/MS Today pp. 40-43, August.McNeilly, M (2000) “Sun Tzu and the Art of Business: Six Strategic Principles for Manager” Oxford University Press, USA

Sitios web


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Profesor: Ing. Alex Rayón JerezBilbao, Septiembre 2011

5º de Ingeniería en Automática y Electrónica IndustrialFacultad de IngenieríaUniversidad de Deusto

Departamento de Tecnologías Industriales, Facultad de Ingeniería, Universidad de DeustoAvda. de las Universidades, 24, 48007 Bilbao, País Vasco, España

Alex Rayón Jerez

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