UD. MC. T1. La investigación de operaciones

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Presentación del Tema 1 (La investigación de operaciones) para la asignatura Métodos cuantitativos de 2º de Grado en Ingeniería en Organización Industrial, curso 2011/2012, de la Universidad de Deusto.

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UD. MC. T1. La investigación de operaciones

  1. 1. TEMA 1LA INVESTIGACIÓN DE OPERACIONES Ing. Alex Rayón Jerez http://www.alexrayon.es http://paginaspersonales.deusto.es/alrayon 9 de Septiembre del 2011Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial
  2. 2. Índice de contenidos Un poco de historia Definiciones Metodología Ejemplos de aplicación Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial
  3. 3. Un poco de historia IntroducciónSurge en Inglaterra, finales de 1939Contexto: la II Guerra MundialAplicación en el ámbito militarPrimeros grupos científicos en ejércitos deInglaterra y EEUUPrimeros estudios: Uso del rádar Defensa antiaérea Ataque aéreo a submarinos Abastecimiento de tropas Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 3
  4. 4. Un poco de historia Introducción (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 Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 4
  5. 5. Un poco de historia Introducción (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 Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 5
  6. 6. Un poco de historia Introducción (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 Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 6
  7. 7. Un poco de historia Introducción (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 Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 7
  8. 8. Un poco de historia Introducción (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 Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 8
  9. 9. Un poco de historia Introducción (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. Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 9
  10. 10. Un poco de historia Del campo militar a la lógica empresarialTras la guerra el desarrollo de estos grupos en EEUU e Inglaterra fue muydistinto: 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 Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 10
  11. 11. Un poco de historia Del 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 militarHay un excelente libro sobre la aplicación de las ideas del libro de Sun Tzu "El arte de laguerra" en la gestión empresarial: "Sun Tzu y el arte de la empresa: Seis principiosestratégicos 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 Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 11
  12. 12. Un poco de historia Línea históricaMétodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 12
  13. 13. Definiciones ¿Qué es la investigación de operaciones?Es la aplicación del método científico por un grupo multidisciplinarde personas a problemas relacionados con el control de lasorganizaciones o sistemas (personas-máquinas), apoyados con elenfoque de sistemas, a fin de que se produzcan soluciones quemejor sirvan a los objetivos de la organización. (Definición de Churchman, Ackoff y Arnoff)Es la aplicación del método científico por un grupomultidisciplinar de personas a un problema, principalmenterelacionado con la distribución eficaz de recursos limitados(dinero, materia prima, mano de obra, energía), y apoyados con elenfoque de sistemas. Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 13
  14. 14. Definiciones ¿Qué es la investigación de operaciones? (II)La aplicación de métodos científicos en la mejora de la efectividaden las operaciones, decisiones y gestión. (Robinson, 1999)La ciencia de aplicar los recursos disponibles para conseguir lasatisfacción óptima de un objetivo específico deseado. Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 14
  15. 15. Definiciones La investigación de operacionesInglés (EEUU): Operations ResearchInglés (de Inglaterra): Operational ResearchPuede 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 Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 15
  16. 16. Definiciones La 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 Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 16
  17. 17. Definiciones Términos relacionadosMétodo científico: se explicará en la metodología.Organización: Asociación de personas regulada por un conjunto denormas 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 condistintas áreas de conocimiento, discuten sobre la manera de resolverun problema en grupo. Ello permite abarcar más área y másconocimiento 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. Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 17
  18. 18. Definiciones OptimizaciónLa 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 operativaTuvo 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 Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 18
  19. 19. Metodología ¿Qué metodología seguiremos?Consiste en construir un modelo científico del sistema del cual sepuedan predecir y comparar los resultados de diversas estrategias,decisiones, incorporando medidas del azar y del riesgoEl plan de trabajo de un problema de Investigación de Operacionesse 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 Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 19
  20. 20. Metodología El método científicoNo hay un solo método científico o modelo clásicoSin embargo hay una serie de pasos que deben darse en todos ellos:1. Delimitación del problema2. Modelización del problema3. Resolución del modelo4. Verificación de la realidad5. Implantación6. Conclusiones Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 20
  21. 21. Ejemplos de aplicación AplicacionesGestión de inventarios (Temas 2 y 3)Planificación de la producción (Tema 4) Métodos CuantitativosPlanificación de redes (Tema 5) (Primer semestre,Planificación de proyectos (Tema 6) 2º GIOI)Secuenciación de trabajos en máquinas (Tema 7)Fenómenos de esperaGestión empresarial OptimizaciónProblemas del transporte y SimulaciónAsignación de trabajos (Segundo semestre, 2º GIOI)Teoría de la decisiónTeoría de juegos Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 21
  22. 22. Ejemplos de aplicación Gestión de inventariosUna empresa distribuidora de un programa software quiere saber cuál es lacantidad óptima de inventario para abastecer a sus clientes sin riesgo aromper el stockUna empresa distribuidora de productos de línea blanca (neveras, hornos,etc.) tiene problemas de ocupación de almacén y dada su situacióneconómica actual no puede invertir en un nuevo espacio dealmacenamientoUna empresa productora de muebles quiere saber hasta qué punto leinteresa seguir fabricando. ¿Es mejor convertirse en distribuidora de otraempresa?Una empresa no se fía de su proveedor por la variabilidad de sus plazos deentrega, quiere saber cuándo debe realizar sus pedidos para disminuir a un10% el riesgo de quedarse sin existencias Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 22
  23. 23. Ejemplos de aplicación Planificación de la producciónUna empresa que fabrica robots industriales quiere saber cómo debeser su política de compras de componentes para minimizar el costede almacenamientoUna emprendedora que acaba de crear una empresa de fabricación deestanterías, desea planificar su producción de la manera más eficienteposible Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 23
  24. 24. Ejemplos de aplicación Planificación de redesEl gobierno municipal de un Ayuntamiento ha decidido limitar elacceso a un parque forestal protegido, no permitiendo la entrada devehículos particulares siendo el medio de transporte minibusesconducidos 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. Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 24
  25. 25. Ejemplos de planificación Planificación de proyectosUna ingeniería planifica la construcción de una central hidro-eléctrica en una presa. El proyecto tiene una serie de tareas con unaduración 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 Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 25
  26. 26. Ejemplos de aplicación Secuenciación de operacionesUna empresa tiene que decidir el orden en el que realizar una serie detrabajos. Los criterios para decidir varían en función del interés de laempresa: Minimizar el consumo de recursos Minimizar el tiempo de espera de los proyectos Minimizar el tiempo de espera del cliente (retrasos) etc. Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 26
  27. 27. ReferencesLibros y PublicacionesRobinson, 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, USASitios web Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial
  28. 28. Copyright (c) 2011 Alex Rayón JerezThis work (but the quoted images, whose rights are reserved to their owners*) is licensed under the Creative Commons “Attribution-ShareAlike” License. To view a copy of this license, visit http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ * Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial
  29. 29. Profesor: Ing. Alex Rayón Jerez Bilbao, Septiembre 2011 5º de Ingeniería en Automática y Electrónica Industrial Facultad de Ingeniería Universidad de DeustoDepartamento de Tecnologías Industriales, Facultad de Ingeniería, Universidad de Deusto Avda. de las Universidades, 24, 48007 Bilbao, País Vasco, España Alex Rayón Jerez alex.rayon@deusto.es Para contactar conmigo, muchas formas :-) http://alexrayon.es/alex-rayon-20/ Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial

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