ANALISIS Y DISEÑO POR VIENTO, DE EDIFICIOS ALTOS, SEGUN ASCE-2016, LAURA RAMIREZ
Modelos_De_Optimizacion_de_Recursos.ppt
1. Ante el panorama de incertidumbre que caracteriza el desarrollo de las
sociedades contemporáneas, los procesos para la toma de decisiones
en cualquier organización se tornan cada vez más complejos. Ello ha
generado la necesidad de herramientas cada vez más sofisticadas que
proporcionen una base objetiva y rigurosa a la adopción de decisiones
en el uso y optimización de los recursos y procesos. En ese sentido, el
uso de la matemática clásica en sistemas organizacionales más
complejos se ha tornado insuficiente.
De ahí que a lo largo del siglo XX, sobre todo en la segunda mitad,
dentro de los útiles y artificios que se han desarrollado para hacer frente
a esa complejidad, se puede subrayar la importancia de la programación
matemática (lineal, cuadrática, dinámica) y de todas aquellas técnicas
que agrupadas en la Investigación de Operaciones (problemas de
transporte, asignación, flujos óptimos, inventarios, etc. etc.) se han visto
potenciadas con el desarrollo de las computadoras a fines del siglo
pasado.
2. La amplitud de aplicación de los modelos para la toma de decisiones
que proporciona la Investigación de Operaciones se ve cada vez más
promisoria, que incluye desde los campos profesionales que
tradicionalmente ha cubierto, hasta campos en los que anteriormente su
aplicación pudiera considerarse impensable, como el campo de las
ciencias médicas y las ciencias sociales.
En los terrenos de la práctica ingenieril, la Investigación Operativa ha
transitado de la ingeniería industrial, como campo profesional por
excelencia, hacia otras ramas de la ingeniería, incluyéndose de manera
destacada al campo profesional de la ingeniería civil.
En ese contexto, la asignatura de Modelos de Optimización de Recursos
aporta al perfil profesional del Ingeniero Civil las bases para el desarrollo
de las capacidades necesarias que le permitan incidir en el proceso de
la toma de decisiones desde la perspectiva organizacional, con el
propósito de optimizar procesos y recursos inherentes al ámbito de la
práctica de la ingeniería civil.
3. La estructuración de la asignatura se fundamenta en los principios de la
escuela de la administración científica, particularmente en aquellos que
tienen que ver con la consolidación de la investigación operativa como
campo de estudio que, en el contexto de la problemática organizacional,
aspira a proporcionar los mejores cursos de acción en la toma de
decisiones bajo la premisa de la escasez de recursos.
Por sus contenidos la asignatura guardará una estrecha relación con
todas las asignaturas comprendidas en el área específica de la
construcción en las cuales se aborden temas que tengan que ver
con procesos de toma decisiones respecto a tres tipos de
recursos: recursos humanos, temporales (de tiempo) y económico-
financieros. En ese sentido la asignatura se relaciona directamente con
temas comprendidos en las asignaturas de costos y presupuestos,
administración de la construcción y evaluación de proyectos.
5. Intención didáctica.
El programa de la asignatura de Modelos de Optimización de Recursos
esta estructurado en seis unidades, en las cuales se tratarán tanto
modelos determinados como modelos probabilísticos. Se sugiere que
el profesor, en la primera unidad, haga énfasis en las características,
diferencias y razones de ambos modelos. En esa misma unidad se
abordará el proceso de la toma de decisiones de manera general y
particularizando su importancia en el ámbito de la ingeniería civil.
En la segunda unidad se cubre uno de los temas clásicos por
excelencia de la Investigación de Operaciones: la Programación Lineal.
En esta unidad se sugiere esquematizar los formatos en los que es
posible encontrar los modelos matemáticos de programación lineal a fin
de que el alumno pueda deducir las diferencias entre el formato
canónico, formato estándar y formato libre. Dadas las limitaciones de
tiempo en las que se desarrollarán los contenidos del curso, para el
modelado y aplicación de los algoritmos de solución de los problemas,
se sugiere que el profesor durante la clase aborde los casos generales,
quedando al alumno una carga ponderada de problemas diversos a
resolver de manera extra clase con la asesoría del profesor.
6. En la tercera unidad, en lo que respecta al problema de transporte,
dado que no es posible cubrir todos los métodos para la determinación
de la Solución Básica Factible Inicial, se sugiere abordar el método
clásico de la Esquina Noroeste y contrastarlo con uno de los métodos
que ofrecen mayor ventaja como puede ser el método de Aproximación
de Voguel. A manera de propiciar en el alumno la búsqueda y análisis
de material sobre el tema, es posible que, tanto en el tema de
transporte como en el de asignación, el profesor ilustre el
planteamiento de los problemas de ambos temas con los casos
ideales, es decir cuando las situaciones se encuentran en equilibrio,
quedando bajo la responsabilidad del alumno la manera de resolver las
situaciones de desequilibrio, siempre bajo la asesoría del profesor.
En el mismo contexto, la cuarta unidad puede ser tratada por el
profesor ilustrando los casos generales y las similitudes en los
problemas de el camino más corto, el árbol de expansión mínima y el
flujo máximo en redes, en ese sentido el alumno tendrá que investigar
la solución de casos particulares.
7. En el tema correspondiente a los modelos de control de proyectos es
necesario que el profesor haga énfasis en el por qué la variable tiempo
convenientemente se trata bajo un contexto de certidumbre cuando se
aplica la técnica del CPM y por qué cuando se hace uso del PERT el
contexto es más apegado a la realidad al incorporar la incertidumbre.
En esa misma unidad, en el subtema correspondiente a la relación
tiempo-costo será necesario explicar de los costos involucrados en la
ejecución de un proyecto, tanto directos como indirectos, y su
importancia en la determinación de la duración óptima de un proyecto.
En la última unidad, se sugiere explicar de manera general el concepto
y proceso de simulación, induciendo a los alumnos en la búsqueda de
aplicaciones del tema en la práctica de la ingeniería civil. La
ejemplificación del proceso de simulación aplicado en casos concretos
se sugiere que pueda hacerse a manera de talleres con el uso
indispensable de la computadora.
9. Competencias instrumentales
• Capacidad de análisis y síntesis
• Capacidad de organizar y planificar
• Conocimientos básicos de la carrera
• Comunicación oral y escrita
• Habilidades básicas de manejo de la computadora
• Habilidad para buscar y analizar información proveniente de
fuentes diversas.
• Solución de problemas
• Toma de decisiones.
11. Competencias sistémicas
• Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica
• Habilidades de investigación
• Capacidad de aprender
• Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad)
• Habilidad para trabajar en forma autónoma
• Búsqueda del logro
12. Contenido Temático
Unidad Tema Subtema
Uno El enfoque sistémico en las
organizaciones.
Conceptos y problemas.
1.1. El proceso de la toma de decisiones y la
investigación operativa.
1.2. Concepto y clasificación de sistemas
1.3. Concepto y tipología de modelos
Dos El modelo de
programación lineal
2.1. El planteamiento del problema de P. L.
2.2. El modelo primal y el dual.
2.3. La interpretación geométrica
2.4. El método simplex tabular
2.5. Análisis de sensibilidad: cambios en los
coeficientes objetivos, cambios en los recursos
y cambios en los coeficientes tecnológicos.
2.6. Uso de software
Tres Algoritmos especiales de
programación línea
3.1. El problema de transporte: planteamiento
del problema, determinación de la Solución
Básica Factible Inicial, el criterio de optimalidad
y el algoritmo de mejoramiento
de la solución (Ruta de los signos)
3.2. El problema de asignación: planteamiento
del problema, Algoritmo para determinar la
asignación óptima.
3.3. El uso de software
13. Unidad Tema Subtema
Cuatro Modelos de flujos en
redes
4.1. El modelo del camino más corto
4.2. El modelo de flujo máximo
4.3. El modelo del árbol de expansión mínima
4.4. Uso de software
Cinco Modelos para el control de
proyectos.
Las técnicas PERT-CPM
5.1. Construcción de redes de actividades de
un proyecto
5.2. Aplicación del PERT-CPM para determinar
la ruta crítica bajo condiciones de certidumbre e
incertidumbre.
5.3. Relación tiempo-costo en la duración de un
proyecto: variación del tiempo de un proyecto de
acuerdo con los costos fijos y variables.
Determinación de la duración óptima por medio de
la comprensión de redes.
Seis Modelación y simulación
de operaciones y
procesos
6.1. El proceso de simulación: Concepto,
elementos y fases.
6.2. Las técnicas Montecarlo
6.3. Aplicaciones de la simulación en problemas
de líneas de espera e inventarios.
6.4. Uso de software.
16. Antecedentes
Las Técnicas de Investigación de Operaciones aparecen en los años 50,
a partir de entonces comienza a desarrollarse la metodología para su
utilización. Sus antecedentes se localizan en las investigaciones de
Isaac Newton, George Dantzing, Charnes y Cooper, Ackoff, Churchman
y Zimmerman.
Esta metodología se sustenta en los siguientes supuestos:
• Alternativa en las decisiones
• Posibilidades de crear una base informática
• Posibilidades mínimas de poder aplicar los resultados
El enfoque sistemático en las organizaciones
17. En este proceso existe una secuencia de pasos para llegar a
la obtención de los objetivos propuestos:
• Observación e identificación del problema
• Formulación general
• Construcción del modelo
• Generación de una solución
• Prueba y evaluación de la solución
• Implantación
• Perfeccionamiento y desarrollo
Observación
Se analiza el fenómeno como tal, las interrelaciones que
tiene, las posibles variables, el sistema organizativo bajo el cual se
encuentra el fenómeno, se escuchan los criterios de expertos, se
analiza el cumplimiento de las premisas fundamentales de las
técnicas de optimización, que son:
• Alternativa de decisión.
• Condiciones de linealidad o no.
• Mínimas condiciones organizativas
18. Se define conceptualmente cuál es el problema a resolver, se
enuncian los objetivos y se establecen hipótesis, se consulta la
bibliografía especializada. Se realizan contactos inter-especialistas y
por último se elabora una ficha con un pequeño historial resumen de
toda la observación realizada.
Formulación
Es un problema secuencial, se empieza con una formulación
inicial basado en lo anterior y se perfecciona en la medida en que se
plantea el problema y se obtienen las primeras soluciones. Muchas
veces el análisis del resultado incide en la formulación. Ésta tiene dos
aspectos: general y concreto.
La formulación general se utiliza en publicaciones científicas,
en ponencias y eventos. Un ejemplo de formulación concreta son los
estudios de casos y los informes de tesis así como los informes
ejecutivos que se entregan a los directivos de empresas una vez
culminado el trabajo.
19. La formulación del problema consta de los siguientes aspectos:
a) Fenómeno que se aborda.
b) Lugar y tiempo.
c) Pequeña descripción de lo que se quiere lograr.
d) Posibilidades de obtener la información y de solucionar el problema.
e) Los objetivos principales y secundarios
Planteamiento Matemático
Es una respuesta a la formulación del problema
I) Planteamiento Matemático General.
El planteamiento matemático general consta de índices,
variables, parámetros, restricciones y función objetiva.
Este planteamiento se utiliza en publicaciones, eventos, o
cuando se tiene una idea de cómo se podrá modelar un fenómeno
dado. El aspecto de las variables, restricciones y función objetivo se
trata bajo los mismos lineamientos del planteamiento concreto de
trabajo.
Los parámetros se definen con la misma rigurosidad que las variables
(cualitativa y cuantitativamente y tiempo). Los índices reflejan las
diferentes combinaciones que se pueden dar con las variables.
20. II) Planteamiento Matemático
Se utiliza en el proceso de aplicación y al igual que la formulación es
secuencial. Puede ser corregido o perfeccionado cuándo se tiene la
solución del problema.
Consta de tres momentos:
A Definición de la variable
Puede hacerse una a una o de forma general (si la cantidad de variables
a definir es grande), y a su vez incluye tres aspectos:
• Aspecto cualitativo: ¿qué es la variable?
• Aspecto cuantitativo: ¿en qué unidad se mide?
• Definición temporal: ¿qué período de tiempo abarca?
La variable representa el elemento incógnito en el problema.
Este momento es esencial en el planteamiento del problema, pues
una mala definición de las variables repercute en la solución y
proporciona un disparate.
21. B Planteamiento de las restricciones
Lo fundamental de este paso es cuidar la homogeneidad que
debe existir entre el término de la derecha y la expresión de la izquierda,
la cual está compuesta por varios elementos, los que deben ser
homogéneos, para que al sumarse permita una lógica comparación.
En este sentido el signo de la restricción es un aspecto clave. Si
se desea que la suma de la expresión de la izquierda sea como mínimo
el valor de la derecha, el signo será mayor o igual, también se utiliza el
menor o igual si se desea que la expresión de la izquierda sea cuando
más el valor de la derecha. Si se aspira a que sean exactamente iguales
se utilizará el símbolo de igualdad.
22. C Planteamiento de la función objetivo
Debe reflejar de una forma clara el objetivo del problema. Si es
máximo o si es mínimo en muchos casos su planteamiento es
relativamente fácil, en otros se llega a través de una secuencia de
expresiones algebraicas que finalmente deben hacerse
corresponder con el objetivo deseado. En ocasiones, la función
objetiva se plantea en forma ponderada de una variable y haciendo
caso omiso del valor numérico encontrado al final.
23. Solución, análisis y corrección de resultados
Teniendo en cuenta el desarrollo de los sistemas informáticos,
es posible acceder fácilmente a software profesionales para dar
solución a los modelos matemáticos diseñados. De igual manera,
diseñar sistemas informáticos especiales es otra práctica común en
estos tiempos. En este sentido, este punto se ha ido por encima de la
formulación y del planteamiento.
Una vez obtenida la solución se requiere hacer determinadas
comprobaciones que confirmen los resultados. Estas comprobaciones
repercuten en la formulación y planteamiento del problema y en la
verificación de los parámetros utilizados, los cuales ya han sido
determinados previamente mediante una base informática
preestablecida, es decir; mediante la estadística o los criterios de un
experto incluso mediante las técnicas borrosas.
La solución de un problema no debe ser comentada hasta
tanto no se haya verificado la validez y adaptación al campo de
aplicación, en caso contrario esto puede ser perjudicial en la
introducción de los resultados.
24. Validación
En la práctica se lleva a cabo mediante los juegos de
implementación definidos en la Teoría de Lewin - Shein. Estos juegos
se desarrollan simulando algunos de los componentes del sistema bajo
estudio, y utilizando como herramienta de simulación los resultados
obtenidos (Juego proceso simulador de resultado).
Introducción de resultados
La introducción implica la estrategia o acción en el sistema que
ha sido modelado y que va a tener en cuenta los resultados obtenidos.
Claro que la dinámica productiva muchas veces en muy rápida pero
para introducir los resultados en la práctica se hacen necesario su
seguimiento de manera que se pueda corregir cualquier alteración que
surja en el proceso.
