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.

1. TEMA 1
LA INVESTIGACIÓN DE
OPERACIONES
Ing. Alex Rayón Jerez
http://www.alexrayon.es
http://paginaspersonales.deusto.es/alrayon
9 de Septiembre del 2011
Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial

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. Un poco de historia
Introducción
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
Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 3

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. 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. 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. 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. 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. 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. Un poco de historia
Del 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
Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 10

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 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
Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 11

12. Un poco de historia
Línea histórica
Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 12

13. 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.
Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 13

14. 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.
Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 14

15. Definiciones
La 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
Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 15

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. Definiciones
Términos 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.
Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 17

18. Definiciones
Optimización
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
Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 18

19. 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
Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 19

20. Metodología
El 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
Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 20

21. Ejemplos de aplicación
Aplicaciones
Gestión de inventarios (Temas 2 y 3)
Planificación de la producción (Tema 4) Métodos
Cuantitativos
Planificación de redes (Tema 5)
(Primer semestre,
Planificación de proyectos (Tema 6) 2º GIOI)
Secuenciación de trabajos en máquinas (Tema 7)
Fenómenos de espera
Gestión empresarial
Optimización
Problemas del transporte y Simulación
Asignación de trabajos (Segundo semestre,
2º GIOI)
Teoría de la decisión
Teoría de juegos
Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 21

22. Ejemplos de aplicación
Gestión 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
Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 22

23. Ejemplos de aplicación
Planificación 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
Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 23

24. Ejemplos de aplicación
Planificación 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.
Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 24

25. Ejemplos de planificación
Planificación 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
Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 25

26. Ejemplos de aplicación
Secuenciación 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.
Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial 26

27. 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
Métodos cuantitativos – 2011/2012 – 2º Grado en Ingeniería en Organización Industrial

28. Copyright (c) 2011 Alex Rayón Jerez
This 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. Profesor: Ing. Alex Rayón Jerez
Bilbao, Septiembre 2011
5º de Ingeniería en Automática y Electrónica Industrial
Facultad de Ingeniería
Universidad de Deusto
Departamento 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