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10 de Agosto del 2014
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN BARINAS
SAIA NUCLEO SAN FELIPE
Integrantes: Valero América C.I. 13.984.216
Dismery Martínez C.I. 22.319.860
Carrera: Ingeniería Industrial
Profesor: Mariangela Pinto
Curso: Investigación de Operaciones I
INTRODUCCIÓN
La problemática de la planeación de proyectos no ha sido una problemática
reciente, si no que desde tiempos pasados nuestros antepasados han enfrentado
emprendimientos de gran envergadura que significaron una problemática desde el
punto de la planificación. Se han logrado perfeccionar herramientas que permiten
a los administradores de dichos proyectos, realizar una labor más eficiente
permitiendo una óptima aplicación de los recursos en las mismas y logrando una
maximización de los mismos.
Si admitiéramos que la ejecución de un proyecto o elaboración se puede
subdividir en planear, programar y controlar, y hablando de manera clásica,
podemos considerar las técnicas PERT o Programa de Evaluación y Revisión
Técnica y el CPM o Método del Camino Crítico, que son los más usuales para un
primer cometido. En general estas técnicas resultan útiles para una gran variedad
de proyectos que contemplen la investigación y desarrollo de
nuevos productos y procesos, la Construcción de plantas, edificios, y carreteras,
el diseño de equipo grande y complejo, el diseño e instalación
de sistemas nuevos, el diseño y control de epidemias, y otras múltiples
aplicaciones en las cuales se requiera una planificación adecuada.
Por tanto, en los proyectos como estos, los administradores
deben programas, coordinar las diversas tareas o actividades a desarrollar un
proyecto, las cuales no necesariamente son secuenciales, y aun en este caso
estas actividades son interdependientes, aunque si bien es cierto que, algunas
actividades en paralelo que originan una tercera.
ANTECEDENTES
Dos son los orígenes del método del camino crítico: el método PERT,
desarrollo por la Armada de los Estados Unidos de América, en 1957, para
controlar los tiempos de ejecución de las diversas actividades integrantes de los
proyectos espaciales, por la necesidad de terminar cada una de ellas dentro de los
intervalos de tiempo disponibles. Fue utilizado originalmente por el control de
tiempos del proyecto Polaris y actualmente se utiliza en todo el programa espacial.
El método CPM, el segundo origen del método actual, fue desarrollado
también en 1957 en los Estados Unidos de América, por un centro de
investigación de operaciones para la firma Dupont y Remington Rand, buscando el
control y la optimización de los costos de operación mediante la planeación
adecuada de las actividades componentes del proyecto.
Ambos métodos aportaron los elementos administrativos necesarios para
formar el método del camino crítico actual, utilizando el control de los tiempos de
ejecución y los costos de operación, para buscar que el proyecto total sea
ejecutado en el menor tiempo y al menor costo posible.
DEFINICIÓN
El método del camino crítico es un proceso administrativo de planeación,
programación, ejecución y control de todas y cada una de las actividades
componentes de un proyecto que debe desarrollarse dentro de un tiempo crítico y
al costo óptimo.
USOS
El campo de acción de este método es muy amplio, dada su gran
flexibilidad y adaptabilidad a cualquier proyecto grande o pequeño. Para obtener
los mejores resultados debe aplicarse a los proyectos que posean las siguientes
características:
a. Que el proyecto sea único, no repetitivo, en algunas partes o en su
totalidad.
b. Que se deba ejecutar todo el proyecto o parte de el, en un tiempo mínimo,
sin variaciones, es decir, en tiempo crítico.
c. Que se desee el costo de operación más bajo posible dentro de un tiempo
disponible.
Dentro del ámbito aplicación, el método se ha estado usando para la
planeación y control de diversas actividades, tales como construcción de presas,
apertura de caminos, pavimentación, construcción de casas y edificios, reparación
de barcos, investigación de mercados, movimientos de colonización, estudios
económicos regionales, auditorías, planeación de carreras universitarias,
distribución de tiempos de salas de operaciones, ampliaciones de fábrica,
planeación de itinerarios para cobranzas, planes de venta, censos de población,
entre otros.
DIFERENCIAS ENTRE PERT Y CPM
La principal diferencia entre PERT y CPM es la manera en que se realizan
los estimados de tiempo. El PERT supone que el tiempo para realizar cada una de
las actividades es una variable aleatoria descrita por una distribución de
probabilidad. El CPM por otra parte, infiere que los tiempos de las actividades se
conocen en forma determinísticas y se pueden variar cambiando el nivel de
recursos utilizados.
La distribución de tiempo que supone el PERT para una actividad es una
distribución beta. La distribución para cualquier actividad se define por tres
estimados:
(1) el estimado de tiempo más probable, m;
(2) el estimado de tiempo más optimista, a; y
(3) el estimado de tiempo más pesimista, b.
La forma de la distribución se muestra en la siguiente Figura. E1 tiempo
más probable es el tiempo requerido para completar la actividad bajo condiciones
normales. Los tiempos optimistas y pesimistas proporcionan una medida de la
incertidumbre inherente en la actividad, incluyendo desperfectos en el equipo,
disponibilidad de mano de obra, retardo en los materiales y otros factores.
Con la distribución definida, la media (esperada) y la desviación estándar,
respectivamente, del tiempo de la actividad para la actividad Z puede calcularse
por medio de las fórmulas de aproximación.
El tiempo esperado de finalización de un proyecto es la suma de todos los
tiempos esperados de las actividades sobre la ruta crítica. De modo similar,
suponiendo que las distribuciones de los tiempos de las actividades son
independientes (realísticamente, una suposición fuertemente cuestionable), la
varianza del proyecto es la suma de las varianzas de las actividades en la ruta
crítica. Estas propiedades se demostrarán posteriormente.
En CPM solamente se requiere un estimado de tiempo. Todos los cálculos
se hacen con la suposición de que los tiempos de actividad se conocen. A medida
que el proyecto avanza, estos estimados se utilizan para controlar y monitorear el
progreso. Si ocurre algún retardo en el proyecto, se hacen esfuerzos por lograr
que el proyecto quede de nuevo en programa cambiando la asignación de
recursos.
Podremos resumir las diferencias de los métodos que se basan en la
manera en que se realizan los estimativos de tiempo.
PERT
 Probabilístico.
 Considera que la variable de tiempo es una variable desconocida de la cual
solo se tienen datos estimativos.
 El tiempo esperado de finalización de un proyecto es la suma de todos los
tiempos esperados de las actividades sobre la ruta crítica.
 Suponiendo que las distribuciones de los tiempos de las actividades son
independientes, (una suposición fuertemente cuestionable), la varianza del
proyecto es la suma de las varianzas de las actividades en la ruta crítica.
 Considera tres estimativos de tiempos: el más probable, tiempo optimista,
tiempo pesimista.
CPM
 Determinístico. Ya que considera que los tiempos de las actividades se
conocen y se pueden variar cambiando el nivel de recursos utilizados.
 A medida que el proyecto avanza, estos estimados se utilizan para controlar
y monitorear el progreso. Si ocurre algún retardo en el proyecto,
 se hacen esfuerzos por lograr que el proyecto quede de nuevo en programa
cambiando la asignación de recursos.
 Considera que las actividades son continuas e interdependientes, siguen un
orden cronológico y ofrece parámetros del momento oportuno del inicio de
la actividad.
 Considera tiempos normales y acelerados de una determinada actividad,
según la cantidad de recursos aplicados en la misma.
VENTAJAS DE PERT Y CPM
 Enseña una disciplina lógica para planificar y organizar un programa
detallado de largo alcance.
 Proporciona una metodología Standard de comunicar los planes del
proyecto mediante un cuadro de tres dimensiones (tiempo, personal; costo).
 Identifica los elementos (segmentos) más críticos del plan, en que
problemas potenciales puedan perjudicar el cumplimiento del programa
propuesto.
 Ofrece la posibilidad de simular los efectos de las decisiones alternativas o
situaciones imprevistas y una oportunidad para estudiar sus consecuencias
en relación a los plazos de cumplimiento de los programas.
 Aporta la probabilidad de cumplir exitosamente los plazos propuestos.
 En otras palabras: CPM es un sistema dinámico, que se mueve con el
progreso del proyecto, reflejando en cualquier momento el STATUS
presente del plan de acción.
METODOLOGÍA
El Método del Camino Critico consta de dos ciclos:
1. Planeación y Programación.
1.1.- Definición del proyecto
1.2.- Lista de Actividades
1.3.- Matriz de Secuencias
1.4.- Matriz de Tiempos
1.5.- Red de Actividades
1.6.- Costos y pendientes
1.7.- Compresión de la red
1.8.- Limitaciones de tiempo, de recursos y económicos
1.9.- Matriz de elasticidad
1.10.- Probabilidad de retraso
2. Ejecución y Control.
2.1.- Aprobación del proyecto
2.2.- Ordenes de trabajo
2.3.- Gráficas de control
2.4.- Reportes y análisis de los avances
2.5.- Toma de decisiones y ajustes
Definición del Proyecto
En toda actividad a realizar se requieren conocimientos precisos y claros de
lo que se va a ejecutar, de su finalidad, viabilidad, elementos disponibles,
capacidad financiera, etc. Esta etapa aunque esencial para la ejecución del
proyecto no forma parte del método. Es una etapa previa que se debe desarrollar
separadamente y para la cual también puede utilizarse el Método del Camino
Critico. Es una investigación de objetivos, métodos y elementos viables y
disponibles.
Lista de Actividades
Es la relación de actividades físicas o mentales que forman procesos
interrelacionados en un proyecto total. En general esta información es obtenida de
las personas que intervendrán en la ejecución del proyecto, de acuerdo con la
asignación de responsabilidades y nombramientos realizados en la Definición del
Proyecto.
Las actividades pueden ser físicas o mentales, como construcciones,
tramites, estudios, inspecciones, dibujos, etc. En términos generales, se considera
Actividad a la serie de operaciones realizadas por una persona o grupo de
personas en forma continua, sin interrupciones, con tiempos determinables de
iniciación y terminación. Esta lista de actividades sirve de base a las personas
responsables de cada proceso para que elaboren sus presupuestos de ejecución.
Ejemplo de Realización de Proyecto
Jefes de Mantenimiento y Producción.
1. Elaboración del proyecto parcial de ampliación.
2. Calculo del costo y preparación de presupuestos.
3. Aprobación del proyecto.
4. Desempaque de las maquinas nuevas.
5. Colocación de las maquinas viejas y nuevas.
6. Instalación de las maquinas.
7. Pruebas generales.
8. Arranque general.
9. Revisión y limpieza de máquinas viejas.
10. Pintura de máquinas viejas.
11. Pintura y limpieza del edificio.
Ingeniero Electricista
1. Elaboración del proyecto eléctrico.
2. Calculo de los costos y presupuestos.
3. Aprobación del proyecto.
4. Instalación de un transformador nuevo.
5. Instalación de nuevo alumbrado.
6. Instalación de interruptores y arrancadores.
Ingeniero Contratista
1. Elaboración del proyecto de obra muerta.
2. Cálculo de los costos y presupuestos.
3. Aprobación del proyecto.
4. Cimentación de las máquinas.
4. Pisos nuevos.
5. Colocación de ventanas nuevas.
Esta es una lista de los responsables en un proyecto de ampliación de una fábrica.
Matriz de Secuencias
Existen dos procedimientos para conocer la secuencia de las actividades:
a.- Por antecedentes
Por antecedentes, se les preguntará a los responsables de los procesos
cuales actividades deben quedar terminadas para ejecutar cada una de las que
aparecen en la lista. Debe tenerse especial cuidado que todas y cada una de las
actividades tenga por lo menos una antecedente excepto en el caso de ser
actividades iniciales, en cuyo caso su antecedente será cero (0).
b.- Por secuencias
En el segundo procedimiento se preguntara a los responsables de la
ejecución, cuales actividades deben hacerse al terminar cada una de las que
aparecen en la lista. Para este efecto debemos presentar la matriz de secuencias
iniciando con la actividad cero (0) que servirá para indicar solamente el punto de
partida de las demás. La información debe tomarse una por una de las actividades
listadas, sin pasar por alto ninguna de ellas.
En la columna de "anotaciones" el programador hara todas las indicaciones
que le ayuden a aclarar situaciones de secuencias y presentación de la red. Estas
anotaciones se hacen a discreción, ya que esta matriz es solamente un papel de
trabajo.
Si se hace una matriz de antecedentes es necesario hacer después una
matriz de secuencias, pues es ésta última la que se utiliza para dibujar la red. Esta
matriz no es definitiva, porque generalmente se hacen ajustes posteriores en
relación con la existencia y disponibilidades de materiales, mano de obra y otras
limitaciones de ejecución.
Matriz de Tiempos
En el estudio de tiempos se requieren tres cantidades estimadas por los
responsables de los procesos: El tiempo medio (M), el tiempo óptimo (o) y el
tiempo pésimo (p).
El tiempo medio (M) es el tiempo normal que se necesita para la ejecución
de las actividades, basado en la experiencia personal del informador. El tiempo
óptimo (o) es el que representa el tiempo mínimo posible sin importar el costo o
cuantía de elementos materiales y humanos que se requieran; es simplemente la
posibilidad física de realizar la actividad en el menor tiempo. El tiempo pésimo (p)
es un tiempo excepcionalmente grande que pudiera presentarse ocasionalmente
como consecuencia de accidentes, falta de suministros, retardos involuntarios,
causas no previstas, etc. Debe contarse sólo el tiempo en que se ponga remedio
al problema presentado y no debe contar el tiempo ocioso.
Se puede medir el tiempo en minutos, horas, días, semanas, meses y años,
con la condición de que se tenga la misma medida para todo el proyecto. Los
tiempos anteriores servirán para promediarlos mediante la fórmula PERT
obteniendo un tiempo resultante llamado estándar (t) que recibe la influencia del
óptimo y del pésimo a la vez.
Esto es, tiempo estándar igual al tiempo optimo, más cuatro veces el tiempo
medio, más el tiempo pésimo, y esta suma dividida entre seis (6). Esta fórmula
está calculada para darle al tiempo medio una proporción mayor que los tiempos
óptimo y pésimo que influyen. Esta proporción es de cuatro (4) a seis(6).
Tanto la matriz de secuencias como la matriz de tiempos se reúnen en una
sola llamada matriz de información, que sirve para construir la red medida.
Red de Actividades
Se llama red la representación gráfica de las actividades que muestran sus
eventos, secuencias, interrelaciones y el camino crítico. No solamente se llama
camino crítico al método sino también a la serie de actividades contadas desde la
iniciación del proyecto hasta su terminación, que no tienen flexibilidad en su
tiempo de ejecución, por lo que cualquier retraso que sufriera alguna de las
actividades de la serie provocaría un retraso en todo el proyecto.
Desde otro punto de vista, camino critico es la serie de actividades que
indica la duración total del proyecto. Cada una de las actividades se representa
por una flecha que empieza en un evento y termina en otro.
Se llama evento al momento de iniciación o terminación de una actividad.
Se determina en un tiempo variable entre el más temprano y el más tardío posible,
de iniciación o de terminación.
A los eventos se les conoce también con los nombres de nodos.
Evento Evento
I j
El evento inicial se llama i y el evento final se denomina j. El evento final de
una actividad será el evento inicial de la actividad siguiente.
Las flechas no son vectores, escalares ni representan medida alguna. No
interesa la forma de las flechas, ya que se dibujarán de acuerdo con las
necesidades y comodidad de presentación de la red. Pueden ser horizontales,
verticales, ascendentes, descendentes curvas, rectas, quebradas, etc.
En los casos en que haya necesidad de indicar que una actividad tiene una
interrelación o continuación con otra se dibujará entre ambas una línea punteada,
llamada liga, que tiene una duración de cero.
La liga puede representar en algunas ocasiones un tiempo de espera para
poder iniciar la actividad siguiente.
Varias actividades pueden terminar en un evento o partir de un mismo
evento.
(a) Incorrecto, (b) Correcto.
Al construir la red, debe evitarse lo siguiente:
1. Dos actividades que parten de un mismo evento y llegan a un mismo evento.
Esto produce confusión de tiempo y de continuidad. Debe abrirse el evento inicial
o el evento final en dos eventos y unirlos con una liga.
2. Partir una actividad de una parte intermedia de otra actividad. Toda actividad
debe empezar invariablemente en un evento y terminar en otro. Cuando se
presenta este caso, a la actividad base o inicial se le divide en eventos basándose
en porcentajes y se derivan de ellos las actividades secundadas.
(a) Incorrecto, (b) Correcto.
3. Dejar eventos sueltos al terminar la red. Todos ellos deben relacionarse con el
evento inicial o con el evento final.
LIMITACIONES DEL CPM
El CPM fue desarrollado para el complejo pero los proyectos bastante
rutinarios con incertidumbre mínima en los tiempos de la terminación del proyecto.
Para menos proyectos de la rutina hay más incertidumbre en los tiempos de la
terminación, y límites de esta incertidumbre la utilidad del modelo determinista del
CPM. Una alternativa al CPM es el modelo del planeamiento del proyecto del
PERT, que permite que una gama de duraciones sea especificada para cada
actividad.
METODO PERT (Programa de Evaluación y Revisión Técnica)
En CPM se asume que la duración de cada actividad es conocida con
certeza. Claramente, en muchas ocasiones este supuesto no es valido. PERT
intenta corregir este error suponiendo que la duración de cada actividad es una
variable aleatoria. Para cada activad, se requiere estimar las siguientes
cantidades:
a = Tiempo Optimista. Duración de la actividad bajo las condiciones más
favorables
b = Tiempo Pesimista. Duración de la actividad bajo las condiciones más
desfavorables
m = Tiempo Normal. El valor más probable de la duración de la actividad.
La forma de la distribución se muestra en la siguiente Figura. 6 tiempo más
probable es el tiempo requerido para completar la actividad bajo condiciones
normales. Los tiempos optimistas y pesimistas proporcionan una medida de la
incertidumbre inherente en la actividad, incluyendo desperfectos en el equipo,
disponibilidad de mano de obra, retardo en los materiales y otros factores.
Con la distribución definida, la media (esperada) y la desviación estándar,
respectivamente, del tiempo de la actividad para la actividad Z puede calcularse
por medio de las fórmulas de aproximación.
El tiempo esperado de finalización de un proyecto es la suma de todos los
tiempos esperados de las actividades sobre la ruta crítica. De modo similar,
suponiendo que las distribuciones de los tiempos de las actividades son
independientes (realísticamente, una suposición fuertemente cuestionable), la
varianza del proyecto es la suma de las varianzas de las actividades en la ruta
crítica.
PASOS EN EL PROCESO DE PLANEAMIENTO DEL PERT
1. El planeamiento del PERT implica los pasos siguientes:
2. Identifique las actividades y duración específica,
3. determine la secuencia apropiada de las actividades,
4. construya un diagrama de red,
5. determine el tiempo requerido para cada actividad,
6. determine la trayectoria critica,
7. Ponga al día la carta del PERT según como progresa el proyecto.
IDENTIFIQUE LAS ACTIVIDADES Y LOS PRECEDENTES
Las actividades son las tareas requeridas para terminar el proyecto. Los
precedentes son los acontecimientos que marcan el principio y el final de una o
más actividades. Es provechoso enumerar las tareas en una tabla que en pasos
más últimos se pueda ampliar para incluir la información sobre secuencia y
duración.
DETERMINE LA SECUENCIA DE LA ACTIVIDAD
Este paso se puede combinar con el paso de la identificación de la actividad
puesto que la secuencia de la actividad es evidente para algunas tareas. Otras
tareas pueden requerir más análisis para determinar el orden exacto en la cual
deben ser realizadas
CONSTRUYA EL DIAGRAMA DE RED
Usando la información de la secuencia de la actividad, un diagrama de la red se
puede dibujar demostrando la secuencia de actividades seriales y paralelas.
TIEMPOS DE ACTIVIDAD DE ESTIMACION
Para cada activad, se requiere estimar las siguientes cantidades:
a = Tiempo Optimista. El que representa el tiempo mínimo posible sin importar el
costo o cuantía de elementos materiales y humanos que se requieran; es
simplemente la posibilidad física de realizar la actividad en el menor tiempo
b = Tiempo Pesimista. Es un tiempo excepcionalmente grande que pudiera
presentarse ocasionalmente como consecuencia de accidentes, falta de
suministros, retardos involuntarios, causas no previstas, etc.
m = Tiempo Normal. El valor más probable de la duración de la actividad, basado
en la experiencia personal del informador
Si Tij es la variable aleatoria asociada a la duración de la actividad (i; j),
PERT asume que Tij sigue una distribución Beta. Sin entrar en mayores detalles
de esta distribución, se puede demostrar que el valor esperado y la varianza de la
variable aleatoria Tij quedan definidas por:
En PERT se asume además que la duración de las actividades es
independiente. Por lo tanto, el valor esperado y la varianza de una ruta pueden ser
estimadas según:
= Duración esperada de la ruta
= Variación de la duración de la ruta
DETERMINE LA TRAYECTORIA CRÍTICA
La trayectoria crítica es determinada agregando los tiempos para las
actividades en cada secuencia y determinando la trayectoria más larga del
proyecto. La trayectoria crítica determina el tiempo total del calendario requerido
para el proyecto. Si las actividades fuera de la trayectoria cítrica aceleran o
retrasaron el tiempo (dentro de los límites), entonces el tiempo total de proyecto no
varía, la cantidad del tiempo que una actividad no critica de la trayectoria sin
alterar la duración del proyecto se denomina como tiempo flojo.
Si la trayectoria crítica del proyecto no resulta obvia, entonces puede ser
provechoso determinar las cuatro cantidades siguientes para cada actividad:
 ES, Principio temprano.
 EF, principio tardío.
 LS, terminación temprana.
 LF, terminación tardía.
Se calculan estos tiempos usando la época prevista para las actividades
relevantes. Los tiempos más tempranos del comienzo y del final de cada actividad
son determinados trabajando adelante a través de la red y determinando el tiempo
más temprano en el cual una actividad puede comenzar y acabar a considerar sus
actividades del precursor. Los tiempos más últimos del comienzo y del final son los
tiempos más últimos que una actividad puede comenzar y acabar sin variar el
proyecto. El LS y el LF son encontrados trabajando al revés a través de la red. La
diferencia en el final más último y más temprano de cada actividad es holgura de
esa actividad. La trayectoria crítica entonces es la trayectoria a través de la red en
la cual ningunas de las actividades tienen holgura.
La variación en el tiempo de la terminación del proyecto puede ser
calculada sumando las variaciones en los tiempos de la terminación de las
actividades en la trayectoria crítica. Dado esta variación, una puede calcular la
probabilidad que el proyecto será terminado por cierta fecha si se asume que una
distribución normal de la probabilidad para la trayectoria crítica.
Sea CP la variable aleatoria asociada a la duración total de las actividades
de la ruta crítica determinadas mediante CPM. PERT asume que la ruta crítica
encontrada a través de CPM contiene suficientes actividades para emplear el
Teorema Central del Límite y concluir que CP se distribuye normalmente.
Puesto que la trayectoria crítica determina la fecha de la terminación del
proyecto, el proyecto puede ser acelerado agregando los recursos requeridos para
disminuir la época para las actividades en la trayectoria crítica.
LA ACTUALIZACIÓN SEGÚN COMO EL PROYECTO PROGRESA
Haga los ajustes en la carta del PERT como progresa el proyecto. Mientras
que el proyecto revela, los tiempos estimados se pueden sustituir por épocas
reales. En casos donde hay retrasa, los recursos adicionales puede ser necesario
permanecer en horario y la carta del PERT se puede modificar para reflejar la
nueva situación.
VENTAJAS DEL PERT
El PERT es útil porque proporciona la información siguiente:
 Tiempo previsto de la terminación del proyecto.
 Probabilidad de la terminación antes de una fecha especificada.
 Las actividades de la trayectoria crítica que afectan directamente el tiempo
de la terminación.
 Las actividades que tienen tiempo flojo y que pueden prestar recursos a las
actividades de la trayectoria crítica.
 Fechas del comienzo y del extremo de la actividad.
LIMITACIONES
Los siguientes son algunas de las debilidades del PERT:
 Las estimaciones del tiempo de la actividad son algo subjetivas y dependen
del juicio. En casos donde hay poca experiencia en la ejecución de una
actividad, los números pueden ser solamente una conjetura. En otros
casos, si la persona o el grupo que realiza la actividad estiman el tiempo
puede haber diagonal en la estimación.
 Incluso si bien-se estiman los tiempos de la actividad, el PERT asume una
distribución beta para éstos las estimaciones del tiempo, pero la distribución
real puede ser diferente.
 Incluso si la asunción beta de la distribución sostiene, el PERT asume que
la distribución de la probabilidad del tiempo de la terminación del proyecto
es igual que el de la trayectoria crítica. Porque otras trayectorias pueden
convertirse en la trayectoria crítica si se retrasan sus actividades asociadas,
el PERT subestima constantemente el tiempo previsto de la terminación del
proyecto.
PROBLEMAS DE PERT CPM
Problema 1.
Encuentre la ruta crítica en la red que se muestra a continuación,
considerando que la duración (en meses) que se indica en cada actividad es
determinística.
La ruta crítica la componen los eventos n1, n4, n5 junto con las actividades
a14 y a45. La duración total del proyecto es 20 meses. Si por ejemplo a14 se
retrasa un mes, el proyecto se terminara en 21 meses, en vez de los 20
planeados.
Solución
Procedemos conforme al algoritmo del método PERT:
1. Estimamos los tiempos esperados para cada actividad. Por simplicidad a la
tabla anterior le adicionamos una columna para anotar estos tiempos:
2. Construimos la red de proyectos, como aprendimos cuando estudiamos la
unidad 2.
3. Realizamos los “cálculos hacia delante”, es decir, calculamos el tiempo de
inicio más próximo de cada evento, usando, donde la actividad precede al
evento j y .
4. Ahora hay que efectuar los “cálculos hacia atrás”, es decir,
obtenemos iniciando en el último nodo. Para esto empleamos donde la
actividad es la que sigue al nodo i y tomamos
4. Ahora hay que efectuar los “cálculos hacia atrás”, es decir,
obtenemos iniciando en el último nodo. Para esto empleamos donde la
actividad es la que sigue al nodo i y tomamos
5. Calcula el tiempo de terminación próximo de cada actividad, que se denota
con mediante la fórmula
6. Obtén la holgura total de cada actividad, con
7. La ruta crítica consta de las actividades que tienen holgura cero, por tanto,
en este caso, la ruta crítica está formada por las actividades A, C, D, E, F y G.
8. Calculamos la varianza y la esperanza del tiempo de terminación, para lo
cual necesitamos la varianza de cada una de las actividades de la ruta crítica.
a) Varianza
:
Problema 2.
Consideremos el proyecto utilizado para ejemplificar la metodología CPM.
Sin embargo, asumiremos distintos escenarios de ocurrencia asociados al tiempo
necesario para completar cada actividad, los que se resumen en la siguiente tabla:
Tiempo (Semanas)
Actividad Predecesor a m b
A - 4 6 8
B - 2 8 12
C A,B 8 12 16
D C 1 4 7
E C 4 6 8
F D,E 10 15 20
G E 6 12 18
H F,G 7 8 9
El primer paso consiste en calcular el tiempo esperado (te) asociado a cada
actividad, utilizando la fórmula presentada anteriormente:
Actividad te
A 6
B 8
C 12
D 4
E 6
F 15
G 12
H 8
Notar que en este caso m = te para cada actividad, lo cual no tiene que ser
necesario. Lo importante es tener en cuenta la metodología a utilizar. Luego, una
vez obtenido el tiempo esperado (te) para cada actividad se procede a calcular la
duración del proyecto utilizando un procedimiento similar a CPM. Los resultados
se resumen en el siguiente diagrama:
La ruta crítica (única) está conformada por las actividades B-C-E-F-H con
una duración total de 49 semanas. Posteriormente se calcula la varianza para
cada actividad (aun cuando en estricto rigor sólo es necesario para las actividades
críticas, es decir, con holgura igual a cero), de modo de obtener finalmente la
varianza (y desviación estándar) de la ruta crítica.
Actividad Predecesor a m b te Desv. Est Varianza
Ruta
Crítica
A - 4 6 8 6 0,67 0,44
B - 2 8 12 8 1,67 2,78 SI
C A,B 8 12 16 12 1,33 1,78 SI
D C 1 4 7 4 1,00 1,00
E C 4 6 8 6 0,67 0,44 SI
F D,E 10 15 20 15 1,67 2,78 SI
G E 6 12 18 12 2,00 4,00
H F,G 7 8 9 8 0,33 0,11 SI
Varianza RC 7,89
Desv. Est RC 2,81
Con esta información podemos responder a preguntas como ¿Cuál es la
probabilidad de completar el proyecto en 52 semanas o menos?. Básicamente
esto consiste en determinar el porcentaje del área acumulada para una
distribución normal para determinado valor de Z.
P[Tp<=52]=P[Z<=(52-49)/2,81]=P[Z<=1,07]=85,77%
En conclusión, la probabilidad de completar el proyecto en 52 semanas o menos
es de un 85,77%.
Problema 3
Problema de Transporte
Considere el siguiente problema de limpieza de nieve: la ciudad está
dividida en comunas. Después de una tormenta de nieve, se debe sacar la nieve y
botarla en un lugar conveniente. En Helsinki (la ciudad del problema), esos lugares
son grandes esplanadas con un sistema de secado artificial. Cada una de esos
"destinos" tiene una capacidad. El objetivo es minimizar la distancia recorrida para
transportar la nieve.
Este problema es un ejemplo de un problema de transporte. En tales
problemas, existe un conjunto de nodos llamados fuentes y un conjunto de nodos
llamados destinos. Todos los arcos van desde el origen al destino. Existe un costo
unitario (por unidad) asociado a cada arco. Cada fuente tiene un concepto de
abastecimiento y cada destino maneja el concepto de demanda. Se asume que la
cantidad total a abastecer es exactamente igual a la cantidad demandada. Para el
problema de la nieve la red puede ser como se muestra en la figura 1.4.
Figura 1.4:Red de Transporte de Nieve
Un problema que corresponde al modelo de transporte puede ser el asignar
clientes a un negocio para poder satisfacer las demandas. En tal caso los
almacenes son las fuentes, los clientes son los destinos y los costos representan
los costos de transporte por unidad.
Problema 4
Uno de los principales productos de la Compañía P&T son los duraznos en
conserva. Los duraznos son preparados en 3 enlatadoras (Washington, Oregon y
Minnesota) y luego se despachan en camiones para distribuirlos en tres
supermercados en California, Utah, South Dakota, Nuevo México. Debido a que
los costos de transporte han aumentado, la administración ha decidido hacer un
estudio sobre ellos. Para la próxima estación se ha estimado el número de tarros
de conserva generado en cada enlatadora, y la cantidad que requerirá cada
almacén para satisfacer a sus clientes. Los costos de trasnporte desde la
enlatadora a los almacenes se resume en la siguiente tabla.
Veamos cuál sería el modelo de programación lineal para este problema.
Sea tex2html_wrap_inline442 el número de camiones cargados que van desde la
enlatadora i al almacén j, el problema sería:
Este es un ejemplo de modelo de transporte. Este problema tiene una
estructura interesante. Todos los coeficientes son 1 y cada variable aparece
exactamente en 2 restricciones. Es esta estructura que hace que el algoritmo
simplex sea extremadamente eficiente al resolverlo.
¿Qué define a un modelo de transporte?. En general el modelo de
transporte tiene que ver con distribuir desde un grupo de centros de
abastecimiento, llamados fuentes a un grupo de centros de recepción
denominados destinos para minimizar el costo total.
En general, la fuente i tiene una capacidad para abastecer de
tex2html_wrap_inline472 unidades, y el destino j tiene una demanda para
tex2html_wrap_inline476 unidades. El costo de la distribución de los items desde
la fuente al destino es proporcional al número de unidades. Esta información
puede expresarse de una manera apropiada a través de una tabla como en el
ejemplo.
Se supondrá de una manera general que la oferta es igual a la demanda
total. Si esto no fuese verdad para un problema particular, se podrán crear fuentes
o destinos dummy para que esta condición se cumpla. Esto se denomina
problema de transporte balanceado. Estos centros dummy pueden tener costos de
distribución cero.
Supongamos que la enlatadora 3 puede llenar sólo 75 camiones. Asi la
cantidad "ofrecida" es ahora 25 unidades menor. Un nodo de oferta dummy se
crea para balancear el problema, y el costo de la oferta dummy podría ser cero o
representar el costo de NO-satisfacer la demanda.
El costo de transporte tiene varias propiedades interesantes:
 Factibilidad. El problema tiene una solución factible del momento que la
oferta iguala a la demanda
 Integralidad. Si las ofertas y las demandas son enteras, cada solución
básica (incluyendo el óptimo) será entera. De esta manera no es necesario
resolverlo por programación lineal entera. Cabe hacer notar que no significa
que cada destino será abastecido por exactamente un origen!.
En el ejemplo, una solución básica podría ser llenar 20 camiones desde la
enlatadora 1 para enviarlos al negocio 2 y los 55 restantes al almacén 4, 80 desde
la enlatadora 2 al almacén 1 y 45 al almacén 2. Finalmente 70 desde la enlatadora
3 al almacén 3 y 30 al almacén 4. La formulación de este problema de
programación lineal tiene 7 restricciones además de la no-negatividad, y una
solución básica tiene sólo 6 variables básicas. Esto se debe a que las restricciones
son linealmente dependientes: La suma de las primeras tres restricciones es igual
a la suma de la cuarta restricción. En consecuencia, la región factible definida por
las restricciones será la misma si nosotros mantenemos sólo 6 de ellas.
En general, una solución básica de un problema de transporte tendrá un
número de variables básicas igual al número de orígenes más el número de
destinos menos uno.
Problema 5
Considere la siguiente red dirigida.
 Encuentre una trayectoria dirigida del nodo A al nodo F y después identifique otras
tres trayectorias no dirigidas del nodo A al F.
Trayectoria Dirigida de A a F:
A D C E F
Trayectorias No Dirigidas de A a F:
A C E F
A D F
A B D F
 Encuentre tres ciclos dirigidos, después identifique un ciclo no dirigido que incluya
todos los nodos.
Ciclos Dirigidos:
CE-EF-FD-DC
AD-DC-CA
DC-CE-ED
Ciclo No Dirigido:
AC-CE-EF-FD-DB-BA
 Identifique un conjunto de arcos que formen un árbol de expansión.
1. Algoritmo de la ruta más corta:
N Nodos
resueltos
conectados
con nodos
no resueltos
Nodo no
resuelto
más
cercano
conectado
Distancia
total
involucrada
n-ésimo
nodo
mas
cercano
Distancia
mínima
Última
conexión
1 O A 4 A 2 OA
2 O
A
C
B
5
4+1=5
C
B
5
5
OC
AB
3 A
B
C
D
E
E
4+7=11
4+1+4=9
5+5=10
E 9 BE
4 A
B
E
D
D
D
4+7=11
4+1+5=10
4+1+4+1=10
D
D
10
10
BD
ED
5 D
E
T
T
4+1+5+6=16
5+5+6=16
T
T
16
16
DT
ET
2. Se identificaron dos opciones como las rutas más cortas, ambas con distancia
total igual a 16
3. Ruta 1: O A B E D T distancia total: 4+1+4+1+6=16
4. Ruta 2: O A B D T distancia total: 4+1+5+6=16
5. Modelo de PL del problema de la ruta más corta:
6. Minimizar
7. Sujeto a:
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Problema 7.
El tránsito de Rusia está planificando la construcción de una línea de
sistemas de transito que conecte 7 zonas principales de la ciudad. (A, B, C, D, E,
F, G). Donde los kilómetros entre ellas se representan son un número en el arista
correspondiente. Cada kilómetro de construcción le costara al tránsito 4 millones.
El transito desea acortar la distancia de traslación entre las 7 zonas pero
asegurando no gastar demasiado del presupuesto. Es decir, desean optimizar la
construcción por kilómetro recorrido.
Esto se ilustra como:
Teniendo en cuenta las distancias entre las zonas, se puede resolver de la
siguiente manera.
AD y CE son las aristas más cortas, con peso 5, y
AD se ha elegido arbitrariamente, por tanto se
resalta.
Sin embargo, ahora es CE la arista más pequeña
que no forma ciclos, con distancia 5, por lo que se
resalta como segunda arista.
La siguiente arista, DF con distancia 6, ha sido
resaltada utilizando el mismo método.
La siguientes aristas mas pequeñas son AB y BE,
ambas con distancia 7. AB se elige arbitrariamente,
y se resalta. La arista BD se resalta en rojo, porque
formaría un ciclo ABD si se hubiera elegido.
El proceso continúa marcando las aristas, BE con
distancia 7. Muchas otras aristas se marcan en rojo
en este paso: BC (formaría el ciclo BCE), DE
(formaría el ciclo DEBA), y FE (formaría el ciclo
FEBAD).
Finalmente, el proceso termina con la arista EG de
distancia 9, y se ha encontrado el árbol de
expansión mínima.
El total de kilómetros obtenidos son 39 y el costo resultante es 156 millones.
Qué pasaría si se hubiera construido en lugar de la distancia BE, la distancia BC?
Respuesta: El costo aumentaría a 160 millones.
Problema 8.
La ciudad de Cali cuenta con un nuevo plan parcial de vivienda el cual
contará con la urbanización de más de 7 proyectos habitacionales que se ubicarán
a las afueras de la ciudad. Dado que el terreno en el que se construirá no se
encontraba hasta ahora dentro de las zonas urbanizables de la ciudad, el
acueducto municipal no cuenta con la infraestructura necesaria para satisfacer las
necesidades de servicios públicos en materia de suministro de agua. Cada uno de
los proyectos de vivienda inició la construcción de un nodo de acueducto madre, el
cual cuenta con las conexiones de las unidades de vivienda propias de cada
proyecto (es decir que cada nodo madre solo necesita estar conectado con un
ducto madre del acueducto municipal para contar con su suministro). El acueducto
municipal al ver la situación del plan parcial debe de realizar las obras
correspondientes a la instalación de ductos madres que enlacen todos los nodos
del plan con el nodo Meléndez (nodo que se encuentra con suministro de agua y
que no pertenece al plan parcial de vivienda, además es el más cercano al
mismo), la instalación de los ductos implica obras de excavación, mano de obra y
costos de los ductos mismos, por lo cual optimizar la longitud total de los enlaces
es fundamental. Las distancias existentes (dadas en kilómetros) correspondientes
a las rutas factibles capaces de enlazar los nodos del plan parcial se presentan a
continuación. Además la capacidad de bombeo del nodo Meléndez es más que
suficiente para satisfacer las necesidades de presión que necesita la red madre.
Problema planteado por, Bryan Antonio Salazar López
El acueducto municipal le contacta a usted para que mediante sus
conocimientos en teoría de redes construya una red de expansión que minimice la
longitud total de ductos y que enlace todos los nodos del plan parcial de vivienda.
PASO 0: Se definen los conjuntos iniciales C0 = {ø} que corresponde al conjunto
de nodos enlazados de forma permanente en la iteración indicada en el subíndice
y Č0 = {N = 1,2,3,4,5,6,7,8} que corresponde al conjunto de nodos pendientes por
enlazar de manera permanente en la iteración indicada en el subíndice.
PASO 1: Se debe definir de manera arbitraria el primer nodo permanente del
conjunto Č0, en este caso escogeremos el nodo 1 (puede ser cualquier otro), que
algebraicamente se representa con la letra i, se procede a actualizar los conjuntos
iniciales, por ende C1 = {i} = {1} y Č0 = {N - i} = {2,3,4,5,6,7,8}, actualizamos k por
ende ahora será igual a 2.
PASO 2: Ahora se debe seleccionar el nodo j del conjunto ČK-1 (es decir del
conjunto del paso 1) el cual presente el arco con la menor longitud y que se
encuentre enlazado con uno de los nodos de enlace permanente del conjunto Ck-1
en el cual ahora solo se encuentra el nodo 1 (es decir que se debe de encontrar
un nodo que tenga el arco de menor longitud enlazado al nodo 1).
Los arcos o ramales de color naranja representan los arcos que enlazan
el conjunto ČK-1 (es decir del conjunto del paso 1, recordemos que K en este paso
es igual a 2, por ende ČK-1= Č1) con los nodos de enlace permanente del conjunto
Ck-1 en el cual ahora solo se encuentra el nodo 1, por ende ahora solo falta
escoger el de menor longitud, que en este caso es el arco cuya longitud es 2, que
enlaza de forma permanente ahora el nodo 2.
Al actualizar los conjuntos quedan así:
C2 = {1,2} y Č2 = {3,4,5,6,7,8}
Ahora se procede a actualizar k ya que se procede a efectuar la siguiente
iteración. Ahora se seleccionará un nuevo nodo j del conjunto Č2que presente el
enlace (ramal o arco) de menor longitud con los nodos que se encuentran en el
conjunto C2.
Los arcos de color naranja representan los enlaces posibles y dado que
existe empate entre las menores longitudes se elige de manera arbitraria, en este
caso se representa nuestra elección con un arco de color verde, enlazando de
forma permanente ahora el nodo 4.
Al actualizar los conjuntos quedan así:
C3 = {1,2,4} y Č3 = {3,5,6,7,8}
Ahora se procede a actualizar k ya que se procede a efectuar la siguiente
iteración.
Lo que representan los arcos naranja y verde es ya conocido, ahora la línea
azul interrumpida irá trazando nuestro árbol de expansión final. Dado a que el arco
menor es el de longitud 3, ahora se enlazará de manera permanente el nodo 5.
Al actualizar los conjuntos quedan así:
C4 = {1,2,4,5} y Č4 = {3,6,7,8}
Ahora se procede a actualizar k ya que se procede a efectuar la siguiente
iteración.
Ahora se enlazará de manera permanente el nodo 7.
Al actualizar los conjuntos quedan así:
C5 = {1,2,4,5,7} y Č5 = {3,6,8}
Ahora se procede a actualizar k ya que se procede a efectuar la siguiente
iteración.
Ahora se enlazará de manera permanente el nodo 6.
Al actualizar los conjuntos quedan así:
C6 = {1,2,4,5,7,6} y Č6 = {3,8}
Ahora se procede a actualizar k ya que se procede a efectuar la siguiente
iteración.
Se rompen los empates de forma arbitraria, ahora se enlazará de manera
permanente el nodo 3.
Al actualizar los conjuntos quedan así:
C7 = {1,2,4,5,7,6,3} y Č7 = {8}
Ahora se procede a actualizar k ya que se procede a efectuar la última iteración.
Ahora se enlazará de manera permanente el nodo 8.
Al actualizar los conjuntos quedan así:
C8 = {1,2,4,5,7,6,3,8} = {N} y Č8 = {ø}
Por ende se ha llegado al árbol de expansión mínima
Árbol que presenta una longitud total minimizada de 21 kilómetros de ductos.
Problema 9.
Una ciudad es atravesada por una red interestatal de carreras de norte a
sur que le permite alcanzar un nivel de 15.000 vehículos/hora en el horario pico.
Debido a un programa de mantenimiento general, el cual exige cerrar dichas vías,
un grupo de ingenieros ha propuesto una red de rutas alternas para cruzar la
ciudad de norte a sur, la cual incorpora avenidas importantes.
La red propuesta es la siguiente. Incluye el número de vehículos (miles) que
pueden circular por dichas vías.
1. ¿Puede la red propuesta dar cavidad a un flujo máximo de 15.000
v/h de norte a sur?
2. ¿Cuál es el flujo máximo de vehículos que permite la red cada hora?
3. ¿Qué flujo se debe canalizar sobre cada rama?
Solución:
Norte
Sur
Solución Final
Problema 10.
Enviar gas natural desde un campo de producción a una ciudad a través de
gaseoductos.
Planteamiento de Flujo Máximo
Este planteamiento no se ajusta a la formulación estándar de programación lineal
de costo mínimo, puesto que se desconoce f y aparece simultáneamente en la
función objetivo y en el lado derecho de las restricciones.
Si se plantea así no es posible utilizar el algoritmo de programación lineal, por ello
utilizaremos el artificio de agregar un arco ficticio entre los nodos inicial y final
(x51), con ello ahora el planteamiento sería:
Problema 11.
Una empresa energética colombiana dispone de cuatro plantas de
generación para satisfacer la demanda diaria eléctrica en cuatro ciudades, Cali,
Bogotá, Medellín y Barranquilla. Las plantas 1,2,3 y 4 pueden satisfacer 80, 30, 60
y 45 millones de KW al día respectivamente. Las necesidades de las ciudades de
Cali, Bogotá, Medellín y Barranquilla son de 70, 40, 70 y 35 millones de Kw al día
respectivamente.
Los costos asociados al envío de suministro energético por cada millón de
KW entre cada planta y cada ciudad son los registrados en la siguiente tabla.
Por: Bryan Antonio Salazar López
Formule un modelo de programación lineal que permita satisfacer las necesidades
de todas las ciudades al tiempo que minimice los costos asociados al transporte.
Solución Paso A Paso
Luego esa cantidad asignada se resta a la demanda de Bogotá y a la oferta
de la "Planta 3", en un proceso muy lógico. Dado que Bogotá se queda sin
demanda esta columna desaparece, y se repite el primer proceso.
Nuevo proceso de asignación
Nuevo proceso de asignación
Nuevo proceso de asignación
Una vez finalizado el cuadro anterior nos daremos cuenta que solo quedará
una fila, por ende asignamos las unidades y se ha terminado el método.
El cuadro de las asignaciones (que debemos desarrollarlo paralelamente) queda
así:
Los costos asociados a la distribución son:
En este caso el método del costo mínimo presenta un costo total superior al
obtenido mediante Programación Lineal y el Método de Aproximación Vogel, sin
embargo comúnmente no es así, además es simple de desarrollar y tiene un mejor
rendimiento en cuanto a resultados respecto al Método de la Esquina Noroeste.
Problema 12.
Tres centrales de distribución tiene que dar electricidad a tres ciudades la
tabla de costos de transporte de electricidad es la siguiente.
Determina las variables de decisión y plantee el problema de minimización,
determinando la distribución eléctrica para cada ciudad, utilizando el método de la
esquina norte
Variables de Decisión
Problema de Minimización
Solución de Distribución: El problema no está equilibrado, se sabe que no
está equilibrado porque la suma total de los suministros no es igual a la demanda,
conociendo esto se procede a equilibrarlo, esto se hace agregando un destino
ficticio y valores cero, también se demanda la diferencia entre la demanda y el
suministro.
Esquina Norte
Se procede a saturar la fila o la columna correspondiente a la esquina norte
Solución
- Se enviaron 35 (MKwh) del origen 1 al destino 1 y el costo de envió fue de
$280
- Se enviaron 10 (MKwh) del origen 2 al destino 1 y el costo de envió fue $90
- Se enviaron 20 (MKwh) del origen 2 al destino 2 y el costo de envió fue
$240
- Se enviaron 20 (MKwh) del origen 2 al destino 3 y el costo de envió fue
$260
- Se enviaron 10 (MKwh) del origen 3 al destino 3 y el costo de envió fue
$160
- Se enviaron 30 (MKwh) del origen 3 al destino 4 y el costo de envió fue $0
Conclusiones
 La aplicación de pert-cpm deberá proporcionar un programa, especificando
las fechas de inicio y terminación de cada actividad. El diagrama de flechas
constituye el primer paso hacia el logro de esa meta. Debido a la interacción de las
diferentes actividades, la determinación de los tiempos de inicio y terminación,
requiere cálculos especiales. Estos cálculos se realizan directamente en el
diagrama de flechas usando aritmética simple. El resultado final es clasificar las
actividades de los proyectos como críticas o no críticas. Se dice que una actividad
es crítica sin una demora en su comienzo causara una demora en la fecha de
terminación del proyecto completo. Una actividad no critica es tal que el tiempo
entre su comienzo de inicio más próximo y de terminación más tardío (como lo
permita el proyecto) es más grande que su duración real. En este caso. Se dice
que la actividad no critica tiene un tiempo de holgura.
 El PERT/CPM fue diseñado para proporcionar diversos elementos útiles de
información para los administradores del proyecto. Primero, el PERT/CPM expone
la "ruta crítica" de un proyecto. Estas son las actividades que limitan la duración
del proyecto. En otras palabras, para lograr que el proyecto se realice pronto, las
actividades de la ruta crítica deben realizarse pronto. Por otra parte, si una
actividad de la ruta crítica se retarda, el proyecto como un todo se retarda en la
misma cantidad. Las actividades que no están en la ruta crítica tienen una cierta
cantidad de holgura; esto es, pueden empezarse más tarde, y permitir que el
proyecto como un todo se mantenga en programa. El PERT/CPM identifica estas
actividades y la cantidad de tiempo disponible para retardos.
 El PERT/CPM también considera los recursos necesarios para completar
las actividades. En muchos proyectos, las limitaciones en mano de obra y equipos
hacen que la programación sea difícil. El PERT/CPM identifica los instantes del
proyecto en que estas restricciones causarán problemas y de acuerdo a la
flexibilidad permitida por los tiempos de holgura de las actividades no críticas,
permite que el gerente manipule ciertas actividades para aliviar estos problemas.
 Finalmente, el PERT/CPM proporciona una herramienta para controlar y
monitorear el progreso del proyecto. Cada actividad tiene su propio papel en éste
y su importancia en la terminación del proyecto se manifiesta inmediatamente para
el director del mismo. Las actividades de la ruta crítica, permiten por consiguiente,
recibir la mayor parte de la atención, debido a que la terminación del proyecto,
depende fuertemente de ellas. Las actividades no críticas se manipularan y
remplazaran en respuesta a la disponibilidad de recursos.
BIBLIOGRAFÍA
 http://www.monografias.com/trabajos24/pert-cpm/pert-
cpm.shtml#ixzz3A1q4rmYh
 http://ingenierosindustriales.jimdo.com/herramientas-para-el-ingeniero-
industrial/investigaci%C3%B3n-de-operaciones/teor%C3%ADa-de-redes/
 http://es.slideshare.net/alvarez1285/metodo-la-esquina-
noroeste?next_slideshow=1
 Página de búsqueda de google

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Planificación de Proyectos de Investigación de Operaciones I

  • 1. 10 de Agosto del 2014 INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN BARINAS SAIA NUCLEO SAN FELIPE Integrantes: Valero América C.I. 13.984.216 Dismery Martínez C.I. 22.319.860 Carrera: Ingeniería Industrial Profesor: Mariangela Pinto Curso: Investigación de Operaciones I
  • 2. INTRODUCCIÓN La problemática de la planeación de proyectos no ha sido una problemática reciente, si no que desde tiempos pasados nuestros antepasados han enfrentado emprendimientos de gran envergadura que significaron una problemática desde el punto de la planificación. Se han logrado perfeccionar herramientas que permiten a los administradores de dichos proyectos, realizar una labor más eficiente permitiendo una óptima aplicación de los recursos en las mismas y logrando una maximización de los mismos. Si admitiéramos que la ejecución de un proyecto o elaboración se puede subdividir en planear, programar y controlar, y hablando de manera clásica, podemos considerar las técnicas PERT o Programa de Evaluación y Revisión Técnica y el CPM o Método del Camino Crítico, que son los más usuales para un primer cometido. En general estas técnicas resultan útiles para una gran variedad de proyectos que contemplen la investigación y desarrollo de nuevos productos y procesos, la Construcción de plantas, edificios, y carreteras, el diseño de equipo grande y complejo, el diseño e instalación de sistemas nuevos, el diseño y control de epidemias, y otras múltiples aplicaciones en las cuales se requiera una planificación adecuada. Por tanto, en los proyectos como estos, los administradores deben programas, coordinar las diversas tareas o actividades a desarrollar un proyecto, las cuales no necesariamente son secuenciales, y aun en este caso estas actividades son interdependientes, aunque si bien es cierto que, algunas actividades en paralelo que originan una tercera.
  • 3. ANTECEDENTES Dos son los orígenes del método del camino crítico: el método PERT, desarrollo por la Armada de los Estados Unidos de América, en 1957, para controlar los tiempos de ejecución de las diversas actividades integrantes de los proyectos espaciales, por la necesidad de terminar cada una de ellas dentro de los intervalos de tiempo disponibles. Fue utilizado originalmente por el control de tiempos del proyecto Polaris y actualmente se utiliza en todo el programa espacial. El método CPM, el segundo origen del método actual, fue desarrollado también en 1957 en los Estados Unidos de América, por un centro de investigación de operaciones para la firma Dupont y Remington Rand, buscando el control y la optimización de los costos de operación mediante la planeación adecuada de las actividades componentes del proyecto. Ambos métodos aportaron los elementos administrativos necesarios para formar el método del camino crítico actual, utilizando el control de los tiempos de ejecución y los costos de operación, para buscar que el proyecto total sea ejecutado en el menor tiempo y al menor costo posible. DEFINICIÓN El método del camino crítico es un proceso administrativo de planeación, programación, ejecución y control de todas y cada una de las actividades componentes de un proyecto que debe desarrollarse dentro de un tiempo crítico y al costo óptimo. USOS El campo de acción de este método es muy amplio, dada su gran flexibilidad y adaptabilidad a cualquier proyecto grande o pequeño. Para obtener los mejores resultados debe aplicarse a los proyectos que posean las siguientes características: a. Que el proyecto sea único, no repetitivo, en algunas partes o en su totalidad. b. Que se deba ejecutar todo el proyecto o parte de el, en un tiempo mínimo, sin variaciones, es decir, en tiempo crítico. c. Que se desee el costo de operación más bajo posible dentro de un tiempo disponible.
  • 4. Dentro del ámbito aplicación, el método se ha estado usando para la planeación y control de diversas actividades, tales como construcción de presas, apertura de caminos, pavimentación, construcción de casas y edificios, reparación de barcos, investigación de mercados, movimientos de colonización, estudios económicos regionales, auditorías, planeación de carreras universitarias, distribución de tiempos de salas de operaciones, ampliaciones de fábrica, planeación de itinerarios para cobranzas, planes de venta, censos de población, entre otros. DIFERENCIAS ENTRE PERT Y CPM La principal diferencia entre PERT y CPM es la manera en que se realizan los estimados de tiempo. El PERT supone que el tiempo para realizar cada una de las actividades es una variable aleatoria descrita por una distribución de probabilidad. El CPM por otra parte, infiere que los tiempos de las actividades se conocen en forma determinísticas y se pueden variar cambiando el nivel de recursos utilizados. La distribución de tiempo que supone el PERT para una actividad es una distribución beta. La distribución para cualquier actividad se define por tres estimados: (1) el estimado de tiempo más probable, m; (2) el estimado de tiempo más optimista, a; y (3) el estimado de tiempo más pesimista, b. La forma de la distribución se muestra en la siguiente Figura. E1 tiempo más probable es el tiempo requerido para completar la actividad bajo condiciones normales. Los tiempos optimistas y pesimistas proporcionan una medida de la incertidumbre inherente en la actividad, incluyendo desperfectos en el equipo, disponibilidad de mano de obra, retardo en los materiales y otros factores. Con la distribución definida, la media (esperada) y la desviación estándar, respectivamente, del tiempo de la actividad para la actividad Z puede calcularse por medio de las fórmulas de aproximación. El tiempo esperado de finalización de un proyecto es la suma de todos los tiempos esperados de las actividades sobre la ruta crítica. De modo similar, suponiendo que las distribuciones de los tiempos de las actividades son independientes (realísticamente, una suposición fuertemente cuestionable), la
  • 5. varianza del proyecto es la suma de las varianzas de las actividades en la ruta crítica. Estas propiedades se demostrarán posteriormente. En CPM solamente se requiere un estimado de tiempo. Todos los cálculos se hacen con la suposición de que los tiempos de actividad se conocen. A medida que el proyecto avanza, estos estimados se utilizan para controlar y monitorear el progreso. Si ocurre algún retardo en el proyecto, se hacen esfuerzos por lograr que el proyecto quede de nuevo en programa cambiando la asignación de recursos. Podremos resumir las diferencias de los métodos que se basan en la manera en que se realizan los estimativos de tiempo. PERT  Probabilístico.  Considera que la variable de tiempo es una variable desconocida de la cual solo se tienen datos estimativos.  El tiempo esperado de finalización de un proyecto es la suma de todos los tiempos esperados de las actividades sobre la ruta crítica.  Suponiendo que las distribuciones de los tiempos de las actividades son independientes, (una suposición fuertemente cuestionable), la varianza del proyecto es la suma de las varianzas de las actividades en la ruta crítica.  Considera tres estimativos de tiempos: el más probable, tiempo optimista, tiempo pesimista. CPM  Determinístico. Ya que considera que los tiempos de las actividades se conocen y se pueden variar cambiando el nivel de recursos utilizados.  A medida que el proyecto avanza, estos estimados se utilizan para controlar y monitorear el progreso. Si ocurre algún retardo en el proyecto,  se hacen esfuerzos por lograr que el proyecto quede de nuevo en programa cambiando la asignación de recursos.  Considera que las actividades son continuas e interdependientes, siguen un orden cronológico y ofrece parámetros del momento oportuno del inicio de la actividad.  Considera tiempos normales y acelerados de una determinada actividad, según la cantidad de recursos aplicados en la misma.
  • 6. VENTAJAS DE PERT Y CPM  Enseña una disciplina lógica para planificar y organizar un programa detallado de largo alcance.  Proporciona una metodología Standard de comunicar los planes del proyecto mediante un cuadro de tres dimensiones (tiempo, personal; costo).  Identifica los elementos (segmentos) más críticos del plan, en que problemas potenciales puedan perjudicar el cumplimiento del programa propuesto.  Ofrece la posibilidad de simular los efectos de las decisiones alternativas o situaciones imprevistas y una oportunidad para estudiar sus consecuencias en relación a los plazos de cumplimiento de los programas.  Aporta la probabilidad de cumplir exitosamente los plazos propuestos.  En otras palabras: CPM es un sistema dinámico, que se mueve con el progreso del proyecto, reflejando en cualquier momento el STATUS presente del plan de acción. METODOLOGÍA El Método del Camino Critico consta de dos ciclos: 1. Planeación y Programación. 1.1.- Definición del proyecto 1.2.- Lista de Actividades 1.3.- Matriz de Secuencias 1.4.- Matriz de Tiempos 1.5.- Red de Actividades 1.6.- Costos y pendientes 1.7.- Compresión de la red 1.8.- Limitaciones de tiempo, de recursos y económicos 1.9.- Matriz de elasticidad 1.10.- Probabilidad de retraso 2. Ejecución y Control. 2.1.- Aprobación del proyecto 2.2.- Ordenes de trabajo 2.3.- Gráficas de control 2.4.- Reportes y análisis de los avances 2.5.- Toma de decisiones y ajustes
  • 7. Definición del Proyecto En toda actividad a realizar se requieren conocimientos precisos y claros de lo que se va a ejecutar, de su finalidad, viabilidad, elementos disponibles, capacidad financiera, etc. Esta etapa aunque esencial para la ejecución del proyecto no forma parte del método. Es una etapa previa que se debe desarrollar separadamente y para la cual también puede utilizarse el Método del Camino Critico. Es una investigación de objetivos, métodos y elementos viables y disponibles. Lista de Actividades Es la relación de actividades físicas o mentales que forman procesos interrelacionados en un proyecto total. En general esta información es obtenida de las personas que intervendrán en la ejecución del proyecto, de acuerdo con la asignación de responsabilidades y nombramientos realizados en la Definición del Proyecto. Las actividades pueden ser físicas o mentales, como construcciones, tramites, estudios, inspecciones, dibujos, etc. En términos generales, se considera Actividad a la serie de operaciones realizadas por una persona o grupo de personas en forma continua, sin interrupciones, con tiempos determinables de iniciación y terminación. Esta lista de actividades sirve de base a las personas responsables de cada proceso para que elaboren sus presupuestos de ejecución. Ejemplo de Realización de Proyecto Jefes de Mantenimiento y Producción. 1. Elaboración del proyecto parcial de ampliación. 2. Calculo del costo y preparación de presupuestos. 3. Aprobación del proyecto. 4. Desempaque de las maquinas nuevas. 5. Colocación de las maquinas viejas y nuevas. 6. Instalación de las maquinas. 7. Pruebas generales. 8. Arranque general. 9. Revisión y limpieza de máquinas viejas. 10. Pintura de máquinas viejas.
  • 8. 11. Pintura y limpieza del edificio. Ingeniero Electricista 1. Elaboración del proyecto eléctrico. 2. Calculo de los costos y presupuestos. 3. Aprobación del proyecto. 4. Instalación de un transformador nuevo. 5. Instalación de nuevo alumbrado. 6. Instalación de interruptores y arrancadores. Ingeniero Contratista 1. Elaboración del proyecto de obra muerta. 2. Cálculo de los costos y presupuestos. 3. Aprobación del proyecto. 4. Cimentación de las máquinas. 4. Pisos nuevos. 5. Colocación de ventanas nuevas. Esta es una lista de los responsables en un proyecto de ampliación de una fábrica. Matriz de Secuencias Existen dos procedimientos para conocer la secuencia de las actividades: a.- Por antecedentes Por antecedentes, se les preguntará a los responsables de los procesos cuales actividades deben quedar terminadas para ejecutar cada una de las que aparecen en la lista. Debe tenerse especial cuidado que todas y cada una de las actividades tenga por lo menos una antecedente excepto en el caso de ser actividades iniciales, en cuyo caso su antecedente será cero (0). b.- Por secuencias En el segundo procedimiento se preguntara a los responsables de la ejecución, cuales actividades deben hacerse al terminar cada una de las que aparecen en la lista. Para este efecto debemos presentar la matriz de secuencias iniciando con la actividad cero (0) que servirá para indicar solamente el punto de
  • 9. partida de las demás. La información debe tomarse una por una de las actividades listadas, sin pasar por alto ninguna de ellas. En la columna de "anotaciones" el programador hara todas las indicaciones que le ayuden a aclarar situaciones de secuencias y presentación de la red. Estas anotaciones se hacen a discreción, ya que esta matriz es solamente un papel de trabajo. Si se hace una matriz de antecedentes es necesario hacer después una matriz de secuencias, pues es ésta última la que se utiliza para dibujar la red. Esta matriz no es definitiva, porque generalmente se hacen ajustes posteriores en relación con la existencia y disponibilidades de materiales, mano de obra y otras limitaciones de ejecución. Matriz de Tiempos En el estudio de tiempos se requieren tres cantidades estimadas por los responsables de los procesos: El tiempo medio (M), el tiempo óptimo (o) y el tiempo pésimo (p). El tiempo medio (M) es el tiempo normal que se necesita para la ejecución de las actividades, basado en la experiencia personal del informador. El tiempo óptimo (o) es el que representa el tiempo mínimo posible sin importar el costo o cuantía de elementos materiales y humanos que se requieran; es simplemente la posibilidad física de realizar la actividad en el menor tiempo. El tiempo pésimo (p) es un tiempo excepcionalmente grande que pudiera presentarse ocasionalmente como consecuencia de accidentes, falta de suministros, retardos involuntarios, causas no previstas, etc. Debe contarse sólo el tiempo en que se ponga remedio al problema presentado y no debe contar el tiempo ocioso. Se puede medir el tiempo en minutos, horas, días, semanas, meses y años, con la condición de que se tenga la misma medida para todo el proyecto. Los tiempos anteriores servirán para promediarlos mediante la fórmula PERT obteniendo un tiempo resultante llamado estándar (t) que recibe la influencia del óptimo y del pésimo a la vez. Esto es, tiempo estándar igual al tiempo optimo, más cuatro veces el tiempo medio, más el tiempo pésimo, y esta suma dividida entre seis (6). Esta fórmula está calculada para darle al tiempo medio una proporción mayor que los tiempos óptimo y pésimo que influyen. Esta proporción es de cuatro (4) a seis(6).
  • 10. Tanto la matriz de secuencias como la matriz de tiempos se reúnen en una sola llamada matriz de información, que sirve para construir la red medida. Red de Actividades Se llama red la representación gráfica de las actividades que muestran sus eventos, secuencias, interrelaciones y el camino crítico. No solamente se llama camino crítico al método sino también a la serie de actividades contadas desde la iniciación del proyecto hasta su terminación, que no tienen flexibilidad en su tiempo de ejecución, por lo que cualquier retraso que sufriera alguna de las actividades de la serie provocaría un retraso en todo el proyecto. Desde otro punto de vista, camino critico es la serie de actividades que indica la duración total del proyecto. Cada una de las actividades se representa por una flecha que empieza en un evento y termina en otro. Se llama evento al momento de iniciación o terminación de una actividad. Se determina en un tiempo variable entre el más temprano y el más tardío posible, de iniciación o de terminación. A los eventos se les conoce también con los nombres de nodos. Evento Evento I j El evento inicial se llama i y el evento final se denomina j. El evento final de una actividad será el evento inicial de la actividad siguiente. Las flechas no son vectores, escalares ni representan medida alguna. No interesa la forma de las flechas, ya que se dibujarán de acuerdo con las necesidades y comodidad de presentación de la red. Pueden ser horizontales, verticales, ascendentes, descendentes curvas, rectas, quebradas, etc.
  • 11. En los casos en que haya necesidad de indicar que una actividad tiene una interrelación o continuación con otra se dibujará entre ambas una línea punteada, llamada liga, que tiene una duración de cero. La liga puede representar en algunas ocasiones un tiempo de espera para poder iniciar la actividad siguiente. Varias actividades pueden terminar en un evento o partir de un mismo evento. (a) Incorrecto, (b) Correcto. Al construir la red, debe evitarse lo siguiente: 1. Dos actividades que parten de un mismo evento y llegan a un mismo evento. Esto produce confusión de tiempo y de continuidad. Debe abrirse el evento inicial o el evento final en dos eventos y unirlos con una liga. 2. Partir una actividad de una parte intermedia de otra actividad. Toda actividad debe empezar invariablemente en un evento y terminar en otro. Cuando se presenta este caso, a la actividad base o inicial se le divide en eventos basándose en porcentajes y se derivan de ellos las actividades secundadas.
  • 12. (a) Incorrecto, (b) Correcto. 3. Dejar eventos sueltos al terminar la red. Todos ellos deben relacionarse con el evento inicial o con el evento final. LIMITACIONES DEL CPM El CPM fue desarrollado para el complejo pero los proyectos bastante rutinarios con incertidumbre mínima en los tiempos de la terminación del proyecto. Para menos proyectos de la rutina hay más incertidumbre en los tiempos de la terminación, y límites de esta incertidumbre la utilidad del modelo determinista del CPM. Una alternativa al CPM es el modelo del planeamiento del proyecto del PERT, que permite que una gama de duraciones sea especificada para cada actividad. METODO PERT (Programa de Evaluación y Revisión Técnica) En CPM se asume que la duración de cada actividad es conocida con certeza. Claramente, en muchas ocasiones este supuesto no es valido. PERT intenta corregir este error suponiendo que la duración de cada actividad es una variable aleatoria. Para cada activad, se requiere estimar las siguientes cantidades: a = Tiempo Optimista. Duración de la actividad bajo las condiciones más favorables
  • 13. b = Tiempo Pesimista. Duración de la actividad bajo las condiciones más desfavorables m = Tiempo Normal. El valor más probable de la duración de la actividad. La forma de la distribución se muestra en la siguiente Figura. 6 tiempo más probable es el tiempo requerido para completar la actividad bajo condiciones normales. Los tiempos optimistas y pesimistas proporcionan una medida de la incertidumbre inherente en la actividad, incluyendo desperfectos en el equipo, disponibilidad de mano de obra, retardo en los materiales y otros factores. Con la distribución definida, la media (esperada) y la desviación estándar, respectivamente, del tiempo de la actividad para la actividad Z puede calcularse por medio de las fórmulas de aproximación. El tiempo esperado de finalización de un proyecto es la suma de todos los tiempos esperados de las actividades sobre la ruta crítica. De modo similar, suponiendo que las distribuciones de los tiempos de las actividades son independientes (realísticamente, una suposición fuertemente cuestionable), la varianza del proyecto es la suma de las varianzas de las actividades en la ruta crítica. PASOS EN EL PROCESO DE PLANEAMIENTO DEL PERT 1. El planeamiento del PERT implica los pasos siguientes: 2. Identifique las actividades y duración específica, 3. determine la secuencia apropiada de las actividades, 4. construya un diagrama de red, 5. determine el tiempo requerido para cada actividad, 6. determine la trayectoria critica, 7. Ponga al día la carta del PERT según como progresa el proyecto. IDENTIFIQUE LAS ACTIVIDADES Y LOS PRECEDENTES Las actividades son las tareas requeridas para terminar el proyecto. Los precedentes son los acontecimientos que marcan el principio y el final de una o más actividades. Es provechoso enumerar las tareas en una tabla que en pasos más últimos se pueda ampliar para incluir la información sobre secuencia y duración.
  • 14. DETERMINE LA SECUENCIA DE LA ACTIVIDAD Este paso se puede combinar con el paso de la identificación de la actividad puesto que la secuencia de la actividad es evidente para algunas tareas. Otras tareas pueden requerir más análisis para determinar el orden exacto en la cual deben ser realizadas CONSTRUYA EL DIAGRAMA DE RED Usando la información de la secuencia de la actividad, un diagrama de la red se puede dibujar demostrando la secuencia de actividades seriales y paralelas. TIEMPOS DE ACTIVIDAD DE ESTIMACION Para cada activad, se requiere estimar las siguientes cantidades: a = Tiempo Optimista. El que representa el tiempo mínimo posible sin importar el costo o cuantía de elementos materiales y humanos que se requieran; es simplemente la posibilidad física de realizar la actividad en el menor tiempo b = Tiempo Pesimista. Es un tiempo excepcionalmente grande que pudiera presentarse ocasionalmente como consecuencia de accidentes, falta de suministros, retardos involuntarios, causas no previstas, etc. m = Tiempo Normal. El valor más probable de la duración de la actividad, basado en la experiencia personal del informador Si Tij es la variable aleatoria asociada a la duración de la actividad (i; j), PERT asume que Tij sigue una distribución Beta. Sin entrar en mayores detalles de esta distribución, se puede demostrar que el valor esperado y la varianza de la variable aleatoria Tij quedan definidas por: En PERT se asume además que la duración de las actividades es independiente. Por lo tanto, el valor esperado y la varianza de una ruta pueden ser estimadas según: = Duración esperada de la ruta
  • 15. = Variación de la duración de la ruta DETERMINE LA TRAYECTORIA CRÍTICA La trayectoria crítica es determinada agregando los tiempos para las actividades en cada secuencia y determinando la trayectoria más larga del proyecto. La trayectoria crítica determina el tiempo total del calendario requerido para el proyecto. Si las actividades fuera de la trayectoria cítrica aceleran o retrasaron el tiempo (dentro de los límites), entonces el tiempo total de proyecto no varía, la cantidad del tiempo que una actividad no critica de la trayectoria sin alterar la duración del proyecto se denomina como tiempo flojo. Si la trayectoria crítica del proyecto no resulta obvia, entonces puede ser provechoso determinar las cuatro cantidades siguientes para cada actividad:  ES, Principio temprano.  EF, principio tardío.  LS, terminación temprana.  LF, terminación tardía. Se calculan estos tiempos usando la época prevista para las actividades relevantes. Los tiempos más tempranos del comienzo y del final de cada actividad son determinados trabajando adelante a través de la red y determinando el tiempo más temprano en el cual una actividad puede comenzar y acabar a considerar sus actividades del precursor. Los tiempos más últimos del comienzo y del final son los tiempos más últimos que una actividad puede comenzar y acabar sin variar el proyecto. El LS y el LF son encontrados trabajando al revés a través de la red. La diferencia en el final más último y más temprano de cada actividad es holgura de esa actividad. La trayectoria crítica entonces es la trayectoria a través de la red en la cual ningunas de las actividades tienen holgura. La variación en el tiempo de la terminación del proyecto puede ser calculada sumando las variaciones en los tiempos de la terminación de las actividades en la trayectoria crítica. Dado esta variación, una puede calcular la probabilidad que el proyecto será terminado por cierta fecha si se asume que una distribución normal de la probabilidad para la trayectoria crítica. Sea CP la variable aleatoria asociada a la duración total de las actividades de la ruta crítica determinadas mediante CPM. PERT asume que la ruta crítica encontrada a través de CPM contiene suficientes actividades para emplear el Teorema Central del Límite y concluir que CP se distribuye normalmente.
  • 16. Puesto que la trayectoria crítica determina la fecha de la terminación del proyecto, el proyecto puede ser acelerado agregando los recursos requeridos para disminuir la época para las actividades en la trayectoria crítica. LA ACTUALIZACIÓN SEGÚN COMO EL PROYECTO PROGRESA Haga los ajustes en la carta del PERT como progresa el proyecto. Mientras que el proyecto revela, los tiempos estimados se pueden sustituir por épocas reales. En casos donde hay retrasa, los recursos adicionales puede ser necesario permanecer en horario y la carta del PERT se puede modificar para reflejar la nueva situación. VENTAJAS DEL PERT El PERT es útil porque proporciona la información siguiente:  Tiempo previsto de la terminación del proyecto.  Probabilidad de la terminación antes de una fecha especificada.  Las actividades de la trayectoria crítica que afectan directamente el tiempo de la terminación.  Las actividades que tienen tiempo flojo y que pueden prestar recursos a las actividades de la trayectoria crítica.  Fechas del comienzo y del extremo de la actividad. LIMITACIONES Los siguientes son algunas de las debilidades del PERT:  Las estimaciones del tiempo de la actividad son algo subjetivas y dependen del juicio. En casos donde hay poca experiencia en la ejecución de una actividad, los números pueden ser solamente una conjetura. En otros casos, si la persona o el grupo que realiza la actividad estiman el tiempo puede haber diagonal en la estimación.  Incluso si bien-se estiman los tiempos de la actividad, el PERT asume una distribución beta para éstos las estimaciones del tiempo, pero la distribución real puede ser diferente.  Incluso si la asunción beta de la distribución sostiene, el PERT asume que la distribución de la probabilidad del tiempo de la terminación del proyecto es igual que el de la trayectoria crítica. Porque otras trayectorias pueden convertirse en la trayectoria crítica si se retrasan sus actividades asociadas, el PERT subestima constantemente el tiempo previsto de la terminación del proyecto.
  • 17. PROBLEMAS DE PERT CPM Problema 1. Encuentre la ruta crítica en la red que se muestra a continuación, considerando que la duración (en meses) que se indica en cada actividad es determinística. La ruta crítica la componen los eventos n1, n4, n5 junto con las actividades a14 y a45. La duración total del proyecto es 20 meses. Si por ejemplo a14 se retrasa un mes, el proyecto se terminara en 21 meses, en vez de los 20 planeados. Solución Procedemos conforme al algoritmo del método PERT: 1. Estimamos los tiempos esperados para cada actividad. Por simplicidad a la tabla anterior le adicionamos una columna para anotar estos tiempos:
  • 18. 2. Construimos la red de proyectos, como aprendimos cuando estudiamos la unidad 2. 3. Realizamos los “cálculos hacia delante”, es decir, calculamos el tiempo de inicio más próximo de cada evento, usando, donde la actividad precede al evento j y . 4. Ahora hay que efectuar los “cálculos hacia atrás”, es decir, obtenemos iniciando en el último nodo. Para esto empleamos donde la actividad es la que sigue al nodo i y tomamos
  • 19. 4. Ahora hay que efectuar los “cálculos hacia atrás”, es decir, obtenemos iniciando en el último nodo. Para esto empleamos donde la actividad es la que sigue al nodo i y tomamos 5. Calcula el tiempo de terminación próximo de cada actividad, que se denota con mediante la fórmula
  • 20. 6. Obtén la holgura total de cada actividad, con 7. La ruta crítica consta de las actividades que tienen holgura cero, por tanto, en este caso, la ruta crítica está formada por las actividades A, C, D, E, F y G. 8. Calculamos la varianza y la esperanza del tiempo de terminación, para lo cual necesitamos la varianza de cada una de las actividades de la ruta crítica. a) Varianza
  • 21. :
  • 22. Problema 2. Consideremos el proyecto utilizado para ejemplificar la metodología CPM. Sin embargo, asumiremos distintos escenarios de ocurrencia asociados al tiempo necesario para completar cada actividad, los que se resumen en la siguiente tabla: Tiempo (Semanas) Actividad Predecesor a m b A - 4 6 8 B - 2 8 12 C A,B 8 12 16 D C 1 4 7 E C 4 6 8 F D,E 10 15 20 G E 6 12 18 H F,G 7 8 9 El primer paso consiste en calcular el tiempo esperado (te) asociado a cada actividad, utilizando la fórmula presentada anteriormente: Actividad te A 6 B 8 C 12 D 4 E 6 F 15 G 12 H 8 Notar que en este caso m = te para cada actividad, lo cual no tiene que ser necesario. Lo importante es tener en cuenta la metodología a utilizar. Luego, una vez obtenido el tiempo esperado (te) para cada actividad se procede a calcular la duración del proyecto utilizando un procedimiento similar a CPM. Los resultados se resumen en el siguiente diagrama:
  • 23. La ruta crítica (única) está conformada por las actividades B-C-E-F-H con una duración total de 49 semanas. Posteriormente se calcula la varianza para cada actividad (aun cuando en estricto rigor sólo es necesario para las actividades críticas, es decir, con holgura igual a cero), de modo de obtener finalmente la varianza (y desviación estándar) de la ruta crítica. Actividad Predecesor a m b te Desv. Est Varianza Ruta Crítica A - 4 6 8 6 0,67 0,44 B - 2 8 12 8 1,67 2,78 SI C A,B 8 12 16 12 1,33 1,78 SI D C 1 4 7 4 1,00 1,00 E C 4 6 8 6 0,67 0,44 SI F D,E 10 15 20 15 1,67 2,78 SI G E 6 12 18 12 2,00 4,00 H F,G 7 8 9 8 0,33 0,11 SI Varianza RC 7,89 Desv. Est RC 2,81
  • 24. Con esta información podemos responder a preguntas como ¿Cuál es la probabilidad de completar el proyecto en 52 semanas o menos?. Básicamente esto consiste en determinar el porcentaje del área acumulada para una distribución normal para determinado valor de Z. P[Tp<=52]=P[Z<=(52-49)/2,81]=P[Z<=1,07]=85,77% En conclusión, la probabilidad de completar el proyecto en 52 semanas o menos es de un 85,77%. Problema 3 Problema de Transporte Considere el siguiente problema de limpieza de nieve: la ciudad está dividida en comunas. Después de una tormenta de nieve, se debe sacar la nieve y botarla en un lugar conveniente. En Helsinki (la ciudad del problema), esos lugares son grandes esplanadas con un sistema de secado artificial. Cada una de esos "destinos" tiene una capacidad. El objetivo es minimizar la distancia recorrida para transportar la nieve. Este problema es un ejemplo de un problema de transporte. En tales problemas, existe un conjunto de nodos llamados fuentes y un conjunto de nodos llamados destinos. Todos los arcos van desde el origen al destino. Existe un costo unitario (por unidad) asociado a cada arco. Cada fuente tiene un concepto de abastecimiento y cada destino maneja el concepto de demanda. Se asume que la cantidad total a abastecer es exactamente igual a la cantidad demandada. Para el problema de la nieve la red puede ser como se muestra en la figura 1.4.
  • 25. Figura 1.4:Red de Transporte de Nieve Un problema que corresponde al modelo de transporte puede ser el asignar clientes a un negocio para poder satisfacer las demandas. En tal caso los almacenes son las fuentes, los clientes son los destinos y los costos representan los costos de transporte por unidad. Problema 4 Uno de los principales productos de la Compañía P&T son los duraznos en conserva. Los duraznos son preparados en 3 enlatadoras (Washington, Oregon y Minnesota) y luego se despachan en camiones para distribuirlos en tres supermercados en California, Utah, South Dakota, Nuevo México. Debido a que los costos de transporte han aumentado, la administración ha decidido hacer un estudio sobre ellos. Para la próxima estación se ha estimado el número de tarros de conserva generado en cada enlatadora, y la cantidad que requerirá cada almacén para satisfacer a sus clientes. Los costos de trasnporte desde la enlatadora a los almacenes se resume en la siguiente tabla.
  • 26. Veamos cuál sería el modelo de programación lineal para este problema. Sea tex2html_wrap_inline442 el número de camiones cargados que van desde la enlatadora i al almacén j, el problema sería: Este es un ejemplo de modelo de transporte. Este problema tiene una estructura interesante. Todos los coeficientes son 1 y cada variable aparece exactamente en 2 restricciones. Es esta estructura que hace que el algoritmo simplex sea extremadamente eficiente al resolverlo. ¿Qué define a un modelo de transporte?. En general el modelo de transporte tiene que ver con distribuir desde un grupo de centros de abastecimiento, llamados fuentes a un grupo de centros de recepción denominados destinos para minimizar el costo total. En general, la fuente i tiene una capacidad para abastecer de tex2html_wrap_inline472 unidades, y el destino j tiene una demanda para tex2html_wrap_inline476 unidades. El costo de la distribución de los items desde la fuente al destino es proporcional al número de unidades. Esta información puede expresarse de una manera apropiada a través de una tabla como en el ejemplo. Se supondrá de una manera general que la oferta es igual a la demanda total. Si esto no fuese verdad para un problema particular, se podrán crear fuentes o destinos dummy para que esta condición se cumpla. Esto se denomina problema de transporte balanceado. Estos centros dummy pueden tener costos de distribución cero. Supongamos que la enlatadora 3 puede llenar sólo 75 camiones. Asi la cantidad "ofrecida" es ahora 25 unidades menor. Un nodo de oferta dummy se crea para balancear el problema, y el costo de la oferta dummy podría ser cero o representar el costo de NO-satisfacer la demanda.
  • 27. El costo de transporte tiene varias propiedades interesantes:  Factibilidad. El problema tiene una solución factible del momento que la oferta iguala a la demanda  Integralidad. Si las ofertas y las demandas son enteras, cada solución básica (incluyendo el óptimo) será entera. De esta manera no es necesario resolverlo por programación lineal entera. Cabe hacer notar que no significa que cada destino será abastecido por exactamente un origen!. En el ejemplo, una solución básica podría ser llenar 20 camiones desde la enlatadora 1 para enviarlos al negocio 2 y los 55 restantes al almacén 4, 80 desde la enlatadora 2 al almacén 1 y 45 al almacén 2. Finalmente 70 desde la enlatadora 3 al almacén 3 y 30 al almacén 4. La formulación de este problema de programación lineal tiene 7 restricciones además de la no-negatividad, y una solución básica tiene sólo 6 variables básicas. Esto se debe a que las restricciones son linealmente dependientes: La suma de las primeras tres restricciones es igual a la suma de la cuarta restricción. En consecuencia, la región factible definida por las restricciones será la misma si nosotros mantenemos sólo 6 de ellas. En general, una solución básica de un problema de transporte tendrá un número de variables básicas igual al número de orígenes más el número de destinos menos uno. Problema 5 Considere la siguiente red dirigida.  Encuentre una trayectoria dirigida del nodo A al nodo F y después identifique otras tres trayectorias no dirigidas del nodo A al F. Trayectoria Dirigida de A a F: A D C E F Trayectorias No Dirigidas de A a F: A C E F A D F A B D F  Encuentre tres ciclos dirigidos, después identifique un ciclo no dirigido que incluya todos los nodos. Ciclos Dirigidos: CE-EF-FD-DC AD-DC-CA DC-CE-ED Ciclo No Dirigido:
  • 28. AC-CE-EF-FD-DB-BA  Identifique un conjunto de arcos que formen un árbol de expansión. 1. Algoritmo de la ruta más corta: N Nodos resueltos conectados con nodos no resueltos Nodo no resuelto más cercano conectado Distancia total involucrada n-ésimo nodo mas cercano Distancia mínima Última conexión 1 O A 4 A 2 OA 2 O A C B 5 4+1=5 C B 5 5 OC AB 3 A B C D E E 4+7=11 4+1+4=9 5+5=10 E 9 BE 4 A B E D D D 4+7=11 4+1+5=10 4+1+4+1=10 D D 10 10 BD ED 5 D E T T 4+1+5+6=16 5+5+6=16 T T 16 16 DT ET 2. Se identificaron dos opciones como las rutas más cortas, ambas con distancia total igual a 16 3. Ruta 1: O A B E D T distancia total: 4+1+4+1+6=16 4. Ruta 2: O A B D T distancia total: 4+1+5+6=16 5. Modelo de PL del problema de la ruta más corta: 6. Minimizar 7. Sujeto a: 8. 9. 10. 11. 12.
  • 29. 13. 14. 15. Problema 7. El tránsito de Rusia está planificando la construcción de una línea de sistemas de transito que conecte 7 zonas principales de la ciudad. (A, B, C, D, E, F, G). Donde los kilómetros entre ellas se representan son un número en el arista correspondiente. Cada kilómetro de construcción le costara al tránsito 4 millones. El transito desea acortar la distancia de traslación entre las 7 zonas pero asegurando no gastar demasiado del presupuesto. Es decir, desean optimizar la construcción por kilómetro recorrido. Esto se ilustra como: Teniendo en cuenta las distancias entre las zonas, se puede resolver de la siguiente manera.
  • 30. AD y CE son las aristas más cortas, con peso 5, y AD se ha elegido arbitrariamente, por tanto se resalta. Sin embargo, ahora es CE la arista más pequeña que no forma ciclos, con distancia 5, por lo que se resalta como segunda arista. La siguiente arista, DF con distancia 6, ha sido resaltada utilizando el mismo método. La siguientes aristas mas pequeñas son AB y BE, ambas con distancia 7. AB se elige arbitrariamente, y se resalta. La arista BD se resalta en rojo, porque formaría un ciclo ABD si se hubiera elegido.
  • 31. El proceso continúa marcando las aristas, BE con distancia 7. Muchas otras aristas se marcan en rojo en este paso: BC (formaría el ciclo BCE), DE (formaría el ciclo DEBA), y FE (formaría el ciclo FEBAD). Finalmente, el proceso termina con la arista EG de distancia 9, y se ha encontrado el árbol de expansión mínima. El total de kilómetros obtenidos son 39 y el costo resultante es 156 millones. Qué pasaría si se hubiera construido en lugar de la distancia BE, la distancia BC? Respuesta: El costo aumentaría a 160 millones. Problema 8. La ciudad de Cali cuenta con un nuevo plan parcial de vivienda el cual contará con la urbanización de más de 7 proyectos habitacionales que se ubicarán a las afueras de la ciudad. Dado que el terreno en el que se construirá no se encontraba hasta ahora dentro de las zonas urbanizables de la ciudad, el acueducto municipal no cuenta con la infraestructura necesaria para satisfacer las necesidades de servicios públicos en materia de suministro de agua. Cada uno de los proyectos de vivienda inició la construcción de un nodo de acueducto madre, el cual cuenta con las conexiones de las unidades de vivienda propias de cada proyecto (es decir que cada nodo madre solo necesita estar conectado con un ducto madre del acueducto municipal para contar con su suministro). El acueducto municipal al ver la situación del plan parcial debe de realizar las obras correspondientes a la instalación de ductos madres que enlacen todos los nodos del plan con el nodo Meléndez (nodo que se encuentra con suministro de agua y que no pertenece al plan parcial de vivienda, además es el más cercano al mismo), la instalación de los ductos implica obras de excavación, mano de obra y
  • 32. costos de los ductos mismos, por lo cual optimizar la longitud total de los enlaces es fundamental. Las distancias existentes (dadas en kilómetros) correspondientes a las rutas factibles capaces de enlazar los nodos del plan parcial se presentan a continuación. Además la capacidad de bombeo del nodo Meléndez es más que suficiente para satisfacer las necesidades de presión que necesita la red madre. Problema planteado por, Bryan Antonio Salazar López El acueducto municipal le contacta a usted para que mediante sus conocimientos en teoría de redes construya una red de expansión que minimice la longitud total de ductos y que enlace todos los nodos del plan parcial de vivienda. PASO 0: Se definen los conjuntos iniciales C0 = {ø} que corresponde al conjunto de nodos enlazados de forma permanente en la iteración indicada en el subíndice y Č0 = {N = 1,2,3,4,5,6,7,8} que corresponde al conjunto de nodos pendientes por enlazar de manera permanente en la iteración indicada en el subíndice. PASO 1: Se debe definir de manera arbitraria el primer nodo permanente del conjunto Č0, en este caso escogeremos el nodo 1 (puede ser cualquier otro), que algebraicamente se representa con la letra i, se procede a actualizar los conjuntos iniciales, por ende C1 = {i} = {1} y Č0 = {N - i} = {2,3,4,5,6,7,8}, actualizamos k por ende ahora será igual a 2. PASO 2: Ahora se debe seleccionar el nodo j del conjunto ČK-1 (es decir del conjunto del paso 1) el cual presente el arco con la menor longitud y que se encuentre enlazado con uno de los nodos de enlace permanente del conjunto Ck-1 en el cual ahora solo se encuentra el nodo 1 (es decir que se debe de encontrar un nodo que tenga el arco de menor longitud enlazado al nodo 1).
  • 33. Los arcos o ramales de color naranja representan los arcos que enlazan el conjunto ČK-1 (es decir del conjunto del paso 1, recordemos que K en este paso es igual a 2, por ende ČK-1= Č1) con los nodos de enlace permanente del conjunto Ck-1 en el cual ahora solo se encuentra el nodo 1, por ende ahora solo falta escoger el de menor longitud, que en este caso es el arco cuya longitud es 2, que enlaza de forma permanente ahora el nodo 2. Al actualizar los conjuntos quedan así: C2 = {1,2} y Č2 = {3,4,5,6,7,8} Ahora se procede a actualizar k ya que se procede a efectuar la siguiente iteración. Ahora se seleccionará un nuevo nodo j del conjunto Č2que presente el enlace (ramal o arco) de menor longitud con los nodos que se encuentran en el conjunto C2.
  • 34. Los arcos de color naranja representan los enlaces posibles y dado que existe empate entre las menores longitudes se elige de manera arbitraria, en este caso se representa nuestra elección con un arco de color verde, enlazando de forma permanente ahora el nodo 4. Al actualizar los conjuntos quedan así: C3 = {1,2,4} y Č3 = {3,5,6,7,8} Ahora se procede a actualizar k ya que se procede a efectuar la siguiente iteración. Lo que representan los arcos naranja y verde es ya conocido, ahora la línea azul interrumpida irá trazando nuestro árbol de expansión final. Dado a que el arco menor es el de longitud 3, ahora se enlazará de manera permanente el nodo 5. Al actualizar los conjuntos quedan así: C4 = {1,2,4,5} y Č4 = {3,6,7,8} Ahora se procede a actualizar k ya que se procede a efectuar la siguiente iteración.
  • 35. Ahora se enlazará de manera permanente el nodo 7. Al actualizar los conjuntos quedan así: C5 = {1,2,4,5,7} y Č5 = {3,6,8} Ahora se procede a actualizar k ya que se procede a efectuar la siguiente iteración. Ahora se enlazará de manera permanente el nodo 6.
  • 36. Al actualizar los conjuntos quedan así: C6 = {1,2,4,5,7,6} y Č6 = {3,8} Ahora se procede a actualizar k ya que se procede a efectuar la siguiente iteración. Se rompen los empates de forma arbitraria, ahora se enlazará de manera permanente el nodo 3. Al actualizar los conjuntos quedan así: C7 = {1,2,4,5,7,6,3} y Č7 = {8} Ahora se procede a actualizar k ya que se procede a efectuar la última iteración. Ahora se enlazará de manera permanente el nodo 8.
  • 37. Al actualizar los conjuntos quedan así: C8 = {1,2,4,5,7,6,3,8} = {N} y Č8 = {ø} Por ende se ha llegado al árbol de expansión mínima Árbol que presenta una longitud total minimizada de 21 kilómetros de ductos.
  • 38. Problema 9. Una ciudad es atravesada por una red interestatal de carreras de norte a sur que le permite alcanzar un nivel de 15.000 vehículos/hora en el horario pico. Debido a un programa de mantenimiento general, el cual exige cerrar dichas vías, un grupo de ingenieros ha propuesto una red de rutas alternas para cruzar la ciudad de norte a sur, la cual incorpora avenidas importantes. La red propuesta es la siguiente. Incluye el número de vehículos (miles) que pueden circular por dichas vías. 1. ¿Puede la red propuesta dar cavidad a un flujo máximo de 15.000 v/h de norte a sur? 2. ¿Cuál es el flujo máximo de vehículos que permite la red cada hora? 3. ¿Qué flujo se debe canalizar sobre cada rama? Solución: Norte Sur
  • 39.
  • 41. Problema 10. Enviar gas natural desde un campo de producción a una ciudad a través de gaseoductos. Planteamiento de Flujo Máximo Este planteamiento no se ajusta a la formulación estándar de programación lineal de costo mínimo, puesto que se desconoce f y aparece simultáneamente en la función objetivo y en el lado derecho de las restricciones. Si se plantea así no es posible utilizar el algoritmo de programación lineal, por ello utilizaremos el artificio de agregar un arco ficticio entre los nodos inicial y final (x51), con ello ahora el planteamiento sería:
  • 42. Problema 11. Una empresa energética colombiana dispone de cuatro plantas de generación para satisfacer la demanda diaria eléctrica en cuatro ciudades, Cali, Bogotá, Medellín y Barranquilla. Las plantas 1,2,3 y 4 pueden satisfacer 80, 30, 60 y 45 millones de KW al día respectivamente. Las necesidades de las ciudades de Cali, Bogotá, Medellín y Barranquilla son de 70, 40, 70 y 35 millones de Kw al día respectivamente. Los costos asociados al envío de suministro energético por cada millón de KW entre cada planta y cada ciudad son los registrados en la siguiente tabla.
  • 43. Por: Bryan Antonio Salazar López Formule un modelo de programación lineal que permita satisfacer las necesidades de todas las ciudades al tiempo que minimice los costos asociados al transporte. Solución Paso A Paso Luego esa cantidad asignada se resta a la demanda de Bogotá y a la oferta de la "Planta 3", en un proceso muy lógico. Dado que Bogotá se queda sin demanda esta columna desaparece, y se repite el primer proceso.
  • 44. Nuevo proceso de asignación Nuevo proceso de asignación Nuevo proceso de asignación
  • 45. Una vez finalizado el cuadro anterior nos daremos cuenta que solo quedará una fila, por ende asignamos las unidades y se ha terminado el método. El cuadro de las asignaciones (que debemos desarrollarlo paralelamente) queda así:
  • 46. Los costos asociados a la distribución son: En este caso el método del costo mínimo presenta un costo total superior al obtenido mediante Programación Lineal y el Método de Aproximación Vogel, sin embargo comúnmente no es así, además es simple de desarrollar y tiene un mejor rendimiento en cuanto a resultados respecto al Método de la Esquina Noroeste.
  • 47. Problema 12. Tres centrales de distribución tiene que dar electricidad a tres ciudades la tabla de costos de transporte de electricidad es la siguiente. Determina las variables de decisión y plantee el problema de minimización, determinando la distribución eléctrica para cada ciudad, utilizando el método de la esquina norte Variables de Decisión
  • 48. Problema de Minimización Solución de Distribución: El problema no está equilibrado, se sabe que no está equilibrado porque la suma total de los suministros no es igual a la demanda, conociendo esto se procede a equilibrarlo, esto se hace agregando un destino ficticio y valores cero, también se demanda la diferencia entre la demanda y el suministro. Esquina Norte Se procede a saturar la fila o la columna correspondiente a la esquina norte
  • 49. Solución - Se enviaron 35 (MKwh) del origen 1 al destino 1 y el costo de envió fue de $280 - Se enviaron 10 (MKwh) del origen 2 al destino 1 y el costo de envió fue $90 - Se enviaron 20 (MKwh) del origen 2 al destino 2 y el costo de envió fue $240 - Se enviaron 20 (MKwh) del origen 2 al destino 3 y el costo de envió fue $260 - Se enviaron 10 (MKwh) del origen 3 al destino 3 y el costo de envió fue $160 - Se enviaron 30 (MKwh) del origen 3 al destino 4 y el costo de envió fue $0
  • 50. Conclusiones  La aplicación de pert-cpm deberá proporcionar un programa, especificando las fechas de inicio y terminación de cada actividad. El diagrama de flechas constituye el primer paso hacia el logro de esa meta. Debido a la interacción de las diferentes actividades, la determinación de los tiempos de inicio y terminación, requiere cálculos especiales. Estos cálculos se realizan directamente en el diagrama de flechas usando aritmética simple. El resultado final es clasificar las actividades de los proyectos como críticas o no críticas. Se dice que una actividad es crítica sin una demora en su comienzo causara una demora en la fecha de terminación del proyecto completo. Una actividad no critica es tal que el tiempo entre su comienzo de inicio más próximo y de terminación más tardío (como lo permita el proyecto) es más grande que su duración real. En este caso. Se dice que la actividad no critica tiene un tiempo de holgura.  El PERT/CPM fue diseñado para proporcionar diversos elementos útiles de información para los administradores del proyecto. Primero, el PERT/CPM expone la "ruta crítica" de un proyecto. Estas son las actividades que limitan la duración del proyecto. En otras palabras, para lograr que el proyecto se realice pronto, las actividades de la ruta crítica deben realizarse pronto. Por otra parte, si una actividad de la ruta crítica se retarda, el proyecto como un todo se retarda en la misma cantidad. Las actividades que no están en la ruta crítica tienen una cierta cantidad de holgura; esto es, pueden empezarse más tarde, y permitir que el proyecto como un todo se mantenga en programa. El PERT/CPM identifica estas actividades y la cantidad de tiempo disponible para retardos.  El PERT/CPM también considera los recursos necesarios para completar las actividades. En muchos proyectos, las limitaciones en mano de obra y equipos hacen que la programación sea difícil. El PERT/CPM identifica los instantes del proyecto en que estas restricciones causarán problemas y de acuerdo a la flexibilidad permitida por los tiempos de holgura de las actividades no críticas, permite que el gerente manipule ciertas actividades para aliviar estos problemas.  Finalmente, el PERT/CPM proporciona una herramienta para controlar y monitorear el progreso del proyecto. Cada actividad tiene su propio papel en éste y su importancia en la terminación del proyecto se manifiesta inmediatamente para el director del mismo. Las actividades de la ruta crítica, permiten por consiguiente, recibir la mayor parte de la atención, debido a que la terminación del proyecto, depende fuertemente de ellas. Las actividades no críticas se manipularan y remplazaran en respuesta a la disponibilidad de recursos.