Este blog contiene temas puntuales de producción y logística industrial, tratados de una manera clara, sencilla y concisa. Para ilustrar los aspectos teóricos, se utilizan ejemplos ilustrativos, también sencillos, a los cuales se puede tener acceso a través de enlaces o direcciones incluidas dentro del blog en la parte del texto o teoría donde se requieren, se inicia con algunos temas y gradualmente durante el año 2009 y parte del 2010 se subirán nuevos contenidos.

domingo, 30 de noviembre de 2008

SOLUCIONES BASICAS Y OPTIMAS DEL COSTO LOGISTICO DE TRANSPORTE


1. SOLUCIONES BASICAS DEL COSTO LOGISTICO DE TRANSPORTE.

Las soluciones básicas corresponden a la primera solución y esta se encuentra con la primera distribución del producto o material entre los orígenes y los destinos, representados en una tabla o matriz. El costo de la solución básica se encuentra por la sumatoria de la multiplicación de los valores positivos contenidos en la matriz de distribución básica por el respectivo costo unitario de transporte entre el origen y el destino en cuestión.

La primera distribución entre otros métodos se puede hallar por:

§ El método de la Esquina Noroeste.
§ El método de Vogel
§ El método de la fila de menor costo
§ El método de la columna de menor costo
§ El método de la matriz de menor costo
§ Por tanteo, siempre y cuando guarde el equilibrio entre la oferta de los orígenes y la demanda de los destinos.

La solución básica es el punto de partida para empezar a encontrar gradualmente la solución optima (costo mínimo de transporte) por la aplicación de otros métodos.

2. SOLUCIONES ÓPTIMAS DEL COSTO LOGISTICO DE TRANSPORTE.

Para encontrar las soluciones óptimas se utilizan los métodos de:

§ Las variables Duales
§ El circuito (Stepping Stone)

El método de las variables duales ya se desarrollo en este mismo blog, donde se utilizo como solución básica el método de la esquina noroeste y luego se optimizo por el método de las variables duales.

También se utilizo el método de las variables duales para optimizar la solución básica encontrada por el método de vogel

El método del circuito ya se desarrollo en este mismo blog. Ver archivo del blog denominado método del circuito (Stepping Stone).

La solución óptima corresponde al costo total mínimo de transporte desde los orígenes hasta los destinos. El costo de la solución óptima se encuentra por la sumatoria de la multiplicación de los valores positivos contenidos en la matriz de distribución óptima por el respectivo costo unitario de transporte entre el origen y el destino en cuestión.

De la matriz de la distribución óptima se puede hacer la representación grafica de los flujos de materiales entre los orígenes y los destinos.



METODO DEL CIRCUITO (STEPPING STONE)


El método de Stepping Stone, se utiliza para buscar soluciones óptimas del costo de transporte. Para iniciar se requiere de una solución básica calculada a partir de una primera distribución que se puede encontrar por cualquiera de los siguientes métodos: Esquina noroeste, Vogel, Costo mínimo de filas, Costo mínimo de columnas, costo mínimo de la matriz, o simplemente una distribución hecha al tanteo que guarde los requerimientos de oferta y de demanda

En este método se toman las variables libres, es decir aquellas que en la tabla o matriz de distribución aparecen con valor cero. A las variables libres se les calcula el costo reducido, el cual indica la modificación que tendrá la función objetivo por cada unidad que aumente la variable libre. En cada iteración una variable libre entrara a la base de solución y una variable básica saldrá de la base de solución.

Si la variable libre se incrementa en una unidad, esto afectara la fila y la columna de la variable libre, rompiéndose el equilibrio entre la oferta y la demanda, el cual debe reestablecerse modificando variables básicas (aquellas que tienen valor positivo diferente de cero) aumentándolas o disminuyéndolas hasta que se logre el equilibrio entre la oferta y la demanda en toda la tabla. El aumento en la matriz se indica con un mas y la disminución con un menos. Se inicia con el + de la variable libre en cuestión y luego se coloca alternadamente menos y mas en variables básicas hasta lograr el equilibrio o cerrar el circuito

A continuación se describe el procedimiento detallado y para entenderlo se requiere consultar el ejercicio ilustrativo que se encuentra en el siguiente enlace:

http://spreadsheets.google.com/pub?key=pAAIO2lY9BwKRL1UqWAjmdg

PROCEDIMIENTO METODO DEL CIRCUITO (STEPPING STONE)

1). ENCONTRAR LA DISTRIBUCION DE TRANSPORTE (repetitivo hasta encontrar la optima)

Se inicia con la primera distribución por cualquiera de los métodos mencionados anteriormente para las soluciones básicas. La distribución básica se va ajustando gradualmente por la aplicación repetitiva y completa del procedimiento hasta encontrar la distribución óptima.

2) CALCULO DEL COSTO DE LA DISTRIBUCION. (Repetitivo para cada distribución)

Se calcula el costo de la distribución, multiplicando el costo unitario de transporte (cuadro pequeño en la matriz del ejemplo del enlace) por el valor de la variable básica (cuadro grande en la matriz), que indica el número de unidades a transportar entre el origen y el destino. El primer costo corresponde a la solución básica, aplicando el procedimiento completo repetitiva mente se logra el costo óptimo (costo mínimo de transporte)


3) CALCULO DEL COSTO REDUCIDO DE LAS VARIABLES LIBRES (repetitivo para cada distribución hasta que no existan costos reducidos negativos, esto indica la solución óptima)

Se calcula para todas y cada una de las celdas de la tabla o matriz que corresponden a variables libres. Se inicia colocando un + en la celda, lo que descompensa la fila y la columna correspondientes, para compensarlas se coloca alternadamente menos y mas, siempre en celdas de variables básicas y se gira siempre en ángulos de 90 grados hasta cerrar el circuito, es decir quedar al frente de la celda que se inicio. En el ejercicio del enlace el primer circuito es C12 (+), C11 (-), C21 (+) y C22 (-) con lo que se cierra el circuito. El costo reducido para el circuito descrito es C12 = 9-5+3-5 = 2. Análogamente se repite para todas las demás celdas con variables libres. Cuando se obtienen costos reducidos negativos, es por que no se ha llegado a la solución óptima. Si por el contrario los costos reducidos son todos positivos es porque se ha llegado a la solución óptima.

4) DETERMINAR LA VARIABLE QUE ENTRA (repetitivo Para encontrar nueva distribución)

La variable que entra es la de menor costo reducido, es decir el más negativo, para este caso del ejemplo del enlace, la variable que entra es X32 =-9. Y corresponde en este caso al último circuito de la primera iteración o primera distribución.

5) DETERMINAR LA VARIABLE QUE SALE (repetitivo para encontrar nueva distribución)

Una ves escogida la variable que entra, se busca en su circuito el menor Xij contenido en las celdas con signo negativo, esta celda corresponde a la variable básicica que sale. Para este caso del ejemplo del enlace en la primera iteración el X33 por contener el menor valor (12) de las celdas con signo negativo y que forman parte del circuito es la variable que sale. Para mayor claridad se describe el circuito: X32(+)=0; X33(-)=12; X23(+)=3 y X22(-)=14.


6) ENCONTRAR NUEVA DISTRIBUCIÓN (Se continua con pasos 2, 3, 4 y 5 cuantas veces sea necesario)

Para encontrar la nueva distribución se toma la distribución anterior, el valor de la variable que sale en este caso 12, se resta de las celdas del circuito que tienen signo negativo (X33 y X22) y se le suma a las celdas del circuito que tienen signo positivo (X32 y X23). Obteniéndose de esta forma la nueva distribución, que permite calcular un nuevo costo de transporte más cercano al óptimo y de ser necesario se repite el procedimiento hasta encontrar el costo óptimo

sábado, 29 de noviembre de 2008

METODO DE LA ASIGNACION

Es un método especial en la programación lineal del método de transporte. Se puede utilizar para asignar trabajos a maquinas, personas a tareas y el objetivo es optimizar. Por ejemplo:

§ se pueden asignar los trabajos a las maquinas de manera que se obtenga el costo mínimo,

§ se pueden asignar las personas a las tareas en función de una escala de calificación de cada persona para cada tarea.

Este método se aplica para solucionar problemas que tienen las siguientes características:

§ Tenemos n cosas para distribuirlas entre n destinos
§ Cada cosa debe ser asignada a un único destino
§ Solo podemos utilizar un criterio (por ejemplo: Costo Mínimo; Utilidad máxima; tiempo mínimo )

A continuación se suministra un enlace para consultar un ejercicio aplicado a la asignación de n trabajos a n maquinas en función del costo. En seguida del enlace se describe el procedimiento para la aplicación del método utilizando tablas o matrices.


ENLACE EJERCICIO APLICADO

http://spreadsheets.google.com/pub?key=pAAIO2lY9BwK23F7AuPfXcQ&gid=0

PROCEDIMIENTO PARA LA APLICACIÓN DEL METODO DE LA ASIGNACION

1) En cada fila se toma la cifra o valor más bajo y se resta de si mismo y de todos los demás valores o cifras de la misma fila y se anota el resultado en el lugar correspondiente de la tabla o matriz (entonces habrá como mínimo un cero en cada fila)


2) En cada columna se toma la cifra o valor más bajo y se resta de si mismo y de todos los demás valores o cifras de la misma columna y se anota el resultado en el lugar correspondiente de la tabla o matriz (entonces habrá como mínimo un cero en cada columna)

3) Aplicamos la prueba de la línea Así: Cubrimos o tapamos todos los ceros trazando líneas a lo largo de las filas o las columnas, se empiezan a trazar por aquellas que en la misma fila o en la misma columna cubran el mayor número posible de ceros. Si el número mínimo de líneas para cubrir todos los ceros es igual a n se ha llegado a la solución óptima. Si el número mínimo de líneas para cubrir todos los ceros es diferente de n, entonces existe otra solución mejor o más optima (ver ejercicio del enlace, se utiliza color rojo para las líneas en columnas B, C y D; y en la línea de la fila V).
Nota: La razón por la cual utilizamos color azul blanco en lugar de tachar las filas y columnas con una línea es por que al publicar el archivo como pagina Web para lograr el enlace estas se distorsionan y se corren.
Si existe otra solución continuamos con el paso 4

4) Tomamos la cantidad mínima de líneas que cubran todos los ceros (en este caso pueden ser las del paso 3) e identificamos el menor número que no quedo cubierto por las líneas, lo restamos de si mismo y de todos los demás números que no quedaron cubiertos por la líneas en la matriz o tabla. Este menor numero también lo sumamos a todos los números que se encuentran cubiertos por las intersecciones formadas por la líneas que tachan filas o columnas. Volvemos a aplicar el paso 3, es decir a cubrir con líneas todos los ceros. (Color rojo líneas en filas I, III y V; líneas en columnas B y D). De ser necesario volvemos aplicar el paso 4 y así sucesivamente……..

domingo, 23 de noviembre de 2008

PROXIMOS TEMAS DEL BLOG APUNTES DE PRODUCCION Y LOGISTICA

De manera gradual y en el tiempo al cual hice referencia en la descripción del blog, en orden aleatorio se subirán a este blog los siguientes temas:

§ Pronósticos de Corto plazo, para la programación de la producción ( métodos: promedio móvil, promedio móvil ponderado, suavizamiento exponencial, suavizamiento exponencial con corrección y ajuste por tendencia)

§ Pronósticos de largo Plazo, para la planeación de la producción (métodos: Regresión lineal simple, regresión logarítmica, regresión exponencial y regresión lineal múltiple)

§ Plan agregado de la producción con ejemplos sencillos

§ Plan maestro de la producción con ejemplos sencillos

§ Plan de requerimiento de materiales con ejemplos sencillos

§ Métodos de asignación de trabajos a máquinas y a hombres, con ejemplos sencillos

§ Presupuesto del costo de producción y gastos de ventas, administración y financieros en las empresas industriales, ejemplo ilustrativo sencillo

§ Distribución de planta por producto, ejercicio aplicado sencillo

§ Distribución de planta por procesos, ejercicio aplicado sencillo

§ Distribución de planta por componente fijo sencillo ( graficas de Gant, sistema CPM y sistema Pert, los dos últimos incluyendo costos)

§ Estado Financiero de Costo de producción y costo de venta, ejemplo ilustrativo sencillo

§ Costos de producción por procesos con todos sus registros contables y financieros

§ Costos de producción por ordenes con todos sus registros contables y financieros

§ Liquidación Nomina de producción y contratos a termino indefinido

§ Costo total en las empresas industriales, subdivididos en fijos y variables

§ Punto de equilibrio en las empresas industriales

§ Algunos aspectos importantes en el control de: La planeación, la preparación y la ejecución de la producción

§ Cinco Modelos de inventarios, ejercicios aplicados sencillos

§ Sistema periódico y continuo de inventarios con todos sus registros contables y financieros

§ Clasificación ABC de los inventarios de la producción con ejemplo ilustrativo sencillo

§ Valoración de los Inventarios ( métodos: promedio ponderado, ueps y peps), ejemplos ilustrativos sencillos

§ Medios de transporte desde y hacia la fabrica, ventajas y desventajas

§ Transporte en la fabrica, de recorrido horizontal, recorrido vertical y nivel elevado

§ Transporte internacional como eslabón de la cadena logística

§ Procesamiento de pedidos

§ Recepción de materias primas y expedición de productos

§ Almacenamiento de materias primas y productos

§ El producto de la logística

§ Distribución de productos y servicio al cliente

§ Anotaciones sobre algunos procesos industriales (corte o desbaste, producción, ensamble y acabados)


Cordialmente

Luciano Evaristo Arismendy Cárdenas
Instructor T.C
Centro de Gestión industrial

BIBLIOGRAFIA DE PRODUCCION Y LOGISTICA

§ ARBONES, Eduardo. LOGISTICA EMPRESARIAL. Boixareu Editores.
§ BALLESTEROS, Victor. ADMINISTRACION DE LA PRODUCCION, Editorial Unisur
§ BELLO PEREZ, Carlos. Manual de Producción. Ecoe Ediciones. ISBN 958-648-149-2. Bogotá Año 2002.
§ BOWERSOX, Donal, y otros. ADMINISTRACION Y LOGISTICA. Editorial Mc Graw Hill
§ BRONSON, Richard. INVESTIGACION DE OPERACIONES. Editorial Mc Graw Hill. 1990
§ BUFFA, Elwood. Y TAUBERT, Willam. SISTEMAS DE PRODUCCION E INVENTARIO. Planeación y control. Edit LIMUSA 1978.
§ CASANOVAS, August. LOGISTICA EMPRESARIAL. Editorial Gestión 2000. com.
§ CEDEÑO Omar y JIMINEZ, Ángela. CONTABILIDAD FINANCIERA, Editorial Universidad del Valle.
§ CHASE, Richar y AQUILANO Nicholas. DIRECCION Y ADMINISTRACION DE LA PRODUCCION Y DE LAS OPERACIONES, Editorial Edwin
§ CHAUVEL, Alain. ADMINISTRACION DE LA PRODUCCION. Editorial Mc Graw Hill. 1996
§ CHOPRA, Sunil y MEINDL, Meter. AMINISTRACION DE LA CADENA DE SUMINSTROS. ED. PEARSON 2008
§ DOMINGUEZ MACHUCA, Jose y otros. DIRECCION DE OPERACIONES. Editorial Mc Graw Hill. 1999
§ ENRIQUEZ, Juan José. TRANSPORTE INTERNACIONAL DE MERCANCIAS, editorial ESIC
§ FERNANDEZ, Alejandro y otros. ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL. UNAD. 2000
§ FERNANDEZ, Ricardo. FUNDAMENTOS DE MERCADOTECNIA. Editorial Thomson
§ FRAZIER, Greg y GAITHER, Norman. ADMINISTRACION DE PRODUCCION Y OPERACIONES ed. THOMSON,2000
§ GARCIA, Juan C ONTABILIDAD DE COSTOS, Editorial Mc Graw Hill.
§ CUATRECASAS, Luis. GESTION COMPETITIVA DE STOCKS Y PROCESOS DE PRODUCCION. EDITOTIAL GESTION 2000. AÑO 2003
§ GODOY, Hernando. CONTROL DE OPERACIONES Y PROCESOS. ED UNAD. 2002
§ GONZALEZ Marina y SERNA, Humberto. FUNDAMENTOS DE MERCADEO. Editorial Unisur.
§ HEIZER, Jay y RENDER, Barry. PRINCIPIOS DE ADMINISTRACION DE OPERACIONES. PEARSON 2004.
§ ILLERA RESTREPO, Eduardo. Diseño de Planta. Primera Edición. Editorial Unad. ISBN 958-651-367-X. año 2002 Bogotá.
§ JACOBS, Robert. Y otros. ADMINISTRACION DE LA PRODUCCION Y OPERACIONES PARA UNA VENTAJA COMPETITIVA
§ LOCKYER, Keith. La Producción Industrial. Editorial Alfaomega. ISBN 968-6062-92-0 . Bogotá 1995.
§ LOPEZ, Rodrigo. OPERACIONES DE ALMACENAJE, EDITORIAL Thomson
§ MARTINEZ, Jesús. COMPRAS Y SUMINISTROS. ED. UNAD. 2001.
§ MCKEOWN, Patrick y otros. MODELOS CUANTITATIVOS PARA ADMINISTRACION. Grupo editorial Iberoamerica 1999.
§ MENDEZ ZAMBRANO, Saul y PRIETO, Alfredo. Procesos Industriales. Editorial Unad. Bogota Año 2000
§ MONKS, Joseph. ADMINISTRACION DE OPERACIONES. Editorial Mc Graw Hill. 1998
§ RIVEROS GONZALES, Hugo. ADMINISTRACION DE LA PRODUCCIÓN, ED UNAD. 1999
§ ROJAS, Lucio y otros. Algebra lineal y programación lineal, editorial Ecoe.
§ RONALD H. Ballow, LOGISTICA Administración de la cadena de suministros editorial Pearson, Prentice Hall
§ SCHROEDER, Roger. AMINISTRACION DE OPERACIONES. , editorial Mc Graw Hill. 2004
§ SIPPER, Daniel y BULFIN, Robert. PLANEACION Y CONTROL DE LA PRODUCCION. , editorial Mc Graw Hill.1999
§ SORET, Ignacio. LOGISTICA Y MARKETING PARA LA DISTRIBUCION. 1999
§ TARQUIN, Anthony y BLANK, Leland. INGENIERIA ECONOMICA, editorial Mc Graw Hill.
§ ULLMANN, John. METODOS CUANTITATIVOS EN ADMINISTRACION. Editorial Mc Graw Hill. 19??
§ UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA (CARACAS VENEZUELA). INVESTIGACION DE OPERACIONES SOLUCIONES ÓPTIMAS. Editorial UNISUR.
§ VARELA, Rodrigo. EVALUACION ECONOMICA DE INVERSIONES. Editorial Norma.

METODO GRAFICO DE LA PROGRAMACION LINEAL

1. GENERALIDADES.

La programación lineal es un modelo matemático que permite asimilar una cantidad de recursos a la satisfacción de varias demandas, en tal forma que se optimice un objetivo y a la vez se satisfaga otras condiciones dadas (restricciones). Todo problema de programación lineal consta de las siguientes partes:

1. Función Objetivo: se puede plantear en términos de ganancias o de costos y se utilizan variables previamente definidas. La función objetivo debe de ser optimizada.

Un proceso de optimización puede consistir en la maximización o en la minimización. Maximización en el caso de las ganancias y Minimización en el caso de los costos

2. Restricciones: Son relaciones que se establecen entre las variables estructurales que conforman la función objetivo y generalmente están definidas en términos de desigualdades (<>), también pueden incluir igualdades.


Para resolver los problemas de programación lineal generalmente se utilizan los siguientes métodos:

1. Método Grafico. Se utiliza cuando el número de variables estructuras del problema son máximo 3

2. Método Analítico. Recibe el nombre de método Simplex y se pueden resolver problemas con muchas variables

2. PASOS DEL PROCEDIMIENTO DEL METODO GRAFICO.

Los pasos para resolver un problema por el método grafico son:

§ Plantear el problema en forma matemática
§ Graficar y Analizar las ecuaciones de las restricciones
§ Calcular las soluciones de los puntos extremos de la región factible
§ Calcular las funciones objetivos con las soluciones encontradas de los puntos extremos de la región factible
§ Determinar la solución optima y graficar la función objetivo optima

Para ilustrar el procedimiento, consulte ejercicio desarrollado a continuación.






EJERCICIO DE MAXIMIZACION DE UTILIDADES

Una empresa fabrica dos productos A y B. las utilidades que se obtendrán en estos dos productos serán de $5 y $8 por unidad respectivamente. Se desea saber el número de unidades que se deben fabricar de cada producto a fin de maximizar la utilidad, teniendo en cuenta las siguientes condiciones

La capacidad máxima de producción de la planta para el periodo es de de 37.500 unidades
El costo de producción del periodo no debe exceder de $ 600.000, con un costo unitario de $ 10 para el producto A y de $ 20 para el producto B
En el mercado se demandan dos lotes del producto A por cada lote del producto B y la demanda total para los dos productos (A y B) es de 70.000 unidades.

DESARROLLO

PASO 1. PLANTEAR EL PROBLEMA EN FORMA MATEMATICA

a) Definición de Variables.

X1= Numero de unidades a fabricar del producto A = Lote del producto A
X2=Numero de unidades a fabricar del producto B= Lote del producto B

b) Planteamiento de la Función Objetivo.

§ Utilidades del producto A por unidad $ 5
§ Utilidades del producto B por unidad $8

Entonces la función objetivo se debe plantear en términos de utilidades y lo que se busca es maximizarla

Z= 5X1 + 8X2
Z= Utilidad por la venta de los productos A y B
5X1 = Utilidad por la venta de las unidades del producto A
8X2= Utilidad por la venta de las unidades del producto B

c) Planteamiento de las restricciones en términos matemáticos

§ La máxima capacidad de producción para la planta en el periodo es de 37.500 unidades entonces:

X1 + X2 <> 0

PASO 2. GRAFICAR Y ANALIZAR LAS RESTRICCIONES

Consultar grafica en el siguiente enlace:

http://docs.google.com/Doc?id=dgq47jgb_35cf2dnzc9

§ Ecuación de la Restricción 1 (en la grafica del enlace EC R1)

X1 + X2 < 37.500

Cuando X1 = 0 entonces X2= 37.500
Cuando X2 = 0 entonces X1 = 37.500

Entonces los puntos de corte con los ejes son

X1= 37.500
X2= 37.500


§ Ecuación de la Restricción 2 (en la grafica del enlace EC R2)

10X1 + 20X2 < 600.000

Cuando X1 = 0 entonces X2= 30.000
Cuando X2 = 0 entonces X1 = 60.000

Entonces los puntos de corte con los ejes son

X1= 60.000
X2= 30.000


§ Ecuación de la Restricción 3 (en la grafica del enlace EC R3)

2X1 + X2 < 70.000

Cuando X1 = 0 entonces X2= 70.000
Cuando X2 = 0 entonces X1 = 35.000

Entonces los puntos de corte con los ejes son

X1= 35.000
X2= 70.000

§ Análisis de las Restricciones.

Los puntos que se encuentran por debajo de las rectas (ver flechas en la grafica) de las restricciones, son soluciones que cumplen con la condición menor igual, sin embargo no todos los puntos forman parte de la solución específica del problema planteado.

El área encerrada por el polígono (oabcd) corresponde a la región factible y contiene los puntos de solución para el problema planteado, incluyendo el punto que permite la optimización, en este caso la maximización de utilidades

Todas las soluciones del problema planteado están en la región factible.

Cada punto extremo (o,a,b,c,d) que conforman el polígono es una solución factible, y con el sistema de ecuaciones de las restricciones podemos hallar sus coordenadas, es decir los valores de X1 y X2.


PASO 3. CALCULAR LAS SOLUCIONES DE LOS PUNTOS EXTREMOS DE LA REGION FACTIBLE.

La soluciones de los puntos o, a y d, ya se conocen. El punto o es el origen del sistema (X1=0 y X2=0). El punto b es la intersección del eje Y (X2) del sistema coordenado con la recta de la ecuación de la restricción 2 (X1=0 y X2=30.000). El punto d es la intersección del eje X (X1) con la recta de la ecuación de la restricción 3 (X1=35.000 y X2=0)

Las coordenadas o soluciones de los puntos b y c los calculamos así:

§ Punto b. De las ecuaciones de la restricción 1 y 2 calculamos las coordenadas del punto b

10X1 + 20X2 = 600.000 (Ecuación restricción 2)
-10X1- 10X2 = -375.000 (Ecuación restricción 1 multiplicada por menos diez)
0 + 10X2 = 225.000 entonces se despeja X2
X2 = 22.500 reemplazando X2 en cualquiera de las ecuaciones de restricción 1 o 2
X1 =37.500 – X2 = 37.500 – 22.500 = 15.000
Entonces solución punto b
X1= 15.000
X2= 22.500
§ Punto c. De las ecuaciones de la restricción 3 y 1 calculamos las coordenadas del punto c

2X1 + 1X2 = 70.000 (Ecuación restricción3)
-2X1 - 2X2 = -75.000 (Ecuación restricción 1 multiplicada por menos dos)
0 - 1X2 = -5000 entonces
X2= 5.000
Reemplazando X2 en la ecuación de la restricción 1
37.500-X2=X1= 37.500-5.000 = 32.500.

Entonces solución punto c
X1= 5.000
X2= 32.500

PASO 4. CALCULAR LAS FUNCIONES OBJETIVOS CON LAS SOLUCIONES ENCONTRADAS DE LOS PUNTOS EXTREMOS DE LA REGION FACTIBLE


Función objetivo: Z = 5X1 + 8X2

§ Punto a: (X1=0; X2=30.000) entonces Z=240.000
§ Punto b: (X1=15.000; X2=22.500) entonces Z=255.000
§ Punto c: (X1=32.500; X2=5000) entonces Z=202.500
§ Punto d: (X1=35.000; X2=0) entonces Z= 175.000

PASO 5. DETERMINAR LA SOLUCION ÓPTIMA Y GRAFICAR LA FUNCION OBJETIVO OPTIMA.

En el paso anterior se encontró que el mayor Z es
Z= 255.000.
Entonces la solución óptima corresponde al punto b cuyas coordenadas son
X1 = 15.000 y
X2 = 22.500
Entonces para que la empresa obtenga la utilidad máxima, debe fabricar 15.000 unidades de articulo A y 22.500 unidades de articulo B
La función objetiva óptima será:
Z= 5X1 + 8X2 = 255.000 = 5*15.000 + 8*22.500 = 255.000
Los puntos de corte para graficar la función objetivo se obtienen así:
§ Si X1= 0 entonces X2 = 31.875 (punto de corte con el eje X2)
§ Si X2=0 entonces X1 = 51.000 ( punto de corte con el eje X1)

EJERCICIO DE MINIMIZACION DE COSTOS
Este ejercicio se deja propuesto para que usted lo trabaje, el enunciado es:

Una madre desea que sus niños obtenga cierta cantidad de elementos nutritivos de los cereales del desayuno, los niños pueden escoger entre tronados o dorados o una mezcla de los dos. De su desayuno deben obtener cuanto menos 1 miligramo de tiamina, 5 miligramos de miacina, y 400 calorías. Una onza de tronados contiene 0.1 miligramo de tiamina, 1 miligramo de miacina y 110 calorías. Una onza de dorados contiene 0.25 miligramos de tiamina, 0,25 miligramos de miaciana y 120 calorías. Una Onza de tronados vale $38 y una de doras $42. Encontrar la mejor alternativa para minimizar costos.

viernes, 21 de noviembre de 2008

METODO SIMPLEX, OPTIMIZACION DE COSTOS O UTILIDADES EN LA PRODUCCION

METODO SIMPLEX
(Maximización y Minimización)

Es un procedimiento algebraico que contempla una serie de pasos repetitivos, con los cuales, progresivamente se va encontrando una solución optima (maximizar o minimizar según el caso una función objetivo). El método Simplex puede resolver problemas con cualquier número de variables y restricciones, sin embargo cuando el problema involucra más de 4 variables, la resolución resulta dispendiosa, larga y en estos casos es mejor dejar que un programa para computadores de programación lineal haga los cálculos.

Sin embargo, para poder entender los pasos de la programación lineal, para poder formular las ecuaciones algebraicas usadas en el programa de computación y para poder interpretar los resultados del programa, es necesario seguir manualmente el método simplex un buen número de veces.

PROCEDIMIENTO PARA LA APLICACIÓN DEL METDO SIMPLEX.

La descripción teórica de los pasos para la aplicación del método simples, para la resolución de problemas de maximización o minimización, puede parecer un poco larga y compleja, sin embargo su aplicación resulta muy sencilla en la resolución de los problemas si se lee detalladamente y se sigue el ejercicio que se presenta resuelto EN EL SIGUIENTE ENLACE

http://spreadsheets.google.com/pub?key=pAAIO2lY9BwLtbLjJDqROew

1. FORMULAR EL PROBLEMA EN TERMINOS ALGEBRAICOS.

Comprende la formulación de la función objetivo y de las restricciones a que esta sujeta la función, teniendo en cuenta las variables que intervienen en el caso o problema. La función objetivo debe de ser maximizada o minimizada según el planteamiento del problema y considerando las restricciones de las variables

Ejemplo de función objetivo:

Z = 4X1 + 6X2

Z= costo total de producción de la empresa
X1= unidades producidas del articulo A
4= costo de producción de una unidad de articulo A
X2= unidades producidas del articulo B
6= costo de producción de una unidad de articulo B
4X1= costo total de producción del articulo A
6X2= costo total de producción del articulo B

La optimización de esta función consiste en minimizar el costo de producción en la empresa


Ejemplo de restricciones

Para fabricar una unidad de articulo A se requiere 1 unidad de materia prima C y 3 unidades de materia prima D

Para fabricar una unidad de artículo B se requiere 2 unidades de materia prima C y 1 unidad de materia prima D

El proveedor de la materia prima C solo suministra cantidades iguales o mayores a 80 unidades
El proveedor de la materia prima D solo suministra cantidades iguales o mayores a 75 unidades.

Entonces las restricciones quedan Así:

§ Primera restricción: 1X1 + 2X2 > 80 unidades de materia prima C
§ Segunda restricción 3X1 + 1X2 > 75 unidades de materia prima D

X1= unidades producidas del articulo A
X2= unidades producidas del articulo B
1X1= unidades consumidas de materia prima C para el articulo A
2X2= unidades consumidas de materia prima C para el articulo B
3X1= unidades consumidas de materia prima D para el articulo A
1X2= unidades consumidas de materia prima D para el articulo B

2. INTRODUCIR LAS VARIABLES DE HOLGURA O EXCEDENTE (H), LAS VARIABLES ARTIFICIALES (A) EN LAS RESTRICCIONES Y EN LA FUNCION OBJETIVO

2.1. INTRODUCIR LAS VARIABLES DE HOLGURA O EXCEDENTE (H), EN LAS RESTRICCIONES Y EN LA FUNCION OBJETIVO.

Cuando el problema es de maximización se introducen las variables de holgura o excedente en las restricciones y en la función objetivo.

Al introducir las variables de holgura o excedente (H) las desigualdades de las restricciones, se convierten en igualdades. Para cada restricción se agrega una variable de holgura o excedente con coeficiente 1 y para que las otras variables tengan representación en la restricción se escriben pero con coeficiente cero. Habrá tantas variables de holgura o excedente como restricciones existan teniendo en cuenta las reglas. Para agregar estas variables se debe tener en cuenta las siguientes reglas:

§ Se suman cuando la restricción es de tipo menor igual que ( < )

§ Se restan cuando la restricción de de tipo mayor igual que ( > )

§ No se necesitan cuando la restricción es una igualdad (=)

Las variables de holgura o excedente llevaran coeficiente cero en la función objetivo

2.2. INTRODUCIR LAS VARIABLES ARTIFICIALES (A) EN LAS RESTRICCIONES Y EN LA FUNCION OBJETIVO.

Cuando el problema es de minimización, se introducen las variables de holgura o excedente y también las variables artificiales, tanto en las restricciones como en la función objetivo.

Las variables artificiales en los problemas de minimización se agregan o utilizan cuando:

§ Las restricciones son de tipo mayor o igual que ( > )

§ Las restricciones son de tipo igual (=)

Habrá tantas variables artificiales como restricciones existan de tipo > o =

El coeficiente de las variables artificiales en la función objetivo, debe de ser un numero mucho más grande que cualquier otro que intervenga en el problema, positivo si la función se va a minimizar y negativo si la función se va a maximizar

2.3 EJEMPLOS DE INTRODUCCION DE VARIABLES DE HOLGURA O EXCEDENTE Y ARTIFICIALES EN LAS RESTRICCIONES Y EN LA FUNCION OBJETIVO

§ Primera restricción con variables de holgura y artificiales en problema de minimización.

1X1 + 2X2 – 1H1 – 0H2 + 1A1 + 0A2 = 80

§ Segunda restricción con variables de holgura y artificiales en problema de minimización.

3X1 + 1X2 – 0H1 – 1H2 + 0A1 + 1A2 = 75

§ Función objetivo con variables de holgura y artificiales en un problema de minimización.

Z = 4X1 + 6X2 + 0H1 + 0H2 +100A1 + 100A2

Para la variable artificial en la función objetivo, tomamos un coeficiente grande, mínimo de 10 veces el valor absoluto del mayor coeficiente de la función objetivo ( en este caso 6x10 = 60) sin embargo tomas un coeficiente mas grande (100)

3. CONSTRUCCION DE LA TABLA DE LA PRIMERA SOLUCION

Para observar la descripción de los pasos………. Se debe consultar el ejercicio aplicado, resuelto en el enlace mencionado anteriormente

§ La parte central de la tabla entre la columna 4 y la penúltima columna contiene toda la información relacionada con las variables y los coeficientes de las variables que intervienen en el planteamiento y solución del problema así:

§ La fila 2 contiene el nombre de las variables originales del problema: X1, X2, X3,….,Xn. Seguidas de las variables de holgura o excedente H1, H2, H3,……., Hn. Seguida de las variables artificiales A1, A2, A3,……, An. Si estas últimas forman parte del planteamiento del problema. Para el ejemplo aplicado mostrado en el enlace o dirección mencionada son: A1, A2; H1, H2; A1, A2.

§ La fila 1 o fila Cj, contiene todos los coeficientes de: las variables originales del problema, las de holgura o excedente y las artificiales que forman parte de la función objetivo, Estos coeficientes no cambian en las siguientes tablas de solución. Para el ejemplo aplicado mostrado en el enlace o dirección mencionado los coeficientes son: 4; 6; 0; 0; 100; 100. Estos coeficientes corresponden según el caso a los beneficios o costos por unidad.

§ De la tercera fila hasta la antepenúltima fila contiene los coeficientes de: las variables originales (X), las de holgura o excedente (H) y las artificiales (A), que forman partes de las restricciones a que esta sujeta la función objetivo. Para el ejemplo aplicado mostrado en el enlace o dirección mencionado son

1; 2; -1; 0; 1; 0 (fila 3)
3; 1; 0; -1; 0; 1 (fila 4 o antepenúltima fila)


§ La primera columna de la tabla encabezada con B, muestra las variables que se eligieron para la tabla de primera solución. Para el ejemplo aplicado mostrado en el enlace o dirección mencionada son A1 y A2.

§ La segunda columna de la tabla encabezada con Ci, muestra los coeficientes de las variables que se eligieron para la tabla de primera solución Para el ejemplo aplicado mostrado en el enlace o dirección mencionada los coeficientes son 100 y 100

§ La tercera columna de la tabla encabezada con Po, muestra las cantidades de cada recurso que hay disponibles y corresponde al coeficiente independiente o termino a la derecha de la igualdad de las ecuaciones de las restricciones. Para el ejemplo aplicado mostrado en el enlace o dirección mencionada los coeficientes independientes son 80 y 75 y estarían representando las cantidades de las materias primas C y D

§ La penúltima fila o fila Zj se refiere al beneficio o costo que se da al introducir en la solución una unidad de las diferentes variables contenidas en esa fila desde la columna 4 hasta la penúltima columna. El Zj se calcula así

Zj= sumatoria (Ci*Cvr).

El subíndice j varía desde la columna 4 hasta la penúltima columna

Ci=coeficientes de las variables de la función objetivo y que además forman parte de la solución de la tabla en cuestión

Cvr= coeficientes de las variables respectivas según las columnas y que forman parte de las restricciones.

El Zj de la tercera columna encabezada con Po y que contiene los coeficientes independientes de las variables de restricción, representa el beneficio total para la solución y se calcula así:

Zj= sumatoria (Ci*Cind). = Z3

Ci= coeficientes de las variables de la función objetivo y que además forman parte de la solución de la tabla en cuestión

Cind= Coeficiente independiente de las restricciones

Para el ejemplo aplicado, mostrado en el enlace o dirección mencionada, calculamos los Zj para las columnas 3, 4 y 5

Zj=Z3= 100*80 + 100*75 = 15,500
Zj=Z4= 100*1 + 100*3 = 400
Zj=Z5= 100*2 + 100*1 =300

§ La ultima fila o fila Cj – Zj. Contiene el beneficio o costo neto por unidad, que se obtiene al introducir a la solución una unidad de esa variable. El beneficio costo neto se halla por la diferencia entre el Cj y el Zj de cada columna. En un problema de maximización cuando todos los resultados de Cj-Zj son cero o negativos es por que se ha llegado a la solución optima. En un problema de minimización cuando todos los resultados de Cj-Zj son cero o positivos es por que se ha llegado ala solución optima.

Para el ejemplo aplicado, mostrado en el enlace o dirección mencionada, calculamos los Cj- Zj para las columnas 4 y 5

Cj – Zj = C4-Z4= 4-400 =-396

Cj – Zj = C5-Z5= 6-300 =-294

Así termina la construcción de la tabla de primera solución, las variables que se habían considerado en esta tabla para la primera solución eran A1 y A2 y se muestran en la columna 1 de la tabla, encabezada con B, el valor que le corresponde a cada variable se toma de la columna 3, encabezada con Po y es A1 = 80 y A2= 75. Las demás variables X1, X2, H1 y H2 no aparecen en esta columna por lo tanto su valor es de cero para cada una, de tal manera que estos resultados se constituyen en la primera solución. Es decir A1=80; A2=75; X1=0; X2=0; H1=0 y H2 = 0

4. DETERMINAR LA VARIABLE QUE DEBE INCORPORARSE A LA SOLUCION

4.1 Problemas de Minimización. Siempre que existan valores negativos en la fila (Cj-Zj), es posible obtener una mejor solución. El menor valor negativo en la fila (Cj-Zj), indica la variable que debe incorporarse y corresponde a la que encabeza la columna que tiene ese menor valor negativo. Para el ejemplo aplicado, mostrado en el enlace o dirección mencionada la variable que se incorpora es X1, por que esta en la columna que contiene el menor valor negativo de la fila (Cj-Zj) y que es -396

4.2 Problemas de Maximización. Siempre que existan valores positivos en la fila (Cj-Zj), es posible obtener una mejor solución. El mayor valor positivo en la fila (Cj-Zj), indica la variable que debe incorporarse y corresponde a la que encabeza la columna que tiene ese mayor valor Positivo.

5. DETERMINAR LA VARIABLE QUE DEBE SALIR DE LA SOLUCION.

En la tabla en cuestión, se divide los coeficientes independientes que forman parte de las restricciones, entre los coeficientes de la variable que debe incorporarse a la solución y que ya ha sido determinada en el paso anterior. Los resultados se colocan en la ultima columna encabezada con F y se elige la fila con el menor resultado obtenido en las divisiones, en el interfecto de esa fila con la columna 1 encabezada con B se encuentra la variable que debe salir de la solución. Para el ejemplo aplicado, mostrado en el enlace o dirección mencionada, el menor valor obtenido en las divisiones es 25,000 y se encuentra en la cuarta fila, en el interfecto de esta fila con la columna 1 se encuentra la variable A2, la cual debe salir de la solución. En resumen la variable que entra o se incorpora a la solución es X1 y la variable que sale de la solución es A2

6. CALCULAR LOS NUEVOS VALORES DE LA FILA PARA LA VARIABLE QUE SE INCORPORA O ENTRA A LA SOLUCION.

Se debe construir la tabla de segunda solución así:

§ En la primera y segunda columna se muestra respectivamente el nombre y los coeficientes de las variables que van e intervenir en la segunda solución. Para el ejemplo aplicado, mostrado en el enlace o dirección mencionada, la variable A1 cuyo coeficiente es 100 proviene de la tabla de primera solución, la variable X1 es la que se incorpora y su coeficientes como se indica en la función objetivo es 4

§ Para calcular los nuevos valores de la fila de la variable que entra o se incorpora a la solución, se dividen los valores de la fila de la variable que sale en la tabla de la primera solución por el elemento interseccional fila-columna de la variable que sale, con la variable que entra localizado en la tabla de la primera solución. Para el ejemplo aplicado, mostrado en el enlace o dirección mencionada, los nuevos valores de la fila de la variable que entra para la tabla de segunda solución son 75/3; 3/3; 1/3; 0/3; -1/3; 0/3 y 1/3

7. MODIFICAR LAS FILAS RESTANTES DE LA TABLA DE PRIMERA SOLUCION, PARA TERMINAR DE CONFORMAR LA TABLA DE LA SEGUNDA SOLUCION.

A cada valor de las filas restantes a modificar en la tabla de la primera solución, séle resta el producto del valor ubicado en la misma fila pero en la columna de la variable que entra, con el valor ya calculado en la nueva fila de la variable según la columna en cuestión en la tabla de la segunda solución. Para el ejemplo aplicado, mostrado en el enlace o dirección mencionada, calculamos los valores para la fila A1 de la tabla de segunda solución con respecto a sus columnas 3, 4, 5, 6 y 7.


Fila A1; Columna 3 55= (80-1*25)
Fila A1; Columna 4 0= (1-1*1)
Fila A1; Columna 5 1.6667= (2-1*0.333)
Fila A1; Columna 6 -1= (-1-1*0)
Fila A1; Columna 7 0.3333= (0-1*(-0.333) etc.

8. TERMINAR LA TABLA DE SEGUNDA SOLUCION Y OBTENER LAS SEGUNDA SOLUCIÓN.

En la tabla de segunda solución se calculan las filas Zj y (Cj-Zj), se toma la segunda solución, y se analiza la fila (Cj-Zj), para saber si existen más soluciones, en caso de existir, se repite en forma análoga el proceso a partir del cuarto paso, cuantas veces se necesite, hasta encontrar la solución óptima. Para el ejemplo aplicado, mostrado en el enlace o dirección mencionada, la segunda solución es: X1=25; X2=0; H1=0; H2=0; A1=55 y A2 = 0.

En el mismo ejercicio la tercera solución se convierte en la optima, ya que todos los valores de (Cj-Zj) son mayores iguales a cero (caso de minimización) y esta solución es: X1=14; X2=33; H1=0; H2=0; A1=0 y A2= 0. y el costo mínimo es 254


Finalmente en la misma hoja de calculo se resuelve el mismo problema por el método Simples, pero previamente convirtiendo el problema de minimización en problema de maximización







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Ingeniero en Minas, Especialista en proyectos, Especialista en Gestión, instructor Sena desde el año de 1989, actualmente laboro en el centro de Gestión Industrial de la regional Distrito Capital, donde he orientado módulos como: formulación y evaluación de proyectos; logística; costos de producción; costos por actividades; técnicas de gestión empresarial; administración y gerencia estratégica; estadística; contabilidad; metodología de la investigación, emprendimiento y programación y control de la producción, repartidas entre las diferentes especialidades del centro. Actualmente participo en el diseño de guías y blogs para la formación por competencias en los módulos de formulación y evaluación de proyectos y de logística industrial, correspondientes la especialidad de gestión de la producción industrial. También he prestado mis servicios en otros centros de las regionales, Boyacá, y Cundinamarca del Sena, en programas de capacitación relacionados con la gestión, la administración de empresas, la producción agrícola y pecuaria, la minería y en la regional Norte de Santander trabaje en asesoría a las empresas mineras.