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Dentro de esta investigación se planteó el objetivo de definir cada uno de los modelos de
redes, empezando desde los conceptos más básicos como la definición de lo que sería un
nodo que son los vértices utilizados dentro de un modelo de red, un arco que podría ser la
flecha o el conector de cada nodo dentro de la red, también las consideraciones a tomar
para entender la estructura de una red, tales podrían ser como las direcciones que toman los
arcos, pueden ser directas o indirectas.
Una vez entendidas las terminologías de las partes que conforman las redes, proseguimos
con lo que sería cada uno de los modelos, el primero podría ser matriz de incidencia nodo-
arco que sería una tabla que representa un modelo en la red, la técnica de árbol de
expansión mínima, los pasos que hay que seguir para realizarlo, la técnica de flujo máximo,
los pasos de la técnica, la técnica de la ruta más corta y los otros modelos de redes que
serían, problemas de transporte, problemas del caminos más corto, camino critico en la
planificación de proyectos de redes, problema de flujo de costo mínimo, análisis de
sensibilidad para los modelos de redes, el problema de viaje del vendedor, también
utilizando unos ejemplos para que los temas puedan quedar más claros.
Todos estos temas se explican más a detalle y con mejor entendimiento dentro del
documento.
MODELOS DE REDES
Un modelo de red es un modelo de transbordo con capacidades, el cual puede adoptar
diversas formas, como el modelo de la ruta más corta y el modelo del flujo máximo y
mínimo, el problema de árbol de alcance mínimo, método de camino crítico, entre otras
aplicaciones de la planeación financiera y de producción.
La principal característica de un modelo de transbordo con capacidades es que es una red
donde las ofertas están en los puntos de origen específicos, las demandas en los puntos de
destino específicos y las alternativas de embarque se ofrecen por medio de los nodos
intermedios, de manera que siguen rutas con capacidades definidas desde los orígenes hasta
los destinos.
Terminología de redes
Una red se compone de un conjunto de nodos unidos por arcos (o ramas). La notación para
describir una red es (N, A), donde N es el conjunto de nodos, y A es el conjunto de arcos.
N={1 ,2 , 3 , 4 , 5 }
A={( 1, 2),( 1, 3),(2 ,3),(2 ,5),(3 , 4 ),(3 ,5) ,(4 ,2) ,(4 ,5)}
¿Qué es un Arco?
Es usualmente llamado borde o flecha. Este podría ser directo o indirecto. La cabeza es el
destino, y la cola el origen. La cabeza y la cola son nodos que pueden estar tanto al origen
como al final. En las redes de transporte, los arcos podrían ser los caminos, los canales de
navegación en un río, o los patrones de vuelo de un avión. Los arcos proporcionan la
conectividad entre los nodos. Una calle de una sola dirección podría ser representada por un
arco, mientras que una calle de dos direcciones podría representada por un arco sin
dirección o por dos arcos que apuntan a direcciones opuestas. Una red con n nodos podría
tener tantos arcos como n ! /[(n−2) ! 2 !]=n(n−1)/2. Si están dirigidos, este número
pudiese ser doble. Este enorme número de arcos posibles es una de las razones del porque
existen soluciones de algoritmos especiales para problemas de redes particulares.
Consideraciones importantes:
Las flechas/líneas de una sola dirección son arcos directos.
Las líneas con flujo para ambas direcciones son arcos indirectos.
Una red que tiene solamente arcos directos es una red directa.
Una red que tiene arcos en ambas direcciones es una red indirecta. Una ruta directa
del nodo i a la j es una secuencia de arcos conectados, por lo que es factible un flujo
que pase a través de esa ruta.
Una ruta indirecta de un nodo i a j es una secuencia de arcos conectados, cuyo
sentido es de i a j o viceversa.
Una ruta que empieza y termina en el mismo nodo es un ciclo.
Si la red contiene como mínimo una ruta directa entre 2 nodos, se dice que están
conectados. Para determinar cuál de las rutas de la red será elegida debemos
considerar los costos y las capacidades a lo largo del recorrido de las rutas.
Modelos de redes versión 1
Matriz de incidencia nodo – arco
Es una tabla para representar los datos de las restricciones en un modelo de red. Cada arco
de la red corresponde a una columna de la tabla. Cada nodo de la red corresponde a una fila
de la tabla. Las columnas solo tienen dos entradas diferentes a cero: +1 y−1.
Una vez que hemos planteado el modelo de programación lineal, debemos encontrar la
solución que programación lineal, debemos encontrar la solución que optimice la función
objetivo.
Podemos utilizar algún software de programación lineal como SOLVER o LINDO
para encontrar la solución óptima.
Cierre
La terminología y procedimiento para dibujar una red te servirán para aplicar los
modelos de optimización, ya que al observar la Ilustración 3 es mucho más fácil
identificar la ruta más corta o más larga, etc.
Modelo de redes versión 2
Técnica de árbol de expansión mínima
Este árbol vincula los nodos de una red valiéndose de la longitud mínima total de las ramas
de conexión. Una aplicación común se presenta en la pavimentación de carreteras que unen
poblaciones, o de forma directa, o que pasan por otras poblaciones. La solución del árbol de
mínima expansión proporciona el diseño del sistema de carreteras.
Ejemplo
PetroChem, una refinería de petróleo localizada sobre el río Mississippi al sur de Baton
Rouge, Luisiana está diseñando una nueva planta para producir combustible diesel. La
Ilustración 5 muestra la red de los centros de procesamiento principales junto con la
velocidad de flujo existente. A la administración le gustaría determinar la cantidad máxima
de combustible que puede fluir a través de la planta, del nodo 1 al nodo 7 .
Técnica de la ruta más corta
Este problema determina la ruta más corta entre un origen y un destino en una red de
transporte.
Pasos de la técnica de la ruta más corta
Encuentre el nodo más cercano al origen. Coloque la distancia en una casilla junto
al nodo.
Encuentre el siguiente nodo más cercano al origen (planta) y coloque la distancia en
una casilla junto al nodo. En algunos casos, se tendrán que revisar varias
trayectorias para encontrar el nodo más cercano.
Repita el proceso hasta que haya recorrido toda la red. La última distancia en el
nodo final será la distancia de la ruta más corta. Es de notar que la distancia
colocada en la casilla junto a cada nodo es la ruta más corta a este nodo. Se utilizan
estas distancias como resultados intermedios para encontrar el siguiente nodo más
cercano.
Ejemplo:
RentCar está desarrollando una política de reemplazo para su flotilla de automóviles en un
horizonte de planeación de 4 años. Al inicio de cada año, un automóvil se reemplaza o se
conserva en operación durante un año más. Un automóvil debe estar en servicio de 1 a 3
años. La siguiente tabla proporciona el costo de reemplazo como una función del año en
que se adquiere un automóvil y los años en operación.
El problema puede formularse como una red en la que los nodos 1 a 5 representan el inicio
de los años 1 a 5. Los arcos a partir del nodo 1 (año 1) pueden llegar a los nodos 2, 3 y 4
porque un automóvil puede estar en operación de 1 a 3 años. Los arcos a partir de los
demás nodos pueden interpretarse del mismo modo. La longitud de cada arco es igual al
costo de reemplazo. La solución del problema es equivalente a determinar la ruta más corta
entre los nodos 1 y 5.
La Ilustración 6 muestra la red resultante. Utilizando TORA, 2 la ruta más corta es 1 S 3 S 5.
La solución indica que un automóvil adquirido al inicio del año 1 (nodo 1) debe
reemplazarse después de 2 años al inicio del año 3 (nodo 3). El automóvil de reemplazo se
mantendrá entonces en servicio hasta finales del año 4. El costo total de esta política de
reemplazo es de $ 12,500(¿ $ 5400+$ 7100).
En las filas se ubican los orígenes indicando, en la columna de la derecha los recursos
(oferta o disponibilidad). En las columnas se ubican los destinos, y se indican en la última
fila los totales demandados. En el pequeño recuadro ubicado en la margen superior derecha
se indica el costo de distribuir una unidad desde el origen hasta ese destino y en la parte
inferior de cada recuadro se registran las asignaciones Xi para cada variable. En los casos
donde la sumatoria de los recursos y las demandas no sean las mismas, se agrega un origen
o destino ficticio con la cantidad que permita cumplir la propiedad de soluciones factibles.
Después de planteado el modelo de transporte, se procede a obtener una solución básica
factible, la cual se puede obtener a partir de cualquiera de los siguientes métodos:
Esquina noroeste.
Costo mínimo.
Método de aproximación de Vogel
Se desea conocer de qué país y en qué cantidad deben enviarse las computadoras a cada
Región, al menor costo posible.
Costo mínimo: 5500, 3500, 3500 respectivamente.
Esquina noroeste: Enviar 5500 y 1700 computadoras desde Inglaterra a la región 1 y región
2, respectivamente. Desde Alemania 1800 y 3500 computadoras a la región 2 y región 3,
respectivamente, con un costo total de transporte de $129,200
Método Vogel: deben enviarse 200, 3500 y 3500 computadoras desde Inglaterra a la región
1. Región 2 y región 3, respectivamente. Desde Alemania, 5300 computadoras a la región 1
con un costo de transporte total de $104,300
CONCLUSIONES
Una gran ventaja que proporciona el uso de este modelo es que, dada su condición de
instrumento de aplicación poderoso y flexible, proporciona una valiosa ayuda en las
utilizaciones antes citadas. Otra ventaja es que gracias a los grafos y cuadros de
representación gráfica resulta más fácil su comprensión y se ve más claramente la solución
del problema en cuestión para una persona no especializada en la materia.
De acuerdo al análisis de la información expuesta en este documento las empresas eligen el
método de transporte que más se adapte a sus necesidades ya que cada uno de ellos tiene
diferentes características, pero con una misma finalidad reducir los costos que se generan
desde el punto de origen hasta el punto de entrega. Este es un tema de gran aplicación y
actualidad, pues el transporte es una realidad inherente en cualquier proceso de producción
de bienes, incluso también en algunos servicios. Por lo mismo, es una enorme área de
mejora en dichos procesos para lograr optimizar recursos dentro de la empresa
REFERENCIAS
Hamdy A Taha. Investigación de Operaciones. Pág. 165. Pearson Education.
http://www.mapfre.com/documentacion/publico/i18n/catalogo_imagenes/
grupo.cmd?path=1057304
http://www.educabarrie.org/palabrario/modelos-de-transporte