INTRODUCCION A LA INVESTIGACION DE OPERACIONES

LA INVESTIGACIÓN DE OPERACIONES
La Investigación de Operaciones (IO) es la aplicación, por grupos interdisciplinarios, del método científico a problemas relacionados con el control de las organizaciones o sistemas a fin de que se produzcan soluciones que mejor sirvan a los objetivos de toda organización.

A finales de la década de los treinta, el término "Investigación Operacional” (Operational Research) o "Investigación Operativa” fue utilizado asociado a problemas relativos a operaciones militares -"investigaciones de operaciones" de caracter militar- (A.P. Rowe 1937, McCloskey y Trefeten 1940).
• Otros términos también utilizados son:
– Investigación de Operaciones (Operations Research)
– Ciencias de la Administración (Management Science)

Definiciones de Investigación de Operaciones
• KITEL (1947): "La I.O. es un método científico que suministra una base cuantitativa a los dirigentes que deben tomar
decisiones en relación con agrupaciones bajo su control”
• RINEHART R.F.(1954) recoge una serie de definiciones sobre la I.O., destacando la que la considera como "La Ciencia de la
Decisión”
• HALSBURY (1955): "La I.O. se ocupa de la optimización del funcionamiento de un sistema”
• CHURCHMAN-ACKOFF-ARNOFF(1957) "La I.O. es la aplicación, por grupos interdisciplinarios, del método
científico a problemas relacionados con el control de las organizaciones o sistemas (hombre-máquina), a fin de producir soluciones que mejor sirvan a los objetivos de la organización”
• KAUFFMAN (1959): "La I.O. es la matemática de los fenómenos de organización”
• EDDISON (1962): "La I.O. consiste en la investigación de todos o algunos de los aspectos de la dirección de una empresa”
• BRUNET: “La I.O. es la preparación científica de las decisiones”
• SARGENT (1965) considera la I.O. como una función de servicio.
• Según la Operational Research Society de Inglaterra, la I.O. es la aplicación del método científico a los problemas complejos que surgen en la dirección y gestión de grandes sistemas, formados por hombres máquinas y dinero, que se
dan en la industria, gobierno, comercio y defensa.
• La Operational Research Society de América afirma que "La I.O. tiene por objeto decidir, mediante métodos científicos, sobre el diseño que optimice el funcionamiento de los sistemas hombre-máquina, generalmente bajo condiciones que implican al utilización de recursos escasos”
• De todas estas definiciones se extraen las siguientes características de la I.O.:
a) Se hace un planteamiento global del problema, siendo su principal objeto la Toma de Decisiones.
b) Utilización de grupos interdisciplinarios. Un problema clave entre estos grupos multipersonales es el de la comunicación, motivo de numerosos estudios (Wiener 1960).
c) Son problemas relativos a grandes sistemas constituidos por hombres, máquinas y recursos, éstos generalmente escasos.
d) Estudio mediante la aplicación del método científico.
e) Construcción de modelos matemáticos y uso del ordenador.
f) Ayuda a la gestión a tomar científicamente sus decisiones.

• Teniendo estas características podemos dar la siguiente
definición:
“La I.O. es la aplicación del método científico a los problemas complejos que se presentan, cuando se trata de dirigir grandes sistemas englobando máquinas, hombres y recursos, para ayudar a la gestión a tomar decisiones científicamente”
• Esta interpretación de la I.O. recoge la acepción de la misma en su enfoque más tradicional.

• La aplicación práctica de la I.O. reporta una serie de ventajas como son:
* Incrementar la posibilidad de tomar mejores decisiones (Experiencia-Institución versus Conocimiento-Razonamiento)
* Mejora el conocimiento del proceso de toma de decisiones seguido en la organización
* Mejora la coordinación entre las múltiples componentes de la organización.
* Mejora el control de sistema al instituir procedimientos sistemáticos que supervisan las operaciones, y evita el regreso a un sistema peor.
* Alcanza un sistema mejor (costos más bajos, interacciones más fluidas,mejor coordinación)
Evolución histórica de la I.O.
• Es difícil precisar los inicios de lo que hoy se conoce como I.O., aunque técnicas y modelos de ésta pueden encontrarse
con orígenes muy antiguos (en el siglo III a. de C., Arquímedes, por encargo de Herón, estudió la mejor forma de emplear y distribuir las armas disponibles en la sitiada ciudad de Siracusa).
• Antecedentes
– Modelos primitivos de Programación Matemática (Quesnay, 1759) Walras en 1874.
– Los Modelos Lineales tienen como precursor a Jordan (1873), Minkowsky (1896) y Farkas (1903).
– Los Modelos Dinámicos Probabilísticos tienen su origen con Markov, a finales del siglo.
– En la primera década del siglo XX (1910), un ingeniero danés A. K. Erlang desarrolló la Teoría de Líneas de Espera.
– En 1911 Friedman W, Taylor introdujo el enfoque científico en la administración, siendo considerado por numerosos autores como el padre
del "Management Science".
– El desarrollo de los Modelos de Inventario (Wilson), así como el de Tiempos y Movimientos, se produjo al comienzo de los veinte.
– Los Problemas de Asignación fueron estudiados con métodos matemáticos por los húngaros König y Egervary en la tercera década del siglo.
– Los Problemas de Distribución fueron estudiados por el ruso Kantorovich (1939).
– Von Neumann (1937) cimentó lo que más tarde culminó como Teoría de Juegos y Teoría de Preferencias (desarrollada conjuntamente con O.
Morgenstern).

• Es comúnmente aceptado que fue en la Segunda Guerra Mundial cuando la I.O. empezó a tomar forma como disciplina propia.
• La complejidad de los problemas tácticos y estratégicos asociados al esfuerzo militar, obligó a la administración a crear grupos de científicos de distintas especialidades, con el fin de resolverlos lo antes posible.
P.M.S. Blackett
• El primero de estos grupos fue creado en Inglaterra en 1940, bajo la dirección de P.M.S. Blackett (premio Nobel de física en 1948),
conociéndosele con el nombre de "Circo Blackett"
􀂃 Contribuciones significativas en la mejora del sistema de radar
• El éxito conseguido por los grupos de Investigación Operativa británicos hizo que se crearan grupos en
Estados Unidos, Canadá, Francia,...
• Finalizada la guerra, los miembros de estos equipos siguieron en algunos casos perteneciendo a las Fuerzas Armadas o bien pasaron a trabajar en empresas que tenían necesidad de ellos
• Durante los años cincuenta y motivado por el desarrollo de los ordenadores, la I.O. tuvo una época de gran crecimiento, sugiriéndose al idea de crear una disciplina con este nombre (hasta mediados 70)
• Entre los temas de investigación más destacados de este período (años 50 a 70) se encuentran:
– La Programación Dinámica (Bellman)
– La Programación No Lineal (Kuhn y Tucker)
– La Programación Entera (Dantzig y Gomory) y Entera Binaria (Balas)
– Las Redes de Optimización (Ford y Fulkerson)
– La Programación y Control de Proyectos (PERT y CPM con Walker y Kelley respectivamente)
– La Simulación (Markovitz)
– La Teoría de Inventarios (Arrow, Karlin, Scarf y Whithin)
– El Análisis de Decisiones (Raiffa)
– Los Procesos Markovianos de Decisión (Howard)
– La Teoría de Fiabilidad
– La Teoría de Sistemas
– La Programación por Metas (Charnes, Cooper)
– La Decisión Multicriterio (Roy, Saaty, Keeney Zeleny, Steur)


¿Qué es la investigación de operaciones?Una manera de tratar de responder a esta pregunta es dar una definición. Por ejemplo, la investigación de operaciones puede describirse como un enfoque científico de la toma de decisiones que requiere la operación de sistemas organizacionales. Sin embargo, esta descripción, al igual que los intentos anteriores de dar una definición, es tan general que se puede aplicar a muchos otros campos. Por lo tanto, tal vez la mejor forma de entender la naturaleza única de la investigación de operaciones sea examinar sus características sobresalientes.Como su nombre lo dice, la investigación de operaciones significa "hacer investigación sobre las operaciones". Esto dice algo tanto del enfoque como del área de aplicación. Entonces, la Investigación de operaciones se aplica a problemas que se refieren a la conducción y coordinación de operaciones o actividades dentro de una organización. La naturaleza de la organización es esencialmente inmaterial y, de hecho, la investigación de operaciones se ha aplicado en los negocios, la industria, la milicia, el gobierno, los hospitales, etc. Así, la gama de aplicaciones es extraordinariamente amplia. El enfoque de la investigación de operaciones es el mismo del método científico. En particular, el proceso comienza por la observación cuidadosa y la formulación del problema y sigue con la construcción de un modelo científico (por lo general matemático) que intenta abstraer la esencia del problema real. En este punto se propone la hipótesis de que el modelo es una representación lo suficientemente precisa de las características esenciales de la situación como para que las conclusiones (soluciones) obtenidas sean válidas también para el problema real. Esta hipótesis se verifica y modifica mediante las pruebas adecuadas. Entonces, en cierto modo, la investigación de operaciones incluye la investigación científica creativa de las propiedades fundamentales de las operaciones. Sin embargo, existe más que esto.

En particular, la investigación de operaciones se ocupa también de la administración práctica de la organización. Así, para tener éxito, deberá también proporcionar conclusiones positivas y claras que pueda usar el tomador de decisiones cuando las necesite. Una característica más de la investigación de operaciones es su amplio punto de vista. Como quedó implícito en la sección anterior, la investigación de operaciones adopta un punto de vista organizacional. Puede decirse que intenta resolver los conflictos de intereses entre los componentes de la organización de forma que el resultado sea el mejor para la organización completa. Esto no significa que el estudio de cada problema deba considerar en forma explícita todos los aspectos de la organización sino que los objetivos que se buscan deben ser consistentes con los de toda ella. Una característica adicional, que se mencionó incidentalmente, es que la investigación de operaciones intenta encontrar la mejor solución, o la solución óptima, al problema bajo consideración. En lugar de contentarse con sólo mejorar el estado de las cosas, la meta es identificar el mejor curso de acción posible. Aun cuando debe interpretarse con todo cuidado, esta "búsqueda de la optimalidad" es un aspecto muy importante dentro de la investigación de operaciones. Todas estas características llevan de una manera casi natural a otra.
Es evidente que no puede esperarse que un solo individuo sea un experto en todos los múltiples aspectos del trabajo de investigación de operaciones o de los problemas que se estudian; se requiere un grupo de individuos con diversos antecedentes y habilidades. Entonces, cuando se va a realizar un estudio de investigación de operaciones completo de un nuevo problema, por lo general es necesario organizar un equipo. Éste debe incluir individuos con antecedentes firmes en matemáticas, estadística y teoría de probabilidades, al igual que en economía, administración de empresas, computación electrónica, ingeniería, ciencias físicas y del comportamiento y, por supuesto, en las técnicas especiales de investigación de operaciones. El equipo también necesita tener la experiencia y las habilidades necesarias para permitir la consideración adecuada de todas las ramificaciones del problema a través de la organización y para ejecutar eficientemente todas las fases del estudio.En resumen, la investigación de operaciones se ocupa de la toma de decisiones óptima y del modelado de sistemas determinísticos y probabilísticos que se origina en la vida real. Estas aplicaciones, que ocurren en el gobierno, en los negocios, en la industria, en ingeniería, en economía y en las ciencias naturales y sociales, se caracterizan, en gran parte, por la necesidad de asignar recursos escasos. En estas situaciones, se puede obtener un conocimiento profundo del problema a partir del análisis científico que proporciona la investigación de operaciones.

LA INVESTIGACIÓN DE OPERACIONES EN LA PRÁCTICA
A continuación se presenta un breve panorama de las técnicas de la Investigación de Operaciones.
Programación lineal:Es un método de solución de problemas que se ha desarrollado para situaciones que implican la maximización o la minimización de una función lineal sujeta a restricciones lineales que limitan la medida en la que se puede tender hacia la función objetivo.
Programación lineal con números enteros:Es un método que se utiliza para problemas que pueden ser planteados como programas lineales, con el requisito adicional de que algunas o todas las decisiones recomendadas deben asumir valores enteros.
Modelos de redes:Es una representación gráfica de un problema que consiste en pequeños círculos, a los que se denomina nodos, interconectados por líneas a las que se denomina arcos. Existen procedimientos de solución especializados para este tipo de problemas que permiten resolver rápidamente muchos problemas gerenciales en áreas como diseño de sistemas de transporte, diseño de sistemas de información y programación de proyectos.
Administración de proyectos PERT/CPM:En muchos casos los administradores asumen la responsabilidad de la planeación, la programación y el control de proyectos que constan de numerosas tareas o trabajos que son llevados a cabo por diversos departamentos, personas, etc. PERT y CPM son técnicas que ayudan a los administradores a cumplir con sus responsabilidades en la administración de proyectos.
Modelos de inventarios:Estos modelos se utilizan para auxiliar a administradores que enfrentan los problemas duales de mantener suficientes inventarios para satisfacer la demanda de bienes y, al mismo tiempo, de incurrir en los menores costos posibles por el mantenimiento de esos inventarios.
Modelos de líneas de espera (teoría de colas):Se han desarrollado los modelos de líneas de espera (colas o filas) para ayudar a los administradores a comprender y a tomar mejores decisiones con respecto a la operación de sistemas que implican líneas de espera.
Simulación en computadora:Esta es una técnica que se utiliza para ensayar modelos de la operación de un sistema en el tiempo. Tal técnica emplea un programa computacional para modelar la operación y realizar cálculos sobre la simulación.
Análisis de decisiones:El análisis de decisiones puede servir para determinar estrategias óptimas en situaciones en las que existen varias alternativas de decisión y unos patrones de eventos inciertos o llenos de riesgo.

Programación de metas:Esta es una técnica que se utiliza para resolver problemas de decisiones con criterios múltiples, por lo general dentro de una estructura de programación lineal. Proceso analítico de jerarquización. Es una técnica de toma de decisiones con criterios múltiples que permite la inclusión de factores subjetivos para llegar a la decisión que se recomienda.
Pronósticos:Los métodos de pronóstico se pueden emplear para predecir aspectos futuros de una operación de negocios.Modelos de procesos de Markov:Los modelos de procesos de Markov son útiles para estudiar la evolución de ciertos sistemas después de varias repeticiones. Por ejemplo, se han usado procesos de Markov para describir la probabilidad de que una máquina que está funcionando en un periodo continúe funcionando o se descomponga en otro periodo.Programación dinámica:Esta programación es una técnica que permite descomponer un problema grande de manera que, una vez que se han resuelto los problemas más pequeños obtenidos en la descomposición, se tiene una solución óptima para el problema completo.

PRINCIPALES CAMPOS DE APLICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN DE OPERACIONES
Los principales campos de aplicación de la IO son:Relativa a personas:
Organización y gerencia.
Ausentismo y relaciones de trabajo.
Economía.
Decisiones individuales.
Investigaciones de mercado.
Relativa a personas y máquinas:
Eficiencia y productividad.
Organización de flujos en fábricas.
Métodos de control de calidad, inspección y muestreo.
Prevención de accidentes.
Organización de cambios tecnológicos.
Relativa a movimientos:
Transporte.
Almacenamiento, distribución y manipulación.
Comunicaciones.
ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN DE OPERACIONES
La contribución del enfoque de investigación de operaciones proviene principalmente de:La estructuración de una situación de la vida real como un modelo matemático, con lo que se logra una abstracción de los elementos esenciales para que pueda buscarse una solución que concuerde con los objetivos del tomador de decisiones. Esto implica tomar en cuenta el problema dentro del contexto del sistema completo.El análisis de la estructura de tales soluciones y el desarrollo de procedimientos sistemáticos para obtenerlas.El desarrollo de una solución, incluyendo la teoría matemática, si es necesario, que lleve al valor óptimo de la medida de lo que se espera del sistema (o quizá que compare los cursos de acción alternativos evaluando esta medida para cada uno).El enfoque de la IO incorpora el enfoque sistemático al reconocer que las variables internas en los problemas decisoriales son interdependientes e interrelacionadas. La investigación operacional es "la aplicación de métodos, técnicas e instrumentos científicos a los problemas que envuelven las operaciones de un sistema, de modo que proporcione, a los que controlan el sistema, soluciones óptimas para el problema observado". Esta se "ocupa generalmente de operaciones de un sistema existente", esto es, "materiales, energías, personas y máquinas ya existentes". "El objetivo de la investigación operacional es capacitar la administración para resolver problemas y tomar decisiones".

MÉTODOS DE IO QUE SE USAN CON MAYOR FRECUENCIA

Un estudio realizado por Forgionne acerca de ejecutivos de empresas indica la frecuencia con la que se utilizan diversas técnicas de la ciencia de la Investigación de Operaciones. Como se menciona a continuación, los métodos que se usan con mayor frecuencia son los métodos estadísticos, la simulación en computadora, PERT/CPM, programación lineal y teoría de colas.
Estadística (59.7 % en frecuencia de uso)
Simulación en computadora (33.9% en frecuencia de uso)
PERT/CPM (21.0% en frecuencia de uso)
Programación lineal (14.5% en frecuencia de uso)
Teoría de las colas (9.7% en frecuencia de uso)
Programación no lineal (8.1% en frecuencia de uso)
Programación dinámica (4.8% en frecuencia de uso)
Teoría de los juegos (3.2% en frecuencia de uso)
Un estudio de Ledbetter y Cox apoya los resultados anteriores al jerarquizar, en orden de uso, regresión (análisis estadístico), programación lineal, simulación, modelos de redes (PERT/CPM), filas o colas, programación dinámica y teoría de juegos. Una investigación de Thomas y DaCostaS mostraba que el 88% de todas las empresas grandes utilizan los pronósticos y que más de 50% hacen uso de métodos cuantitativos para programación de la producción, control de inventarios, presupuestos de capital y transporte. Un estudio realizado por Gaitheró sobre las aplicaciones de la ciencia de la administración en empresas manufactureras apoya también la elevada frecuencia de utilización del análisis estadístico, la simulación y la programación lineal.