¿Qué es investigación de operaciones y sus aplicaciones?

¿Sabías que es posible tomar decisiones con base en un modelo matemático? Acompáñanos con la lectura de este artículo para conocer qué es investigación de operaciones y sus aplicaciones.

La toma de decisiones, en especial en los ámbitos administrativo, financiero u operacional, puede conllevar un gran riesgo para la empresa. Por ello, resulta necesario valerse de herramientas y técnicas que faciliten el proceso, comparen alternativas y permitan aprovechar mejor los recursos disponibles. Continúa leyendo y aprende sobre la investigación de operaciones y su importancia.

¿Qué es investigación de operaciones?

También conocida como investigación operativa, se trata de una disciplina que se encarga de la formulación de métodos analíticos para la toma de decisiones. Dicho de otra forma, comprende la aplicación de alguna técnica o modelo matemático para encontrar la solución a un problema o planteamiento.

Por lo tanto, la investigación operativa intenta alcanzar la toma de decisiones más acertadas a partir de cálculos y estimaciones matemáticas.

Asimismo, hay que considerar el enfoque que puede darse al estudio y análisis de un problema o situación en particular. Entre las características de la investigación de operaciones, un problema puede abordarse mediante:

• Un enfoque multivariable, que representa diferentes variables.
• La identificación de patrones de conducta y estados reales del sistema.
• El trabajo con modelos matemáticos que permitan estudiar y determinar causas y consecuencias.
• La elección del resultado basada en la mejor opción posible.
• La implantación de la opción escogida.

Origen de la investigación de operaciones

El origen de la investigación de operaciones se encuentra en el desarrollo de estrategias militares más eficientes. Los antecedentes organizados de la investigación de operaciones se remontan a los años previos a la Segunda Guerra Mundial, y la disciplina se consolidó durante el conflicto, cuando fueron necesarios cálculos y estimaciones para identificar áreas de optimización, por una parte, y destinar recursos hacia áreas críticas, por otra. Así, los investigadores se centraron en la aplicación de métodos y modelos matemáticos para tomar decisiones de alta complejidad en un contexto que requería no solo relevancia, sino también éxito en sus aplicaciones. Como ocurre con otras innovaciones, sobre todo metodológicas, la investigación de operaciones se convirtió en referencia para las actividades en sectores de gran importancia, como las empresas y las instituciones estatales.

Partiendo de esto, la historia de la investigación de operaciones nos acerca a la importancia de comprender en detalle problemas reales para luego establecer un conjunto de soluciones óptimas. Entonces, ¿qué toma en cuenta? Se empieza por el análisis de casos y se transita hacia la disposición de tareas, el diseño de redes de distribución y, no menos importante, la gestión de los recursos, sobre todo económicos, aunque también se toman en cuenta los inventarios. Así, la aplicación de la investigación de operaciones en la vida real contribuye a solventar necesidades de naturaleza logística, por ejemplo, donde la eficiencia y la eficacia son los principales valores que la caracterizan.

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¿Cuáles son los modelos de investigación de operaciones?

Los modelos de investigación de operaciones se cuentan en tres: modelos icónicos, modelos analógicos y modelos matemáticos o simbólicos. Cada uno de ellos aborda de una manera particular la naturaleza del problema y, por lo tanto, plantea soluciones según los métodos propuestos.

¿En qué consiste el modelo icónico?

Consiste básicamente en describir objetos o realidades. Se utilizan escalas, como ocurre en los planos, mapas, maquetas y prototipos.

¿En qué consiste el modelo analógico?

En este caso, se utilizan representaciones para visualizar y comprender el objeto de estudio. Entre sus principales herramientas se encuentran las curvas de demanda y las curvas de distribución. No pueden dejar de mencionarse los diagramas de flujo, también muy comunes.

¿En qué consiste el modelo matemático?

Este modelo toma como punto de partida los símbolos matemáticos y las funciones. Por lo tanto, recurre a variables que permiten describir el comportamiento del sistema y, a la vez, analizarlo. En este caso, se atiende a modelos matemáticos que parten de lo siguiente:

• Datos cualitativos y cuantitativos.
• Modelos probabilísticos y determinísticos.
• Simulaciones y modelos sin simulación.
• Modelos estándar.
• Modelos hechos a medida.
• Modelos descriptivos y de optimización.

¿Qué es la programación lineal?

Comprender qué es programación lineal en investigación de operaciones permite reconocer un método matemático de optimización que representa modelos lineales para reducir costos o maximizar ganancias en distintas áreas de una organización.

Para entender qué es la programación lineal, conviene partir de una función objetivo que se maximiza o minimiza y cuyas variables están elevadas a la potencia uno. Así, la programación lineal exige que tanto la función objetivo como las restricciones se expresen mediante relaciones lineales.

Los modelos de programación lineal se componen de variables de decisión, una función objetivo y un conjunto de restricciones que representan los límites del problema.

La programación lineal en investigación de operaciones también considera restricciones de no negatividad, según las cuales las variables de decisión deben tomar valores positivos o nulos. El conjunto de valores que satisface todas las restricciones recibe el nombre de región factible.

Según el modelo, puede existir una solución factible única, varias soluciones óptimas o una solución no acotada. Cuando ningún conjunto de valores cumple todas las restricciones, el problema se considera no factible.

¿Qué es el método gráfico?

Para comprender qué es el método gráfico en investigación de operaciones, hay que situarlo como una herramienta para resolver visualmente problemas lineales con dos variables de decisión.

El método gráfico en investigación de operaciones representa las restricciones en un sistema de coordenadas y permite observar las soluciones que las satisfacen. Además, para explicarlo podemos identificar la región factible y evaluar la función objetivo en sus vértices.

El método gráfico resulta útil para comprender el comportamiento del modelo, aunque es impráctico para problemas con tres o más variables de decisión.

1. Trazar las rectas asociadas a las restricciones y representar cada variable de decisión en un eje.
2. Establecer una escala de medida adecuada para cada eje.
3. Dibujar las restricciones en el sistema de coordenadas, incluidas las condiciones de no negatividad.
4. Determinar la región factible una vez representadas todas las restricciones. Si está vacía, el problema no tiene una solución factible.
5. Identificar los puntos extremos o vértices que componen la región factible.
6. Evaluar la función objetivo en los vértices factibles; aquellos que maximicen o minimicen el valor resultante determinarán la solución óptima.

Cuando el modelo tiene más variables, el método simplex ofrece un procedimiento algebraico para resolver problemas de programación lineal sin depender de una representación en dos dimensiones.

Metodología de la investigación de operaciones

La metodología de la investigación de operaciones cuenta con, al menos, seis pasos que componen un proceso sistemático. Hay que destacar que se trata de un procedimiento estructurado y, por lo tanto, pautado según lo que se considera fundamental en las fases de la investigación de operaciones. Entonces, ¿cuáles son estos pasos?

1. Identificación y/o formulación del problema. Ej.: Una empresa dedicada a repartir comida por delivery se plantea minimizar las distancias en su servicio y disminuir los gastos en combustible.

2. Elección y construcción del modelo. Ej.: Se representa el itinerario de entregas como nodos y se asignan valores.

3. Obtención de una o varias soluciones. Ej.: Se proponen soluciones mediante software especializado, el cual permite encontrar las rutas más eficientes.

4. Análisis, evaluación y validación del modelo. Ej.: Se revisa si se cumplen los estándares de tiempo de entrega y la disponibilidad de vehículos.

5. Despliegue de la solución. Ej.: Se implementan nuevas rutas de reparto.

6. Seguimiento y control de la implementación. Ej.: Se despliega una fase de prueba, se recogen las mejoras y se decide aplicar el modelo de forma permanente.

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Ejemplos de aplicación de la investigación de operaciones

Entre las aplicaciones de la investigación de operaciones se encuentran los problemas relacionados con la matemática aplicada. No obstante, existen otras aplicaciones más prácticas, por ejemplo, en la ingeniería industrial.

La investigación de operaciones en ingeniería industrial se aplica a procesos de producción y fabricación con recursos limitados, sistemas logísticos, asignación de tareas y responsabilidades para los empleados e, incluso, al control de los recursos financieros, materiales y humanos.

De modo que la investigación de operaciones puede aplicarse en cada área de las empresas y organizaciones, como los recursos humanos, el sector operativo, la distribución de productos y el uso de los recursos financieros.

Para comprender mejor qué es la investigación de operaciones y sus aplicaciones, detallemos algunos ejemplos concretos.

• Planeamiento de proyectos complejos.
• Diseño de circuitos de producción y fabricación.
• Optimización de redes y telecomunicaciones.
• Asignación de tareas y responsabilidades según el área departamental.
• Localización de instalaciones.
• Búsqueda de objetivos empresariales o de producción.
• Administración de la cadena de suministro.
• Transporte y gestión de almacén.

De esta forma, es posible concluir que la finalidad de la aplicación de la investigación de operaciones es evaluar y aplicar el método más apropiado para generar una respuesta óptima a una determinada situación.

Formaciones relacionadas

• Licenciatura en Ingeniería en Logística
• Licenciatura en Ingeniería en Sistemas Computacionales
• Maestría en Ciencias Matemáticas