Sesión8 sct2016

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Modelo de Facilidades Múltiples Curso Planeación y Diseño de Instalaciones Ing. Rafael Gutiérrez Brenes

Sesión 8


Objetivos de Aprendizaje 1. Describir los modelos para la soluci贸n de problemas.

2


Índice Modelo de Facilidades Múltiples.............................................. 1 Objetivos de Aprendizaje....................................................... 2 Modelo rápido y práctico a nivel preliminar........................ 4 Método de facilidades múltiples........................................... 6 Método Rectangular.............................................................. 6 Facilidades Múltiples..............................................................17 Método Euclideano............................................................... 17 Localización, facilidades múltiples, capacidad de instalación ilimitada............................................................... 25 Método de Fuerza bruta........................................................ 25 Método heurístico................................................................. 28 Referencias............................................................................. 31

3


Modelo rรกpido y prรกctico a nivel preliminar Supongamos que una fotocopiadora nueva se va a instalar en un edificio de complejos de oficinas, esa mรกquina se puede poner en cualquiera de 5 lugares posibles y la podrรกn usar 6 oficinas. A inf se da a continuaciรณn: Costo medido en el tiempo que tarda una persona de cada lugar caminando de ida y vuelta.

Clientes (ofic)

1

2

3

4

5

Demanda

A

3

5

4

1

6

15

B

5

2

4

4

2

20

C

3

6

4

4

5

10

D

5

3

8

5

6

12

E

3

9

5

2

8

10

F

9

10

7

9

2

7

# de viajes

4


Soluci贸n

1

2

3

4

5

A

45

75

60

15

90

B

100

40

80

80

40

C

30

60

40

40

50

D

60

36

96

60

72

E

30

90

50

20

80

F

+ 63

+ 70

+ 49

+ 63

+ 14

328

371

375

278

346

Total

R/ La opci贸n 4 porque es la que posee menor costo

5


Método de facilidades múltiples Método Rectangular La desventaja de los anteriores modelos es que sólo se puede utilizar para localizar una facilidad. Si existen varias facilidades que deben ser ubicadas se usa el siguiente procedimiento:

Fig 1. Método Rectangular

6


SĂłlo para localizar una facilidad Ejemplo: Una planta tiene actualmente 5 mĂĄquinas alcalizadas en los puntos P1 = (8,20), P2 = (10,10), P3 = (16,30), P4 = (30,10), P5 = (40,20). Dos nuevas mĂĄquinas van a ser localizadas. Se sabe que habrĂĄn 4 viajes por dĂ­a entre las nuevas mĂĄquinas A – B. El nĂşmero de viajes por dĂ­a entre cada mĂĄquina nueva y cada existente es: đ?‘¨ 8 6 5 4 3 đ?‘Š= ( đ?‘Š 2 3 4 6 7 ) đ?‘ƒ1 đ?‘ƒ2 đ?‘ƒ3 đ?‘ƒ4 đ?‘ƒ5

ÂżCuĂĄl es la localizaciĂłn sugerida para las nuevas mĂĄquinas usando coordenadas rectangular?

7


Paso 1: Formar una matriz con la informaci贸n en w

A

B

P1

P2

P3

P4

P5

A

--

4

8

6

5

4

3

B

4

--

2

3

4

6

7

Paso 2: Traficar en un plano cartesiano los puntos existentes

Fig 2. Plano cartesiano

8


Paso 3: Graficar la informaci贸n en una red

Fig 3. Red informativa

9


Paso 4: Asumir que la variable 1 para las facilidades nuevas es igual a cero Ordenamos de menor a mayor, y si se asume que para A Vij=0

MĂĄquina

X

W

đ?šşw

P1

8

8

8

P2

10

6

14

P3

16

5

19

P4

30

4

23

P5

40

3

26

MĂĄquina

Y

W

đ?šşw

P1

10

6

6

P2

10

4

10

P3

20

8

18

P4

20

3

21

P5

30

5

26

Me = 13

PosiciĂłn para la mĂĄquina inicial es A = (10, 20) 10


Paso 5: Buscamos posición para B con Vij=0 y el paso 4 B= (30, 20)

Paso 6: Repetir paso 5 con W=Vij Metiendo las nuevas máquinas que adquiridas A=(10, 20), B=(30, 20), con localizaciones fijas (una no las 2), la que se deje fija se tomará como existente y al revés (al calcular una y con iteración)

Iteraciones

A fijo

0 1 2

B fijo (30,20)

(16,20) (16,20)

Continuación del ejercicio en la siguiente página

11


B fijo Me = 15 Mรกquina

X

W

๐ บw

P1

8

8

8

P2

10

6

14

P3

16

5

19

P4

30

4

23

B

30

4

27

P5

40

3

30

Mรกquina

Y

W

๐ บw

P1

10

6

6

P2

10

4

10

P3

20

8

18

P4

20

3

21

B

20

3

25

P5

30

5

30

A= (16, 20) 12


A fijo Mรกquina

X

W

๐ บw

P1

8

2

2

P2

10

3

5

A

16

4

9

P3

16

4

13

P4

30

6

19

P5

40

7

26

26 : Me = 13

Mรกquina

Y

W

๐ บw

P2

10

3

3

P4

10

6

9

P1

20

2

11

A

20

4

15

P5

20

7

22

P3

39

4

26

26 : Me = 13 B= (16, 20) 13


Paso 7: Iterar hasta encontrar la soluci贸n 贸ptima

Iteraciones

A fijo

0 1

(30, 20) (16, 20)

2 3

B fijo

(16, 20) (16, 20)

M铆nimo 3 Iteraciones

Paso 8: Si la localizaci贸n de la m nuevas facilidades no es la misma pasar al paso 9 De lo contrario el problema no esta resuelto

Prueba y error

14


Paso 9: Calcular f(A, B) para el punto de localización (X, Y) Posiciones de todas las máquinas existentes (n=5)

F(A, B) = V |A − B| + Σ di |Xi − Pi| + Σ dj |Yi − Pj| Distancias / viajes

V --> W entre las localizaciones nuevas. (Xi, Yi) --> coordenadas existentes.

Ejemplo Asumamos A = (16, 20) B = (30, 20)

Máquinas (X, Y) A

B

(16, 20)

(30, 20)

F

Fig 4. Ejemplo

15


* Aplicar la fĂłrmula đ??š(đ??´, đ??ľ) = đ?‘‰|đ??´ − đ??ľ| + ÎŁ đ?‘‘đ?‘– |đ?‘‹đ?‘– − đ?‘ƒđ?‘–| + ÎŁ đ?‘‘đ?‘— |đ?‘Œđ?‘— − đ?‘ƒđ?‘—| đ?‘‰ |4 − 4| + ÎŁ đ?‘‘đ?‘– |đ?‘‹đ?‘– − đ?‘ƒđ?‘–| + ÎŁ đ?‘‘đ?‘— |đ?‘Œđ?‘— − đ?‘ƒđ?‘—|

o

F (A, B) = 819 (costo total para esas coordenadas) MĂĄquinas (X, Y) A

B

F

(16, 20) (30, 20)

819

(20, 20) (15, 15)

955

OpciĂłn que sigue vigente por tener menor cto

Busca otro par ordenado para poder comparar buscando un soto menor

* Para tĂŠrminos de examen, hacer 3 opciones

16


Facilidades Múltiples Método Euclideano Para este caso se recomienda proseguir los siguientes pasos:

Fig 5. Método Euclideano

17


Ejemplo: Se desean colocar tres nuevas mĂĄquinas dentro del espacio ocupado por ser mĂĄquinas existentes. El costo del movimiento de unidades es proporcional al cuadrado de la distancia en lĂ­nea recta entre las mĂĄquinas.

El nĂşmero de viajes entre facilidades nuevas es:

đ?‘Š = ( −− −6 41 ) −−−

y entre facilidades existentes:

402 065 đ?‘Š = ( 360 081) 0 0 8 10 2 6 Las coordenadas de localizaciĂłn de las facilidades existentes son P1 = (0,12), P2 = (2,1), P3 = (10,4), P4 = (6,12), P5 = (20,10) y P6 = (5,20)

ÂżCuĂĄl es la localizaciĂłn Ăłptima de las mĂĄquinas nuevas?

18


Paso 1. Formar una matriz con la informaciรณn de las variables V y W A

B

C

P1

P2

P3

P4

P5

P6

A

--

6

1

4

0

2

0

6

5

24

B

--

--

4

3

6

0

0

8

1

22

C

--

--

--

0

0

8

10

2

6

26

Paso 2. Graficar los puestos de referencia de las mรกquinas existentes

Fig 6. Grรกfico mรกquinas existentes

19


Paso 3. Graficar la informaci贸n en una red (opcional)

Fig 7. Red de informaci贸n

20


Paso 4. Definir la matriz A(nxn) y los vectores a y b A (nxn)

đ??´= (

đ??´ 24 − 6 − 1 đ??ľ 22 − 4 đ??ś 26 đ??´ đ??ľ đ??ś

)

đ?‘Ž = (0, 2, 10, 6, 20, 5) → đ?‘Łđ?‘’đ?‘?đ?‘Ąđ?‘œđ?‘&#x;đ?‘’đ?‘ = đ?‘? = (12, 1, 2, 12, 10, 20)

Los puntos, las x´s

21


Paso 5. Calcular W*a y W*b Calcular los viajes de las mĂĄquinas existentes por los viajes a y b.

4 0 2 0 6 5 165 đ??– ∙ đ??š = (3 6 0 0 8 1) ∗ (0, 2, 10, 6, 20, 5 ) = (177) 0 0 8 10 2 6 210

đ?&#x;?đ?&#x;?đ?&#x;? 4 0 2 0 6 5 đ??– ∙ đ??› = (3 6 0 0 8 1) ∗ (đ?&#x;?đ?&#x;?, đ?&#x;?2, 1đ?&#x;?, đ?&#x;?đ?&#x;Ž, 20) = (đ?&#x;?đ?&#x;’đ?&#x;?) 2đ?&#x;•đ?&#x;” 0 0 8 10 2 6

22


Paso 6. X = A-1 ∙ Wa y Y = A-1 ∙ Wb

Fig 8. Paso 6

Continuación en la siguiente página

23


Respuesta - A (9,59 ; 11,36) - B (9,515 ; 8,386) - C (8,017 ; 10,612)

24


LocalizaciĂłn, facilidades mĂşltiples, capacidad de instalaciĂłn ilimitada MĂŠtodo de Fuerza bruta Paso 1: Para aplicar este mĂŠtodo se hace con el teorema de anĂĄlisis combinatorio

m = lugares disponibles k =instalaciones đ?‘š đ?‘š! ( )= đ?‘˜ đ?‘˜! (đ?‘š − đ?‘˜)! 5 5! = 10 ( )= 2 2! (5 − 2)!

25


Paso 2: Calcular el costo (t x d)

Clientes

1

2

3

4

5

A

500

300

200

800

500

B

150

250

100

300

350

C

750

300

0

150

0

D

400

200

1600

400

600

E

900

600

1200

0

1200

26


Paso 3: Hacer las combinaciones

Mejor Cliente

1,2

1,3

1,4

1,5

2,3

2,4

2,5

3,4

3,5

4,5

A

300

200

500

500

200

300

300

200

200

500

B

150

100

150

150

100

250

250

100

100

300

C

300

0

150

0

0

150

0

0

0

0

D

200

400

400

400

400

200

200

400

600

400

E

600

900

0

900

600

0

600

0

1200

0

Total

1550

1600

1200

1950

1100

900

1350

700

2100

1200

Paso 4: Pรกgina 625 (manufactura, biblioteca) Ubicar la mรกquina en los lugares 3, 4

27


Método heurístico Basándonos en la información del problema anterior (matriz) (con 3 máquinas) Paso 1. Clientes

1

2

3

4

5

A

500

300

200

800

50

B

150

250

100

300

350

C

750

300

0

150

0

D

400

200

1600

400

600

E

900

600

1200

0

1200

Paso 2. Totalizar todas las columnas Clientes

1

2

3

4

5

A

500

300

200

800

50

B

150

250

100

300

350

C

750

300

0

150

0

D

400

200

1600

400

600

E

900

600

1200

0

1200

2700

1650

3100

1650

2650 28


Paso 3. Cuadro de ahorro para transporte al lugar Iteración 1

Clientes

1

2

3

4

5

A

300

500

600

300

B

150

50

200

--

C

--

--

150

150

D

0

200

--

*

--

E

--

--

--

*

--

Total

450

750

950

450

Mayor ahorro, por eso se escogió  Como dos nos dan 1650, escojo cualquiera. Escogí el 4  El ahorro lo escogí para el 4  Como se escogió el lugar 4 para asignar la tercera máquina, los costos de ese lugar se consideran para calcular el ahorro con todos los otros lugares.

29


Iteraci贸n 2 Clientes

1

2

3

4

5

A

--

--

*

--

B

--

--

*

--

C

--

--

*

0

D

0

200

E

--

--

Negativo

-*

--

* los ahorros se calculan con la tabla generada en el paso 2

Iteraci贸n 3 Clientes

1

2

3

4

A

--

*

--

B

--

*

--

C

--

*

0

D

--

E

--

*

5

-*

--

30


Referencias 1. Sule, D. (2001). Instalaciones de Manufactura: Ubicaci贸n, Planeaci贸n y Dise帽o. 2da edici贸n. Thomson. Mexico.

31


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