Modelo de Transporte

El origen del modelo de transporte data del año de 1941 en el que F. L. Hitchcock presentó un estudio titulado "La distribución de un producto desde diversos orígenes a numerosas localidades".- Se cree que esta investigación fue la primera contribución para la resolución de los problemas de transporte.- En 1947, T. C. Koopmans presentó un estudio, sin ninguna relación con el de Hitchcock, al que llamo "Utilización óptima del sistema de transporte".- Ambas aportaciones contribuyeron al desarrollo de los métodos de transporte que implican un número dado de orígenes y otros de destinos.- Aunque no todos los procesos de distribución pueden incluirse dentro del modelo general de la Programación Lineal, hay dos clases de problemas de características bien definidas y afines que pueden ser formulados y tratados dentro del marco de las relaciones lineales: el problema de transporte y el problema de asignación de recursos

     Este modelo para toma de decisiones bajo certeza, se refiere a una técnica cuantitativa que busca minimizar los costos asociados a la distribución de un bien o servicio desde diferentes orígenes hasta diferentes destinos. Esta técnica se utilizó posteriormente en otros sistemas, en los cuales, el problema no implica transporte físico de bienes pero existen relaciones lineales, y el modelo formulado tiene las características de un Modelo de Transporte.

     El modelo usado en esta técnica es un modelo lineal, con características especiales, donde los coeficientes de las variables, en las restricciones, son uno o cero.

     El objetivo del modelo de transporte es determinar la cantidad de mercancía que se enviará de cada fuente hasta cada destino, tal que minimice el costo de transporte.

     El Modelo de transporte es una clase especial de problema de Programación Lineal. Trata la situación en la cual se envía un bien de los puntos de origen (fábricas), a los puntos de destino (almacenes, bodegas, depósitos). El objetivo es determinar las cantidades a enviar desde cada punto de origen hasta cada punto de destino, que minimicen el costo total de envío, al mismo tiempo que satisfagan tanto los límites de la oferta como los requerimientos de la demanda. El modelo supone que el costo de envío de una ruta determinada es directamente proporcional al número de unidades enviadas en esa ruta. Sin embargo, algunas de sus aplicaciones importantes (como la Programación de la Producción) de hecho no tienen nada que ver con el transporte

     El contexto en el que se aplica el modelo de transporte es amplio y puede generar soluciones atinentes al área de operaciones, inventario y asignación de elementos.

     El procedimiento de resolución de un modelo de transporte se puede llevar a cabo mediante programación lineal común, sin embargo su estructura permite la creación de múltiples alternativas de solución tales como la estructura de asignación o los métodos heurísticos más populares como Vogel, Esquina Noroeste o Mínimos Costos.

     Caso práctico: Una empresa energética colombiana dispone de cuatro plantas de generación para satisfacer la demanda diaria eléctrica en cuatro ciudades, Cali, Bogotá, Medellín y Barranquilla. Las plantas 1, 2,3 y 4 pueden satisfacer 80, 30, 60 y 45 millones de KW al día respectivamente. Las necesidades de las ciudades de Cali, Bogotá, Medellín y Barranquilla son de 70, 40, 70 y 35 millones de Kw al día respectivamente.

     Los costos asociados al envío de suministro energético por cada millón de KW entre cada planta y cada ciudad son los registrados en la siguiente tabla.

     El primer paso corresponde a la definición de las variables, regularmente se le denomina a las variables de manera algebraica Xi,j donde i simboliza a la fuente y j simboliza al destino. En este caso i define el conjunto {Planta 1, Planta 2, Planta 3 y Planta 4}, y j define el conjunto {Cali, Bogotá, Medellín y Barranquilla}. Sin embargo es práctico renombrar cada fuente y destino por un número respectivo, por ende la variable X1,2 corresponde a la cantidad de millones de KW enviados diariamente de la Planta 1 a la ciudad de Bogotá.

      El segundo paso corresponde a la formulación de las restricciones de oferta y demanda, cuya cantidad se encuentra determinada por el factor entre fuentes y destinos, en este caso 16 restricciones.

Restricciones de oferta o disponibilidad, las cuales son de signo ≤:

X1,1 + X1,2 + X1,3 + X1,4 ≤ 80

X2,1 + X2,2 + X2,3 + X2,4 ≤ 30

X3,1 + X3,2 + X3,3 + X3,4 ≤ 60

X4,1 + X4,2 + X4,3 + X4,4 ≤ 45

Restricciones de demanda, las cuales son de signo ≥:

X1,1 + X2,1 + X3,1 + X4,1 ≥ 70

X1,2 + X2,2 + X3,2 + X4,2 ≥ 40

X1,3 + X2,3 + X3,3 + X4,3 ≥ 70

X1,4 + X2,4 + X3,4 + X4,4 ≥ 35

Luego se procede a formular la función objetivo, en la cual se relaciona el costo correspondiente a cada ruta.

ZMIN = 5X1,1 + 2X1,2 + 7X1,3 + 3X1,4 + 3X2,1 + 6X2,2 + 6X2,3 + 1X2,4 + 6X3,1 + 1X3,2 + 2X3,3 + 4X3,4 + 4X4,1 + 3X4,2 + 6X4,3 + 6X4,4

Luego se puede proceder al uso de la herramienta WinQSB para resolver el modelo realizado, aquí están los resultados.

  

Este problema presenta una solución óptima alternativa, aquí los resultados.

     Red Solución: La decisión que debe aplicarse al caso de toma de decisión bajo certeza, será la siguiente: