CAPITULO 7 ADMINISTRACIÓN Y GESTIÓN DE PROYECTOS CON PERT CPM

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METODOS CUANTITATIVOS PARA LOS NEGOCIOS

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Compilación: Ybnias Elí Grijalva Yauri

CA PITULO 7 AD M IN IS TRA C IÓN Y GE ST IÓN DE PRO YEC TO S CO N PE RT – CPM

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CAPITULO 7 ADMINISTRACIÓN Y GESTIÓN DE

PROYECTOS CON PERT – CPM

Objetivos del Capítulo

• Elaborar la lista de actividades de un proyecto. • Representar el proyecto con el uso de una red y/o diagrama. • Calcular el tiempo total requerido para terminar el proyecto.

• Calcular cuándo debe iniciarse y terminarse las actividades individuales para cumplir con la fecha de terminación del proyecto. • Determinar las holguras y las actividades críticas. • Realizar un estudio de costo contra tiempo para un proyecto. • Programar y controlar los costos de un proyecto.

7.0 Introducción

Grandes proyectos han existido desde el inicio de las civilizaciones en nuestro planeta. Cuando pensamos en la construcción de las pirámides egipcias o mayas, de los templos romanos o de las catedrales góticas, en enviar astronautas a la luna, en conocer planetas inexplorados hasta hoy en día, en descubrir el secreto del genoma humano, etc., nos viene a la cabeza miles de personas trabajando en innumerables tareas y actividades durante años, e incluso siglos, coordinando las actividades con un único fin: el conseguir acabar una obra maestra. En general, los proyectos suelen ser grandes y caros. Construir un hospital, desarrollar un nuevo medicamento, realizar una campaña masiva de vacunación en África son proyectos que necesitan una buena coordinación y utilización de los recursos disponibles para obtener una eficiencia en términos de tiempo y de costo. Completar estos proyectos en un periodo determinado y cumpliendo las expectativas presupuestarias no es tarea fácil. Si, por ejemplo, falla el suministro de un material determinado en una fecha concreta, el proyecto puede sufrir retrasos que implican un aumento considerable del costo. Una buena gestión y administración del proyecto es crucial.

Normalmente los proyectos están divididos en muchas tareas, dependientes entre ellas. En muchos casos no podemos empezar una tarea sin haber finalizado otra. Es posible que en grandes proyectos existan muchísimas actividades interdependientes, por lo que los administradores tienen que encontrar métodos y mecanismos para poder gestionar eficientemente ellas. En este capítulo examinamos los métodos actuales utilizados para la gestión y administración de proyectos que tienen muchas tareas.

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METODOS CUANTITATIVOS PARA LOS NEGOCIOS

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7. 1 Definición de la Ges tión y Ad mi n ist ra ci ó n de Pr oy ec tos

212 7.1 Definición de la Gestión y Administración de Proyectos

Un proyecto puede ser definido como una serie de tareas relacionadas entre ellas con un claro objetivo y que además requiere una larga duración temporal. La Gestión y Administración de Proyectos consiste en la planificación, dirección y control de recursos (personal, equipos, materiales) necesarios para satisfacer las necesidades técnicas, económicas y temporales del proyecto. Un proyecto empieza por lo que se denomina Declaración Del Trabajo11_{(DDT). Básicamente, el DDT es una declaración escrita de las} intenciones del proyecto en cuestión y la agenda prevista indicando el inicio y la finalización de éste. A veces también se especifica datos técnicos sobre los costos, el presupuesto y las diferentes etapas12_{del proyecto.} Una tarea (o actividad) es una subdivisión determinada del proyecto. En general tiene una duración de algunos meses y es realizada por un grupo o unidad de trabajo. Una subtarea no es más que una división de una tarea, ya que a veces es necesario dividir las tareas en porciones más significativas. Normalmente un proyecto tiene una estructura jerarquizada de tareas y subtareas (ver Cuadro 7.1.) Las tareas tienen asociados en general una serie de atributos, cuya función es la de facilitar la definición perfecta de cada tarea en el marco de la planificación y gestión del proyecto. Estos atributos pueden ser los siguientes, entre otros: • Atributos de identificación:

o Código: conjunto de caracteres alfanuméricos que permite identificar la actividad.

o Designación: descripción breve de la actividad

o Ejecutor: sirve para identificar la entidad o la persona responsable de la tarea. • Atributos temporales: o Duración de la tarea: número de periodos previstos para llevar a cabo según una asignación previa de recursos. o Fechas previstas: las más destacables son las de inicio y finalización previstos para la tarea. o Fechas reales: El control sobre el proyecto permitirá fijar las fechas reales de inicio y finalización de les tareas una vez realizadas; y también el grado de realización de una tarea, que puede ser medido en función del porcentaje del trabajo realizado sobre el total previsto. • Atributos de necesidades de recursos: 11 En inglés, “statement of work” 12 En inglés, “milestones”

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METODOS CUANTITATIVOS PARA LOS NEGOCIOS

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7. 1 Definición de la Ges tión y Ad mi n ist ra ci ó n de Pr oy ec tos

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o Tipo de recurso: atributo cualitativo que determina qué elementos son necesarios en cada actividad o Cantidad de recurso: atributo cuantitativo que establece cuantas unidades se necesitan de cada recurso Cuadro 7.1: Jerarquía De tareas

Un paquete de trabajo13_{consiste en un grupo de actividades combinadas que pueden} asignarse a un único grupo o unidad de trabajo u organización. En este paquete se determina la descripción de las tareas a realizar, cuando se tienen que iniciar y finalizar, el presupuesto, algunas medidas sobre el rendimiento y eventos o etapas específicas a ser alcanzadas. Algunos ejemplos pueden ser la producción de un prototipo, el teste de una máquina en concreto o la puesta en funcionamiento de una campaña de mercado.

El objetivo principal de la planificación y gestión de un proyecto consiste en el establecimiento de:

• Un calendario de la realización de las actividades (tareas), que implica el establecimiento de unas fechas de inicio y de finalización de todas las ellas

• Una asignación de recursos a las actividades, que implica el escoger una modalidad para llevar a cabo cada actividad en función de los recursos disponibles.

Más concretamente, la gestión y administración de proyectos pretende contestar a las siguientes preguntas14_:

• ¿Cuál es la fecha de finalización de proyecto? • ¿Cuál es la variabilidad esperada de esta fecha?

• ¿Cuáles son las fechas programadas del principio y terminación de cada actividad específica? 13 En inglés, “work package” 14 Ver Eppen y Gould (1999)

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2009

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METOD

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METOD

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METOD

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DOS CUAN

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EGOCIOS

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7. 3 Pl an ificación Tempor al del Pr oy ec tos – CP M

219 7.3 Planificación Temporal del Proyectos – CPM

El método CPM17_{consiste e una metodología simple para poder gestionar cada una de las}

actividades que componen el proyecto. Para cada actividad, el CPM determina unos tiempos de inicio y de finalización y también la posible existencia de holguras temporales que determinen en nivel crítico de su importancia para la consecución del proyecto en el menor tiempo posible. Más concretamente, los objetivos del CPM son: • Determinar la duración mínima del proyecto • Determinar las fechas de inicio de cada una de las actividades que lo componen • Identificar las actividades que son críticas18

• Determinar que atrasos posibles pueden sufrir las actividades sin afectar la duración mima del proyecto. El CPM utiliza como base las redes ANA y realiza las siguientes hipótesis: Las actividades tienen una duración determinada conocida (determinista) • Se tienen que ejecutar todas las actividades • No hay repetición de actividades • No hay restricciones significativas de recursos En principio, el CMP determina el momento más avanzado y el momento más retardado de realizar cada suceso. Estos valores se utilizarán posteriormente para calcular las fechas de inicio, fin, más avanzadas y más retardadas de cada actividad. A continuación veremos como se obtienen estos parámetros. 7.3.1 Primera fase: análisis temporal de los sucesos Notación: • i, j = sucesos (i=1 inicio del proyecto, j=n final del proyecto) • (i,j) = actividad • tij = duración de la actividad (i,j) • Ei = Momento más avanzado posible para realizar el suceso i (nodo i), suponiendo que no se han realizado retrasos en las actividades anteriores.

• Li = Momento más atrasado posible para realizar el suceso i (nodo i), sin que la

duración mínima se vea afectada. 17 “Critical Path Method” 18 Una actividad crítica del proyecto es aquella que se tiene que realizar exactamente en el mismo intervalo de tiempo igual a su duración.

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220

El proceso se desarrolla de la forma siguiente: 1. Para cada nodo j calcular Ej: 1. E1 = 0; 2. Para j = 2,..., n, Ej = max(i,j) {Ei + tij} 3. En = duración mínima del proyecto. 2. Para cada nodo j calcular Lj: o Ln = En ; 4. Para i = n1, ..., 2, Li = min(i,j) { Lj ‐ tij} o Notar que Li = 0 y que tij = Lj ‐ Ei 3. Calcular el margen Fi para cada suceso i, es decir el retraso que cada suceso puede sufrir sin modificar la duración mínima del proyecto. Fi = Li ‐ Ei Notar que los elementos críticos tienen un margen nulo. Utilizando el ejemplo anterior, y aplicando las fórmulas descritas, tenemos que los tiempos de los sucesos son los siguientes:

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1 0 0 0 2 1 1 0 3 2 4 2 4 3 3 0 5 7 8 1 6 10 10 0 7 10 11 1 8 11 12 1 9 12 12 0 10 17 17 0 11 20 20 0 A veces, un proyecto puede tener una fecha de finalización fijada de antemano, que no tiene porque coincidir necesariamente con la mínima. En este caso el proceso se modifica de la siguiente forma: Para cada nodo j calcular Lj: Ln = Fecha de finalización;

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Para i = n1, ..., 2, Li = min(i,j) { Lj ‐ tij} 4. Calcular el margen Fi para cada suceso i, es decir el retraso que cada suceso puede sufrir sin modificar la duración mínima del proyecto. Fi = Li ‐ Ei Notar que los elementos críticos son los que tienen un margen mínimo. Supongamos que en el ejemplo anterior se fija a priori el tiempo de ejecución del proyecto en 25 semanas. En este caso, el análisis temporal de los sucesos es el siguiente:

Suceso Ej Li Fi

1 0 5 5 2 1 6 5 3 2 9 7 4 3 8 5 5 7 13 6 6 10 15 5 7 10 16 6 8 11 17 6 9 12 17 5 10 17 22 5 11 20 25 5 Los sucesos críticos son los mismos que en el caso anterior. 7.3.2 Segunda fase: análisis temporal de las actividades 1. Para cada actividad (i,j) calcular las fechas siguientes: • Fecha de inicio más avanzada (FIA) = Ei • Fecha de inicio más retardada (FIR) = Lj ‐ tij • Fecha de finalización más avanzada (FFA) = Ei + tij • Fecha de finalización más retardada (FFR) = Lj • Margen total de la actividad (i,j) = Lj ‐ Ei ‐ tij Las actividades críticas son aquellas que tienen un margen total igual a 0. El camino crítico es el camino más largo entre el origen (1) y el nodo final (n); por lo tanto, es el camino con el margen mínimo total (el camino compuesto por las actividades críticas). En una red puede existir más de un camino crítico. En nuestro ejemplo, el análisis temporal de las actividades es el siguiente:

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El tiem en men Por eje semana la cuart de una empeza el conju tanto la El cami es: Gráfica 7.3.3 T Arco (1,2) (2,3) (2,4) (4,6) (4,5) (3,5) (5,7) (6,9) (6,8) (8,9) (7,9) (9,10) (10,11) mpo de ejecu nos tiempo emplo, la ac a lo más te ta semana a semana. P ar obligato unto del pr a actividad ino crítico amente, el c Tercera fa

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EGOCIOS

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2009

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222

r . a n l e , o o

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METODOS CUANTITATIVOS PARA LOS NEGOCIOS

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A continuación examinaremos con más detalle el margen total de cada una de las actividades (i,j), desglosándolo en varios apartados.

Margen Total = Lj Ei tij

Representa el atraso máximo permitido en la duración de una actividad sin afectar a la duración total del proyecto. Se supone que las actividades precedentes empiezan lo más pronto posible y que las actividades posteriores se inician lo más tarde posible.

Margen de seguridad = Lj Li tij

Consiste en el atraso máximo permitido en la ejecución de una actividad sin imponer restricciones temporales en las actividades precedentes. En este caso las actividades precedentes pueden acabar lo más tarde posible y las posteriores empiezan lo más tarde posible.

Margen libre = Ej Ei tij

Representa el atraso máximo permitido en la duración de una actividad sin imponer restricciones temporales en las actividades posteriores. Aquí las actividades precedentes finalizan lo más pronto posible y las posteriores pueden empezar lo más pronto posible.

Margen independiente = Ej Li tij

Representa el atraso máximo que puede tener una actividad sin afectar a las precedentes y a las posteriores. En este caso, las actividades precedentes pueden acabar lo más tarde posible y las posteriores se pueden iniciar lo más pronto posible sin que afecte por ello al proyecto. Ejemplo de aplicación: Actividad F (arco(3,5)) • Margen total = 2. Si esta actividad se retrasa 2 semanas, el proyecto se puede acabar en el tiempo mínimo previsto si ninguna de las actividades precedentes y posteriores sufre retrasos.

• Margen de seguridad = 0. Nos indica que no tenemos margen si las actividades anteriores y posteriores se ejecutan lo más tarde posible. • Margen libre = 1. En este caso, si la actividad se retrasa en una semana, el proyecto puede finalizarse en el tiempo previsto siempre que las actividades precedentes se ejecuten lo más pronto posible. • Margen independiente = 0. Nos indica que cualquier retraso de la actividad F tendrá efecto en las otras actividades.

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7. 4 El Gr áfico Gantt

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Por lo tanto, la actividad F (5,7) está formada por los sucesos 5 (E=2, L=4) y 7 (E=7, L=8). Si las actividades precedentes han sufrido retrasos, las actividades posteriores no pueden compensar este retraso porque su margen es inferior.

7.4 El Gráfico Gantt

El diagrama o gráfico Gantt es una manera sencilla y sintética de representación de las actividades de un proyecto. Se compone de un eje de abcisas que representa la escala temporal y de un eje de ordenadas que representa las actividades. En este caso se supone que todas las actividades se inician en su fecha de inicio más avanzada, aunque no necesariamente sea esto obligatorio (por ejemplo, podría suponerse que todas las actividades se inician lo más tarde posible). El gráfico Gantt puede construirse una vez se ha realizado el CPM (o el PERT, que veremos más adelante). La duración de cada actividad y los márgenes se presentan en el gráfico en forma de barra horizontal, y a medida que avanza la ejecución del proyecto se va modificando la configuración de cada barra (por ejemplo, el color) para indicar su estado. Ejemplo de gráfico Gantt Figura 7.9 Gráfico Gantt

7.5 El PERT

El PERT19_{es un método similar al CPM. La gran diferencia estriba en que los tiempos de las}

actividades no son determinísticos, sino que tienen un componente aleatorio. La versión original del PERT se basa en el conocimiento, para cada actividad, de tres estimaciones de su duración: 19 En ingles, “Program Evaluation and Review Technique”

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7. 5 El PE RT

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• La estimación más probable (m) que es la estimación más realista de la moda de la distribución de la probabilidad para el tiempo de la actividad. • La estimación optimista (a) procura ser el tiempo poco probable pero posible si todo sale bien, o sea, una estimación de la cota inferior de la distribución de probabilidad • La estimación pesimista (b) se basa en una estimación poco probable de que todo

vaya mal. Es decir, una estimación de la cota superior de la distribución de probabilidad.

Para poder operar y calcular el tiempo total mínimo del proyecto, necesitamos conocer el valor esperado y la varianza de cada una delas actividades. Se supone en general que la dispersión entre a (el valor más optimista) y b (el más pesimista) es de 6 desviaciones estándar, es decir 6 = b – a. Por lo tanto, la varianza del tiempo de cada actividad es: 1 6 Esta suposición se basa en que las colas de muchas distribuciones de probabilidad están a 3 desviaciones estándar de la media, y por lo tanto las colas están a 6 desviaciones estándar. Por otro lado, también se tiene que conocer qué tipo de distribución de probabilidad sigue el tiempo de las actividades. En general, se asume que los tiempos siguen una distribución Beta. Este tipo de distribución tiene un rango entre dos valores a y b determinados y representa la variabilidad dentro de este rango. La distribución tiene la forma siguiente: Figura 7.10 Distribución de Probabilidad Y el tiempo esperado de cada actividad se obtiene de la siguiente forma: t = 1/3[2m + 0,5(a + b)]

Para poder calcular el tiempo esperado mínimo del proyecto y la probabilidad de que el proyecto finalice en una fecha determinada necesitamos que se cumplan las condiciones siguientes:

• que los tiempos de las actividades sean variables aleatorias estadísticamente independientes, es decir, que el punto de distribución en que ocurra el tiempo de una actividad en particular no influya en el punto de su distribución en que los tiempos de otras variables ocurrirán.

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7. 5 El PE RT

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• que la ruta crítica siempre requiera un tiempo mayor total que cualquier otra trayectoria.

• que la distribución de probabilidad del tiempo del proyecto sea (aproximadamente) una distribución normal.

Esta última hipótesis se basa en que la distribución de probabilidad de una suma de muchas variables aleatorias independientes es aproximadamente normal bajo una amplia variedad de condiciones20_.

Una vez conocido el tiempo esperado para cada una de las actividades, se utiliza éste en el CPM para obtener el camino crítico y las actividades críticas. Una vez se saben éstas, si sumamos sus tiempos medios, obtenemos el tiempo medio mínimo esperado del proyecto. También obtenemos la varianza del tiempo medio mínimo sumando las varianzas de las actividades críticas. En caso de que haya varios caminos críticos, se escoge aquel con la mayor varianza total. Para saber que la probabilidad de que un proyecto se realice en la fecha D, tenemos que buscar la media y desviación estándar en base a las Tablas (0,1) de la distribución normal. Si Z es una variable aleatoria normal (0,1), tenemos que calcular la fórmula siguiente: Y consultar el valor de la probabilidad correspondiente en una Tabla de la normal. Ejemplo de PERT Supongamos el proyecto siguiente: Actividad _optimistaMás a Más probable m Más pesimista b precedentes Actividades A 1 2 3 ‐ B 2 2 8 ‐ C 1 2 3 A D 1 1,5 11 B E 0,5 1 7,5 B F 1 2,5 7 C,D G 1 2 3 C,D H 6 7 8 C,D,E I 3 4 11 C,D,E 20 Esto se conoce como el Teorema del Límite Central

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NTITATIV

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VOS PARA

8 o y la varian o Varian 0,11 1 0,11 2,78 1,36 1,00 0,11 0,11 1,78 0,44 d del proyec mino Crítico FFA FF 2 4 0 3 4 6 3 6 4 6 10 1 17 1

A LOS NE

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EGOCIOS

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2009

í Grijalva Yaur :

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227

(18)

METODOS CUANTITATIVOS PARA LOS NEGOCIOS

₂₀₀₉

7. 6 Pl an ificación de Re cu rs os : Ti em po ‐Co st o

228

H 7 6 13 6 13 0 I 5 6 11 14 19 8 J 6 13 19 13 19 0

El camino crítico del proyecto es B D H J y el tiempo medio esperado es de 19 semanas y su varianza es igual a 4,33. Supongamos que queremos calcular la probabilidad de que el proyecto finalice en 20 días. Tendremos que: 20 19 √4.33 0.48

Por lo tanto, y después de consultar una tabla Normal (0,1) hay una probabilidad de 68,44% de que el proyecto finalice en un periodo de 20 días.

7.6 Planificación de Recursos: TiempoCosto

Como hemos visto hasta ahora, tanto el CPM como el PERT se dedican básicamente a gestionar el tiempo relacionado con la ejecución de cada una de las actividades que componen el proyecto. Sin embargo, a veces los tiempos de las actividades se ven afectados por la cantidad recursos que empleamos en su ejecución. Por lo tanto, existe un intercambio entre el tiempo de ejecución del proyecto y el costo de realizarlo. Aquí supondremos que esta relación es lineal, como muestra la figura siguiente:

Figura 7.12 Costos y Tiempos

En este caso, la pregunta que intentamos resolver es la siguiente: ¿Qué tiempos de actividad conviene elegir para que se produzca el tiempo deseado de terminación del proyecto con un costo mínimo? Para poder responder a esta pregunta, necesitamos conocer la información siguiente de cada actividad:

(19)

• • • Tenem anterio ejecuci conoce activida pequeñ ejecuci ejecuci En gen obtene se obti proyect tiene el si quer costo m con cui nuevos ejemplo Supong Costo de ej Tiempo de Costo de ej os que la r or. En otras

ón en una rla para las ades crítica ño retraso ón, y al con ón puede r neral, prime r el camino ienen esto

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METOD

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DOS CUAN

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NTITATIV

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A LOS NE

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EGOCIOS

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2009

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ri 7. 6 P lan if ic ac ió n de Re cu rs os : Tiem p o ‐Costo

229

o e l s n e e a z l e , r r e n

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METODOS CUANTITATIVOS PARA LOS NEGOCIOS

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7. 7 Co nc lus io n es

230

Suceso Ej Li Fi

1 0 0 0 2 8 8 0 3 4 10 6 4 10 15 5 5 18 18 0 En condiciones normales, el proyecto tiene una duración de 18 días y un costo de 580. El camino crítico es (1,2),(2,5). Ahora aplicamos la regla de reducción de tiempos escogiendo las actividades críticas que tienen un costo marginal menor. • Reducir la duración de la actividad (1,2) en 2 unidades: duración = 16 y costo = 680 • Reducir la actividad (2,5) en 4 unidades: duración = 12 y costo =920 Debido a estas reducciones ha aparecido un camino crítico nuevo (1,3),(3,4),(4,5). • Reducir la duración de las actividades (2,5) y (4,5) en una unidad: duración = 11 y costo = 990 En este punto ya no podemos realizar más reducciones, ya que todas las actividades de los caminos críticos han llegado a su límite de reducción.

7.7 Conclusiones

En este capítulo hemos examinado varios métodos que nos ayudan a gestionar y planificar proyectos complejos. Los métodos PERT y CPM son relativamente sencillos de aplicar, pero permiten obtener mucha información importante para la planificación y control de grandes proyectos. Debido a su aplicación en situaciones reales, la gestión de proyectos es una de las áreas más importantes de los métodos cuantitativos para la toma de decisiones en la industria, en los servicios y en la formación de profesionales. Una de las principales razones de su éxito es la facilidad de obtener diferentes escenarios de un proyecto y de actualizarlo a lo largo de su ejecución.

Existen varios programas de ordenador dedicados a la gestión de proyectos. Entre ellos, destacan el Microsoft Project y el Superproject.

7.8 Actividades para el Aprendizaje

Luego de visitar estas direcciones de páginas web, elaborar un resumen y/o desarrollar los ejercicios propuestos para el tema correspondiente: Investigación de operaciones: http://www.investigacion‐operaciones.com/contenido.htm

(21)

METODOS CUANTITATIVOS PARA LOS NEGOCIOS

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7. 8 Activid ades para el Apren d izaje

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Resolver los ejercicios al capitulo correspondiente: Cátedra de Métodos Cuantitativos para los Negocios. http://www.unsa.edu.ar/mcneco/mcn_tps.html Programación Matemática http://www.uv.es/~sala/programacion.htm Bienvenidos a los cursos del Área de Operaciones – Descargar ejercicios: http://ucreanop.org/descarga_ejercicios.php