investigacion cientifica

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Javier Gamboa Cruzado UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA) FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL E.A.P. DE INGENIERIA INDUSTRIAL Aplicación de los Algoritmos Genéticos al Problema del Agente Viajero para la fiscalización de los Comités Partidarios en el ONPETESIS PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE INGENIERO INDUSTRIAL -i-

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Page 1: Investigacion Cientifica

Javier Gamboa Cruzado

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA)

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL

E.A.P. DE INGENIERIA INDUSTRIAL

“Aplicación de los Algoritmos Genéticos

al Problema del Agente Viajero para la

fiscalización de los Comités Partidarios en

el ONPE”

TESIS PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE

INGENIERO INDUSTRIAL

Presentado por:

Triple XXX

Lima – Perú

2013

-i-

Page 2: Investigacion Cientifica

Javier Gamboa Cruzado

DEDICATORIA

A mis padres por ser

-ii-

Page 3: Investigacion Cientifica

Javier Gamboa Cruzado

INTRODUCCIÓN

En los momentos actuales, las organizaciones, independientemente de su

tamaño y del sector de actividad, han de hacer frente a un mundo

globalizado en los que han de conciliar la satisfacción de sus clientes con la

eficiencia económica de sus actividades.

La Oficina Nacional de Registros Electorales u ONPE, es una

institución que está inmersa en un proceso de mejora continua de sus

procesos, lo que permite brindar un servicio de calidad a los clientes

externos que solicitan la inscripción de su Organización Política, y es por ello

que hace uso de técnicas de la Investigación de Operaciones o IO.

El campo de la aplicación de las técnicas de la IO es muy amplio, y su

importancia de su aplicación radica en la necesidad cada vez más exigente

de la asignación óptima de los recursos.

El propósito de la presente investigación, es establecer las rutas de

desplazamiento de los fiscalizadores asignados al ONPE a los distintos

puntos del país en el menor tiempo posible, lo que se verá reflejado en la

eficiencia del recurso humano y la eficacia para la organización.

-iii-

Page 4: Investigacion Cientifica

Javier Gamboa Cruzado

TABLA DE CONTENIDOS

DEDICATORIA ii

INTRODUCCION iii

INTRODUCCIÓN iv

CAPÍTULO I

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1 ANTECEDENTES Y FORMULACION DEL PROBLEMA

1.1.1 ANTECEDENTES 01

1.1.2 FORMULACION DEL PROBLEMA 03

1.2 OBJETIVOS DEL ESTUDIO 03

1.2.1 OBJETIVO GENERAL 03

1.2.2 OBJETIVO ESPECIFICO 04

1.3 JUSTIFICACION E IMPORTANCIA DEL ESTUDIO 04

1.4 HIPOTESIS Y VARIABLES 05

1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES 07

CAPÍTULO II

MARCO TEORICO Y CONCEPTUAL

2.1 INVESTIGACIONES RELACIONADAS CON EL ESTUDIO 08

2.2 BASES TEORICO-CIENTÍFICAS 11

2.2.1 CONCEPTOS EN OPTIMIZACIÓN 11

2.2.2 COMPLEJIDAD COMPUTACIONAL 13

2.2.3 SOLUCIONES APROXIMADAS 16

2.2.4 METODOS METAHEURISTICOS 19

2.2.5 ALGORITMOS GENETICOS 27

2.2.5.1 CONCEPTOS BASICOS 27

-iv-

Page 5: Investigacion Cientifica

Javier Gamboa Cruzado

2.2.5.2 GA APLICADO A TSP 32

2.3 DEFINICIONES DE TERMINOS BASICOS 38

2.4 PRESENTACION Y DESARROLLO DE LOS MODELOS 42

CAPÍTULO III

ANALISIS SITUACIONAL Y RESULTADOS RELEVANTES

3.1 ANALISIS DE LA SITUACION ACTUAL 45

3.2 DESCRIPCION DEL PROBLEMA 49

3.3 FORMULACIÓN DEL MODELO 51

3.4 SOLUCIÓN DEL MODELO 55

3.5 ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS 63

CAPÍTULO IV

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.1 CONCLUSIONES 65

4.2 RECOMENDACIONES 65

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICAS 67

ANEXOS 70

Anexo I : Distancias 70

Anexo II: Reporte del software 71

Anexo III: Programa GA en 74

-v-

Page 6: Investigacion Cientifica

Javier Gamboa Cruzado

CAPÍTULO I

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1 ANTECEDENTES Y FORMULACION DEL PROBLEMA

1.1.1 Antecedentes

La explosión combinatoria, es uno de los problemas computacionales a

resolver en optimización combinatoria. Esta aparece en situaciones donde las

elecciones están compuestas secuencialmente, es decir, dado un conjunto de

elementos se pueden obtener diferentes arreglos ordenados de estos,

permitiendo una vasta cantidad de posibilidades. Situaciones de este tipo

ocurren en problemas de manejo de inventarios, diseño de circuitos integrados,

inversión financiera, etc.

Una característica recurrente en los problemas de optimización

combinatoria es el hecho de que son muy "fáciles" de entender y de enunciar,

pero generalmente son "difíciles" de resolver. Podría pensarse que la solución

de un problema de optimización combinatoria se restringe únicamente a buscar

de manera exhaustiva el valor máximo o mínimo en un conjunto finito de

posibilidades y que usando una computadora muy veloz, el problema carecería

de interés matemático, sin pensar por un momento, en el tamaño de este

conjunto.

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Page 7: Investigacion Cientifica

Javier Gamboa Cruzado

Los intentos por tratar con el problema de la explosión combinatoria han

encontrado muchos obstáculos. Por ejemplo, no es suficiente contar con un

"conocimiento experto" para manejarlos de manera efectiva, de igual manera

no es suficiente confiar en el poder computacional de alta velocidad de las

actuales computadoras. Algunos problemas clásicos donde la explosión

combinatoria prevalece, muestran que un intento por generar todas las

alternativas relevantes por computadora no es una tarea factible.

Esto ocurre con el problema del agente viajero o TSP (por sus siglas en

inglés, Traveling Salesman Problem), en el cual se tiene que salir de un lugar y

regresar al mismo, después de haber visitado (con costo mínimo de viaje)

todas los demás lugares, si se tienen n ciudades en total que recorrer entonces

existen (n-1)! soluciones factibles, lo que resulta impráctico.

El TSP es uno de los problemas más famosos y complejos de la ciencia

de la computación y ha sido abordado por varias ramas de la ingeniería y por

distintas razones, su principal aplicación es la de rutear desde distintas

perspectivas, ya sea un proceso que lleva una secuencia específica o una

distribución de carácter logístico en la que intervienen elementos del transporte,

buscando la mejor ruta posible con criterios de economía en distancia, tiempo o

en costo.

Proveer soluciones contribuye a mejorar tareas y procesos en distintos

ámbitos, científicos e industriales, proponiendo alternativas para el mejor uso

-7-

Page 8: Investigacion Cientifica

Javier Gamboa Cruzado

de los recursos. Disciplinas que abordan este tema son la investigación de

operaciones y disciplinas en la ciencia de la computación como algoritmia y

teoría de grafos.

1.1.2 Formulación del problema

La correcta valoración del cliente y la permanente búsqueda de la satisfacción

de sus necesidades y expectativas, permite asumir el cambio cultural necesario

para afrontar con éxito los actuales y futuros desafíos.

El sistema de fiscalización de los Comités de las Organizaciones

Políticas, está constituido por el personal fiscalizador de la Oficina Nacional de

Procesos Elecciones o ONPE, y se encarga de la atención a los Comités

partidarios en el marco del Procedimiento de Inscripción.

El conocimiento de los tiempos de desplazamiento, es importante puesto

que una correcta secuenciación de la visita o tours, conduce a una planeación

realista sujeta a la restricción del tiempo, mejorando así la eficacia en el

servicio.

¿Por qué la aplicación de los Algoritmo genéticos al Problema del

Agente Viajero para la fiscalización de los Comités Partidarios en el ONPE,

permitirá minimizar el tiempo total del desplazamiento de las visitas?

-8-

Page 9: Investigacion Cientifica

Javier Gamboa Cruzado

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo general

La presente investigación pretende dar solución al problema de elegir la ruta

óptima que minimice el tiempo de desplazamiento del personal de fiscalización

de los Comités Partidarios de las Organizaciones Públicas.

1.2.2 Objetivos específicos

Los objetivos específicos que se plantean son:

Investigar desde los Algoritmos Genéticos, las propuestas de modelos

que dan respuesta al Problema del Agente Viajero.

Establecer las rutas óptimas de desplazamiento a seguir por el

personal fiscalizador del JNE.

Determinar en qué medida el adecuado empleo de los Algoritmos

Genéticos o GA permite contar con una solución computacional para

dar rápidas respuestas a las operaciones financieras.

-9-