Recursos 08

9 actividades, nivelación

Enunciado

Considere el proyecto cuyo cuadro de prelaciones, duraciones (semanas) y número de operarios necesarios por actividad se adjunta. Todas las actividades se han programado en su inicio más temprano.

  1. Dibuje el diagrama de Gantt y el diagrama de cargas. ¿Cuál es el número máximo de operarios necesario y en qué semanas?
  1. ¿Está nivelado el consumo de recursos? Calcule la suma de cuadrados de las cargas como medida de desnivel.
  1. Nivele los recursos desplazando actividades no críticas dentro de su holgura, sin alargar el proyecto, con el algoritmo de mínimos cuadrados. Indique qué actividades desplaza y cuánto.
  1. Compare el diagrama de cargas antes y después: máximo de operarios y suma de cuadrados.
Tabla 1: Cuadro de datos del enunciado
predecessor duration resources
activity
A --- 4 4
B --- 3 4
C --- 2 2
D A,B,C 3 4
E C 4 1
F E 1 1
G E 2 1
H D,G 1 3
I F,H 1 1

El proyecto corresponde a la rehabilitación de una nave industrial para un taller; las actividades son las siguientes (las duraciones del cuadro están en semanas).

Tabla 2: Descripción de las actividades
Descripción
A Levantamiento topográfico y mediciones
B Proyecto de ejecución y licencia
C Desmontaje de instalaciones antiguas
D Demolición de tabiquería interior
E Refuerzo de la estructura metálica
F Reparación de la cubierta
G Solera y canalizaciones
H Cerramientos y carpintería exterior
I Instalación eléctrica

Resolución

Apartado 1

  1. Dibuje el diagrama de Gantt y el diagrama de cargas. ¿Cuál es el número máximo de operarios necesario y en qué semanas?

Cálculo de los tiempos mínimos y máximos de los nodos del grafo Roy paso a paso. El primer paso muestra el grafo resuelto; a partir del siguiente se calcula desde el principio (avance con los botones):

paso 0 de 24
Figura 1: Grafo Roy con tiempos y camino crítico
Tabla 3: Calendario: fechas y holgura total de cada actividad
Haz clic en un número de la tabla para ver cómo se calcula.
👆 Interactivo: haz clic en cualquier celda de la tabla para ver cómo se calcula (otro clic la deselecciona).
Actividad Duración Inicio más temprano Fin más temprano Inicio más tardío Fin más tardío H total H libre H independiente
A 4 0 4 1 5 1 0 0
B 3 0 3 2 5 2 1 1
C 2 0 2 0 2 0 0 0
D 3 4 7 5 8 1 1 0
E 4 2 6 2 6 0 0 0
F 1 6 7 8 9 2 2 2
G 2 6 8 6 8 0 0 0
H 1 8 9 8 9 0 0 0
I 1 9 10 9 10 0 0 0

En el Gantt cada actividad empieza en su inicio más temprano y la casilla lleva los operarios que ocupa; la fila Total suma la columna (carga de la semana) y la fila Cuadrados eleva cada carga al cuadrado (su suma, en la última columna, es la medida de desnivel que usa la nivelación).

Figura 2: Diagrama de Gantt con las cargas de operarios (inicios más tempranos)
Figura 3: Diagrama de cargas de operarios

El máximo de operarios es 10, en las semanas 1, 2. La media es 5.50 operarios/semana.

Apartado 2

  1. ¿Está nivelado el consumo de recursos? Calcule la suma de cuadrados de las cargas como medida de desnivel.

La suma de cuadrados de las cargas, \(\sum_t c_t^2\), penaliza los picos: para una misma carga total es mínima cuando el perfil es plano. Es la función objetivo de la nivelación.

Suma de cuadrados inicial: 403. La carga total es 55 operarios·semana; si se repartiera uniformemente en 10 semanas la suma de cuadrados sería 302.

Apartado 3

  1. Nivele los recursos desplazando actividades no críticas dentro de su holgura, sin alargar el proyecto, con el algoritmo de mínimos cuadrados. Indique qué actividades desplaza y cuánto.

El algoritmo recorre las actividades no críticas (por orden de fin más temprano) y, para cada una, prueba todos los desplazamientos dentro de su holgura eligiendo el que minimiza la suma de cuadrados. La tabla muestra la suma de cuadrados para cada desplazamiento posible, con el mínimo resaltado.

Tabla 4: Actividades no críticas en el orden en que las recorre el algoritmo (fin más temprano creciente; a igualdad, más holgura primero)
activity B A F D
inicio_mas_temprano 0 0 6 4
fin_mas_temprano 3 4 7 7
H_total 2 1 2 1

Para cada una de ellas se prueba cada desplazamiento de 0 a su holgura total (las columnas de la tabla siguiente), se recalculan las cargas y su suma de cuadrados, y se aplica el desplazamiento de suma mínima antes de pasar a la siguiente actividad; por eso el resultado depende del orden.

Tabla 5: Suma de cuadrados para cada desplazamiento posible
  0 1 2
activity      
B 403 395 355
A 355 379
F 355 355 351
D 351
Tabla 6: Desplazamientos elegidos
desplazamientos
B 2
F 2

Apartado 4

  1. Compare el diagrama de cargas antes y después: máximo de operarios y suma de cuadrados.
Figura 4: Diagrama de Gantt tras la nivelación
Figura 5: Diagrama de cargas tras la nivelación
antes después
máximo de operarios 10 9
suma de cuadrados 403 351
duración 10 10

La duración no cambia porque sólo se han movido actividades dentro de su holgura; el perfil es más plano y el máximo de operarios, menor o igual.