AndalucíaAndalucía
MadridMadrid
CataluñaCataluña
GaliciaGalicia
MurciaMurcia
ValenciaValencia
En construcciónAñadimos comunidades, materias, años y soluciones de forma progresiva y constante.
Optimización
Problema
2023 · Ordinaria · Reserva
2
Examen

Una empresa de material informático dispone de dos cadenas de fabricación, AA y BB, en las que quiere aumentar su producción realizando horas extraordinarias. En una hora extraordinaria de trabajo, la cadena AA prepara 15 portátiles y 6 tablets, y la cadena BB prepara 10 portátiles y 10 tablets. Los costes de producción por hora extraordinaria de AA y BB son de 300300 € y 600600 € respectivamente por hora extraordinaria. La cadena BB puede realizar, como máximo, el triple de horas extraordinarias que la cadena AA. Si para la próxima semana se debe producir adicionalmente un máximo de 360 portátiles y al menos 216 tablets, formule y resuelva el problema que permita obtener la planificación de la empresa que minimice los costes de producción. ¿A cuánto ascienden dichos costes?

Programación linealMinimizaciónRestricciones
Definición de variables y función objetivo

Sean las variables de decisión:

xx: número de horas extraordinarias de la cadena AA.yy: número de horas extraordinarias de la cadena BB.

El objetivo es minimizar los costes totales de producción. La función objetivo a minimizar es:

C(x,y)=300x+600yC(x, y) = 300x + 600y
Restricciones del problema

A partir de los datos del enunciado, establecemos el sistema de inecuaciones:

1) Relación entre cadenas: la cadena BB realiza como máximo el triple que la AA: y3xy \leq 3x.2) Producción de portátiles: máximo 360 unidades: 15x+10y36015x + 10y \leq 360.3) Producción de tablets: al menos 216 unidades: 6x+10y2166x + 10y \geq 216.4) No negatividad: x0,y0x \geq 0, y \geq 0.

Simplificando las expresiones dividiendo por los factores comunes correspondientes, el sistema queda:

{3xy03x+2y723x+5y108x0,y0\begin{cases} 3x - y \geq 0 \\ 3x + 2y \leq 72 \\ 3x + 5y \geq 108 \\ x \geq 0, y \geq 0 \end{cases}
Cálculo de los vértices de la región factible

Los vértices se obtienen resolviendo los sistemas de ecuaciones formados por las rectas que delimitan la región:

V1V_1 (Intersección de y=3xy = 3x y 3x+5y=1083x + 5y = 108): 3x+5(3x)=108    18x=108    x=6,y=183x + 5(3x) = 108 \implies 18x = 108 \implies x = 6, y = 18. El punto es V1(6,18)V_1(6, 18).V2V_2 (Intersección de y=3xy = 3x y 3x+2y=723x + 2y = 72): 3x+2(3x)=72    9x=72    x=8,y=243x + 2(3x) = 72 \implies 9x = 72 \implies x = 8, y = 24. El punto es V2(8,24)V_2(8, 24).V3V_3 (Intersección de 3x+2y=723x + 2y = 72 y 3x+5y=1083x + 5y = 108): Restando las ecuaciones, (3x+5y)(3x+2y)=10872    3y=36    y=12(3x + 5y) - (3x + 2y) = 108 - 72 \implies 3y = 36 \implies y = 12. Sustituyendo, 3x+2(12)=72    3x=48    x=163x + 2(12) = 72 \implies 3x = 48 \implies x = 16. El punto es V3(16,12)V_3(16, 12).
y ≤ 3x3x+2y ≤ 723x+5y ≥ 108(6, 18)(8, 24)(16, 12)Mín: z = 1200005101520102030xyz = 300x + 600y
Optimización de la función objetivo

Evaluamos la función de coste C(x,y)=300x+600yC(x, y) = 300x + 600y en cada uno de los vértices hallados:

C(6,18)=300(6)+600(18)=1800+10800=12600C(6, 18) = 300(6) + 600(18) = 1800 + 10800 = 12600 €.C(8,24)=300(8)+600(24)=2400+14400=16800C(8, 24) = 300(8) + 600(24) = 2400 + 14400 = 16800 €.C(16,12)=300(16)+600(12)=4800+7200=12000C(16, 12) = 300(16) + 600(12) = 4800 + 7200 = 12000 €.
Conclusión

Para minimizar los costes de producción, la empresa debe planificar 16 horas extraordinarias para la cadena AA y 12 horas extraordinarias para la cadena BB. Los costes mínimos de dicha planificación ascienden a 12000 €.