www.xlibros.com www.xlibros.com 0000--HHiilllliieerr..iinndddd iiii 1199//1122//0077 1100::1122::1122 Métodos cuantitativos para administración www.xlibros.com 0000--HHiilllliieerr..iinndddd ii 1199//1122//0077 1100::1122::1122 www.xlibros.com 0000--HHiilllliieerr..iinndddd iiii 1199//1122//0077 1100::1122::1122 CapítuMloé Dtoideocsi scéuiasntitativos para administración Tercera edición Frederick S. Hillier Stanford University Mark S. Hillier University of Washington Casos desarrollados por Karl Schmedders Northwestern University Molly Stephens Quinn, Emanuel, Urquhart, Oliver & Hedges LLP Revisión técnica: Marcia González Osuna Matemática, Facultad de Ciencias, UNAM Maestría en Ingeniería Industrial, Universidad de Arizona Silvina Hernández García Sergio Fuentes Maya Idalia Flores de la Mota Jorge Luis Rojas Arce Susana Casy Téllez Ballesteros Andrés Mota Solórzano Ricardo Torres Mendoza División de Ingeniería Mecánica e Industrial, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México Marco Antonio Montúfar Benítez Gilberto Pérez Lechuga Centro de Investigación Avanzada en Ingeniería Industrial, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo MÉXICO • BOGOTÁ • BUENOS AIRES • CARACAS • GUATEMALA • LISBOA MADRID • NUEVA YORK • SAN JUAN • SANTIAGO SÃO PAULO • AUCKLAND • LONDRES • MILÁN • MONTREAL • NUEVA DELHI SAN FRANCISCO • SINGAPUR • SAN LUIS • SIDNEY • TORONTO www.xlibros.com 0000--HHiilllliieerr..iinndddd iiiiii 1199//1122//0077 1100::1122::1122 Director Higher Education: Miguel Ángel Toledo Castellanos Director editorial: Ricardo Alejandro del Bosque Alayón Editor sponsor: Jesús Mares Chacón Editor de desarrollo: Edmundo Carlos Zúñiga Gutiérrez Supervisor de producción: Zeferino García García Traductores: Ma. Guadalupe Cevallos A., M. Elizabeth Treviño R. y Adolfo Deras Quiñones MÉTODOS CUANTITATIVOS PARA ADMINISTRACIÓN Tercera edición Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, Por cualquier medio, sin la autorización escrita del editor. DERECHOS RESERVADOS © 2008 respecto a la segunda edición en español por McGRAW-HILL/INTERAMERICANA EDITORES, S. A. DE C. V. A Subsidiary of The McGraw-Hill Companies, Inc. Prolongación Paseo de la Reforma 1015, Torre A, Piso 17, Colonia Desarrollo Santa Fe, Delegación Álvaro Obregón, C. P. 01376, México, D. F. Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana, Reg. Núm. 736 ISBN 10: 970-10-6532-8 ISBN 13: 978-970-10-6532-7 (ISBN: 970-10-3362-0 edición anterior) Traducido de la tercera edición en inglés de la obra: INTRODUCTION TO MANAGEMENT SCIENCE; A MODELING AND CASE STUDIES APPROACH WITH SPREADSHEETS Copyright © MMVIII by The McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved. 0-07-312903-8 Impreso en México Printed in Mexico 0123456789 09765432108 www.xlibros.com 0000--HHiilllliieerr..iinndddd iivv 1199//1122//0077 1100::1122::1133 A nuestras esposas, Ann y Christine, por su incondicional apoyo y a la memoria de un muy apreciado mentor, Gerald J. Lieberman, quien fue uno de los verdaderos gigantes en nuestro campo. Frederick S. Hillier Mark S. Hillier www.xlibros.com 0000--HHiilllliieerr..iinndddd vv 1199//1122//0077 1100::1122::1133 Acerca de los autores Frederick S. Hillier es profesor emérito de investigación de operaciones en la Stanford University. Al Dr. Hillier se le conoce especialmente por su texto clásico Introduction to Operations Research (Intro- ducción a la investigación de operaciones), que ha recibido premios y que escribió en colaboración con el finado Gerald J. Lieberman, y que ha sido traducido a más de una docena de idiomas, actual- mente se encuentra en su 8a. edición. La 6a. edición obtuvo mención honorífica del Lachester Prize de 1995 (mejor publicación en idioma inglés de cualquier tipo en el campo), y al Dr. Hillier también se le concedió el 2204 INFORMS Expository Writing Award para la 8a. edición. Entre otras de sus obras se cuentan The Evaluation of Risky Interrelated Investments, Queueing Tables and Graphs, Introduction to Stochastics Models in Operations Research, e Introduction to Mathematical Programming. Obtuvo una licenciatura en ingeniería industrial y un doctorado en investigación de operaciones y ciencia administrativa de la Stanford University. Se le concedieron muchos premios en preparatoria y en la universidad por trabajos en matemáticas, debates y música; obtuvo el primer lugar en su clase de ingeniería y se le aceptó como miembro de tres organizaciones nacionales (National Science Founda- tion, Tau Beta Pi, y Danforth) por sus estudios de maestría. Las investigaciones del Dr. Hillier se han extendido a diversas áreas, como la programación integral, la teoría de las colas y sus aplicaciones, el control estadístico de calidad, y la administración de operaciones y de la producción. También obtuvo un importante premio por sus investigaciones en el área de la elaboración de presupuestos de capital. En dos ocasiones se le eligió como funcionario nacional de sociedades profesionales y ha prestado sus servicios en muchos cargos profesionales y editoriales de importancia. Por ejemplo, fungió como vicepresidente en las reuniones de The Institute of Management Sciences, como pre- sidente del comité de publicaciones y editor asociado de Management Science, y como presidente co-general de una reunión internacional. En la actualidad sigue trabajando como editor fundador de las series en International Series in Operations Research and Management Science for Springer Science + Business Media. Ha sido profesor huésped en Cornell University, la Graduate School of Industrial Administration (Escuela de Maestría en Administración Industrial) de la Carnegie-Mellon University, la Technical University of Denmark, la University of Canterbury (Nueva Zelanda) y el Jugde Institute of Management Studies de la University of Cambridge (Inglaterra). Mark S. Hillier, hijo de Fred Hillier, es profesor asociado de métodos cuantitativos en la escuela de negocios de la University of Washington. El Dr. Hillier obtuvo su licenciatura en ingeniería del Swarthmore College, se graduó como maestro con honores en investigación de operaciones, y como doctor en ingeniería industrial y administración de ingeniería de la Stanford University. Como estu- diante de licenciatura, obtuvo el McCabe Award por conseguir el primer lugar en su clase de ingenie- ría, se le eligió como Phi Beta Kappa por sus trabajos en matemáticas, estableció marcas escolares en el equipo masculino de natación y se le aceptó como miembro en dos asociaciones nacionales (Natio- nal Science Foundation y Tau Beta Pi) por sus estudios de posgrado. Durante ese tiempo también desarrolló un paquete tutorial de software sumamente completo, el OR Courseware, para el libro de texto de Hillier y Lieberman, Introduction to Operations Research. Como estudiante de posgrado dio un seminario a nivel doctorado en administración de operaciones en Sanford y obtuvo un premio nacional por trabajos basados en sus disertaciones doctorales. En la University of Washington funge actualmente como profesor en las materias de ciencia administrativa y modelado de hojas de cálculo. Ha obtenido varios premios a la cátedra en la maestría en administración por su curso básico en ciencia administrativa y su curso optativo en modelado de hojas de cálculo, así como un premio a la enseñanza universitaria por sus cátedras en administración de operaciones a nivel licenciatura. También se le ha aceptado en la Evert McCabe Endowed Faculty Fellowship. Entre sus intereses en la investigación están el carácter común de los componentes, los inventarios, la manufactura y el diseño de sistemas de producción. IIE Transactions concedió el premio de mejor documento de 2000-2001 a un ensayo del Dr. Hillier sobre el carácter común de los componentes. vi www.xlibros.com 0000--HHiilllliieerr..iinndddd vvii 1199//1122//0077 1100::1122::1133 Acerca de los autores de los casos Karl Schmedders es profesor asociado titular en el Department of Managerial Economics and Deci- sion Sciences (Departamento de Economía Administrativa y Ciencias de la Decisión) de la Kellog School of Management en la Northwestern University, donde enseña métodos cuantitativos para la toma de decisiones administrativa. Entre sus intereses de investigación están la aplicación de la ciencia administrativa a la teoría económica, la teoría del equilibrio general en mercados incom- pletos, la fijación de precios de los activos, la selección de portafolios y la economía computacional. El Dr. Schmedders obtuvo un doctorado en investigación de operaciones de la Stanford University, donde impartió los cursos de ciencia administrativa tanto de licenciatura como de maestría. Entre las cátedras que impartió hubo un curso de estudios de caso en ciencia administrativa y posteriormente se le invitó a presentar una conferencia en un evento patrocinado por el Institute of Operations Research and Management Sciences (INFORMS o Instituto de Investigación de Operaciones y Ciencias Administrativas) sobre su exitosa experiencia en el mismo. Ha recibido varios premios a la enseñanza en Stanford, entre ellos el prestigiado Walter J. Gores Teaching Award. También ha recibido reconocimientos tanto de la Kellog School of Management como de la WHU Koblenz (una reconocida escuela de negocios en Alemania). Molly Stephens es asociada en la oficina de Los Ángeles del despacho de Quinn, Emanuel, Urqu- hart, Oliver and Hedges, LLP. Se graduó de Stanford, donde obtuvo una licenciatura en ingeniería industrial y una maestría en investigación de operaciones. Ha impartido la cátedra de oratoria en la Escuela de Ingeniería de Stanford y ha fungido como asistente de cátedra en un curso de estudios de caso en ciencia administrativa. En esta misma calidad analizó los problemas de ciencia adminis- trativa que surgen en el mundo real y los transformó en estudios de caso en el salón de clases. Sus investigaciones fueron premiadas cuando obtuvo una beca para la investigación en licenciatura en Stanford para continuar con su trabajo y cuando se le invitó a hablar en INFORMS para presentar sus conclusiones sobre el uso exitoso de estudios de caso en clase. Después de graduarse, trabajó en Andersen Consulting como integradora de sistemas, donde tuvo experiencia en casos reales desde dentro, antes de recibir su grado JD de la Escuela de Derecho de la University of Texas. vii www.xlibros.com 0000--HHiilllliieerr..iinndddd vviiii 1199//1122//0077 1100::1122::1133 Prólogo Durante mucho tiempo nos ha preocupado que los libros de texto tradicionales de ciencia administra- tiva no adopten la mejor perspectiva para introducir a los estudiantes de negocios en este campo tan emocionante. Nuestra meta al escribir este libro era romper los antiguos moldes y enseñar la materia en formas más nuevas e innovadoras, así como más eficaces. Nos complace la respuesta favorable que han recibido nuestros esfuerzos. Muchos revisores y usuarios de las primeras dos ediciones del libro han expresado aprecio por sus diversas características distintivas, así como por la clara presen- tación que hace de los temas a un nivel exactamente adecuado para sus estudiantes de negocios. Nuestra meta en esta tercera edición ha sido aumentar las fortalezas de las primeras dos. Mark Hillier, coautor del libro, ha obtenido varios premios a la enseñanza universitaria por sus cursos de ciencia administrativa y modelado de hojas de cálculo en la University of Washington con con el uso de las primeras dos ediciones, y su experiencia nos ha llevado a mejorar de muchas maneras la presente edición. También incorporamos muchos comentarios y sugerencias de los usuarios. A todo lo largo de este proceso, nos preocupamos especialmente por mejorar la calidad del libro, al mismo tiempo que conservamos su orientación distintiva. Esta orientación distintiva sigue muy estrictamente las recomendaciones del informe de 1996 del subcomité operativo de la INFORMS Business School Education Task Force, incluyendo el extracto siguiente: Existen pruebas evidentes de que debe haber un cambio importante en el carácter del curso (intro- ducción a la ciencia administrativa) en este ambiente. No se le tiene mucha paciencia a los cursos que se centran en algoritmos. Más bien la demanda se centra en aquellos que se refieren a situaciones de negocios, que incluyen aspectos prominentes no matemáticos, que utilizan hojas de cálculo, y que implican la formulación y la evaluación de modelos más que la estructura de los mismos. Para un curso así se requieren nuevos materiales de enseñanza. Este libro se ha diseñado para suministrar los materiales de enseñanza para un curso así. De acuerdo con las recomendaciones de esta fuerza operante, consideramos que un libro de texto moderno de introducción a la ciencia administrativa debe incluir tres elementos clave. Como se resume en el subtítulo del libro, éstos son: un enfoque de estudios de caso y modelos con hojas de cálculo. HOJAS DE CÁLCULO El enfoque moderno de la enseñanza de la ciencia administrativa claramente es el uso de hojas de cálculo como medio fundamental para la instrucción. Tanto los estudiantes como los gerentes de ne gocios ahora viven con hojas de cálculo, de tal manera que proporcionan un ambiente de aprendi- zaje cómodo y disfrutable. El software moderno de hojas de cálculo, inclusive el Microsoft Excel que se utiliza en esta obra, puede usarse en la actualidad para hacer una verdadera ciencia administra- tiva. Para los modelos a escala del estudiante (incluidos muchos modelos prácticos del mundo real), las hojas de cálculo son una forma mucho más adecuada para desarrollar los modelos de la ciencia administrativa que las ayudas algebraicas tradicionales. Esto significa que puede quitarse ya la cor- tina algebraica tan prevaleciente en los cursos y libros de texto de ciencia administrativa. Sin embargo, dado el nuevo entusiasmo por las hojas de cálculo, existe el peligro de excederse. Las hojas de cálculo no son la única herramienta útil para llevar a cabo análisis de ciencia adminis- trativa. El uso modesto y ocasional de análisis algebraicos y gráficos tendrá todavía un lugar y no ayudaríamos a los estudiantes si no desarrolláramos sus habilidades en estas áreas cuando fuera necesario. Además, la obra no debe ser un libro de recetas de hojas de cálculo que se centra sobre todo en la mecánica de estas últimas. Las hojas de cálculo son un medio para alcanzar un fin y no un fin en sí mismas. UN ENFOQUE DE MODELADO Esto nos conduce a la segunda característica clave de este libro, el enfoque de modelado. La formu- lación de modelos está en el núcleo de la metodología de la ciencia administrativa. Por tanto, hemos puesto mucho énfasis en el arte de formular modelos, en la función de éstos y en el análisis de sus resultados. Fundamentalmente, pero no en forma exclusiva, utilizamos el formato de hoja de cálculo más que el álgebra para formular y presentar un modelo. viii www.xlibros.com 0000--HHiilllliieerr..iinndddd vviiiiii 1199//1122//0077 1100::1122::1133