I+D Revista de Investigaciones
ISSN 2256-1676 / ISSN en línea 2539-519X
Volumen 17 Número 1 Enero-Junio de 2022 pp. 108-123
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Enruta tu ruta: Actividad lúdica para la
enseñanza del Problema de Enrutamiento de
Vehículos Considerando Restricciones de
Capacidad - CVRP
1
Route your route: Playful activity for teaching of
Capacitated Vehicle Routing Problem - CVRP
Héctor Orlando Tarazona Galán
2
, Jacqueline Neira Parra
3
Artículo recibido en noviembre 23 de 2020; artículo aceptado en julio 13 de 2021
Este artículo puede compartirse bajo la Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional y se referencia
usando el siguiente formato: Tarazona Galán, H.O.& Neira Parra, J. (2022). Enruta tu ruta: Actividad lúdica para la enseñanza del Problema de
Enrutamiento de Vehículos Considerando Restricciones de Capacidad - CVRP. I+D Revista de Investigaciones, 17(1), 108-123.
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Resumen
En las empresas el proceso de transporte implica todas las etapas de producción y distribución de productos a clientes
con ubicaciones dispersas geográficamente que impactan directamente en el costo de la operación y de los productos,
abordándose problemas de enrutamiento de vehículos (VRP) que minimicen los costos de transporte. De acuerdo con
lo anterior, se crea la actividad lúdica “Enruta tu ruta” como herramienta de aprendizaje, para dar a conocer y entender
la resolución de problemas de ruteo. Para su desarrollo se siguieron tres fases, la primera es Aprendizaje, en donde se
revisa el modelo matemático del problema; la segunda consiste en la Ejecución, que comprende los aspectos que
intervienen en el desarrollo de la actividad lúdica y finaliza con el análisis y discusión en donde se obtiene
retroalimentación de los participantes. Los resultados permiten comprobar la pertinencia y aceptación de la lúdica
como herramienta de aprendizaje que promueve la apropiación de los factores que intervienen en la gestión logística
de la distribución como ruteo, asignación de recursos, toma de decisiones, entre otros.
Palabras clave: Enseñanza, gestión logística, lúdica, CVRP.
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Abstract
In companies, the transportation process involves all stages of production and distribution of products to customers
with geographically dispersed locations that directly impact the cost of the operation and products, addressing vehicle
routing problems (VRP) that minimize costs of transport. In accordance with the above, the playful activity "Route
your route" is created as a learning tool, to publicize and understand the resolution of routing problems. For its
development three phases were followed, the first is Learning, where the mathematical model of the problem is
reviewed; the second consists of the Execution, which includes the aspects that intervene in the development of the
1
Artículo de investigación con enfoque mixto, resultado de un proyecto de investigación, titulado “Contribución del aprendizaje significativo y los
espacios de aprendizaje activo para el desarrollo de competencias profesionales de los estudiantes de Tecnología en Logística Cali.”, perteneciente
al área de Ciencias sociales, subárea de educación, desarrollado en el grupo de investigación GICIDET, financiado por la Corporación Universitaria
Minuto de Dios (Cali, Colombia). Dirección: Carrera 25 No 2 - 01, PBX: (2) 5545554. Fecha de inicio: agosto de 2019.
2
Ingeniero Agroindustrial. MEd. en Prácticas Pedagógicas. Grupo de Investigación (GICIDET), Docente de la Corporación Universitaria Minuto
de Dios (Cali, Colombia) Dirección: Carrera 25 No 2 - 01, PBX: (2) 5545554. ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-7838-7282. Correo
electrónico institucional: htarazonaga@uniminuto.edu.co.
3
Ingeniera de Sistemas. MEd. en Educación y Nuevas Tecnologías. Grupo de Investigación (GICIDET), Docente de la Corporación Universitaria
Minuto de Dios (Cali, Colombia). Dirección: Carrera 25 No 2 - 01, PBX: (2) 5545554. ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-3058-4540. Correo
electrónico institucional: jneiraparra@uniminuto.edu.co.
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playful activity and ends with the analysis and discussion where feedback is obtained from the participants. The results
allow us to verify the relevance and acceptance of play as a learning tool that promotes the appropriation of the factors
that intervene in the logistics management of distribution such as routing, resource allocation, decision-making, among
others.
Keywords: Teaching, Logistics management, playful, CVRP.
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Introducción
Bermeo Muñoz & Calderón Sotero (2009) afirman que
“el sistema de transporte es el componente más
importante para la mayoría de las organizaciones, debido
a que el éxito de una cadena de abastecimiento está
estrechamente relacionado con su diseño y uso
adecuados” (p. 37).
Por su parte, Lozada Díaz & Cadena González (2012),
reportan que las actividades relacionadas con procesos de
distribución en donde se presentan problemas de
enrutamiento de vehículos (VRP) como es el caso del
transporte escolar, el servicio de ambulancias,
recolección de mercancías o basuras, entre otras, son
problemas del tipo no polinomial complejo (NP-Hard)
que para solucionarlos se emplean técnicas de
optimización (p. 33).
Asimismo, la toma de decisiones en las actividades como
administrar personas, vehículos, tiempo, entre otras, que
se desarrollan al interior de una empresa en función de la
planeación y control de la distribución tiende a ser
intuitivas, sin el uso de métodos cuantitativos, que
impactan en la rentabilidad y la competitividad
(Sepúlveda et al., 2014).
El planteamiento del problema de un VRP, contempla la
existencia de un centro de distribución principal con una
flota de vehículos y un grupo de ciudades o clientes
dispersos geográficamente, en el que se visita cada
cliente una sola vez y con un solo vehículo que presenta
una capacidad limitada, en busca de un conjunto de rutas
para la distribución a un costo mínimo (Arias Hernández,
2015).
El VRP, es de carácter de optimización con limitaciones
de capacidad y flota, que de acuerdo con Lenstra & Aarts,
en el 2003, se han abordado diversos métodos,
clasificados como algoritmos “exactos” o “de
optimización” (Álvarez Hernández, 2017).
Este trabajo describe una actividad lúdica en relación a
varios clientes de diferentes sectores en una misma
ciudad, que deben ser atendidos por un operador logístico
basados en su demanda de estudiantes para ser llevados a
un cliente final (colegio) regresando a su punto de
partida. El estudio consiste en analizar cuántas rutas se
necesitan con el fin de atender a todos los clientes y cómo
se construyen las rutas que permiten dicha recolección de
estudiantes para finalmente optimizar las mismas rutas
como propuesta de un nuevo plan de ruta para los
vehículos (buses), teniendo en cuenta las restricciones de
capacidad de ocupación desarrollado mediante el método
de CVRP.
La didáctica de acuerdo con Carvajal (2009) se ha
utilizado como herramienta educativa que permite
orientar la estrategia pedagógica desde la adquisición de
saberes, mediante instrumentos teóricos y prácticos, que
contribuyen a los procesos de enseñanza y de aprendizaje
para una formación integral del estudiante.
En esta línea, Imitola Yépez & Garníca Tarazona (2018)
manifiestan que estrategias como la lúdica “fomenta el
desarrollo psicosocial, la adquisición de saberes, la
conformación de la personalidad, es decir, encierra una
gama de actividades donde se cruzan el placer, el goce,
la actividad creativa y el conocimiento” (p.25).
Las estrategias didácticas de acuerdo con Carvajal (2009)
“son prácticas que se relacionan con los contenidos de
aprendizaje y ponen en juego las habilidades,
conocimientos y destrezas de los estudiantes” (p. 10). Sin
embargo, Carvajal, (2009) plantea que para utilizar las
estrategias se debe planear y definir cuándo deben ser
utilizadas, considerando el grupo de estudiantes o e
individuos que participan.
Igualmente, Carvajal (2009) manifiesta que la didáctica
es planteada por los docentes como una estrategia de
aprendizaje que faciliten los procesos de observación,
análisis, opinión, reflexión y búsqueda de soluciones, que
permita a los estudiantes descubrir el conocimiento por sí
mismos (p. 10).
Por tanto, la actividad lúdica “Enruta tu ruta” presentada
en este artículo, es usada en el proceso de enseñanza –
aprendizaje como lo plantean Bermeo Muñoz &
Calderón Sotero (2009), con el propósito de promover el
uso de estrategias didácticas orientadas a la optimización
de procesos y operaciones en problemas complejos
como, la asignación de vehículos en una ruta escolar
(p.54).
Marco referencial
De acuerdo con Lozada Díaz & Cadena González (2012)
en “los Problemas de Ruteo de Vehículos o VRP (Vehicle
Routing Problems) se modela la actividad de distribución
de bienes y servicios entre depósitos o centros de
distribución, a usuarios o clientes finales” (p.33).
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El campo de aplicación del (VRP) es muy amplio, que
varía de acuerdo a las necesidades del problema,
generando que el VRP presente distintos enfoques y
atributos que crean nuevos tipos o clases de este
problema de enrutamiento, accediendo a una mejor
búsqueda de las soluciones más precisas a las
restricciones planteadas a un problema específico (Arias
Hernández, 2015).
En la Tabla 1 se relacionan los tipos de VRP clásicos
utilizados, y en la Figura 1 se puede observar la
interconexión que existe entre los problemas de ruteo
clásicos de VRP.
Tabla 1
Tipos de VRP clásicos
Sigla
Nombre
Particularidad
CVRP
Capacitated Vehicle Routing
Problem
Es aquel en donde el vehículo presenta una capacidad limitada de carga o transporte que
no debe ser superada.
DCVRP
Distance Constrained Vehicle
Routing Problem
VRP con limitación en la distancia total recorrida o en el número de clientes visitados.
VRPB
Vehicle Routing Problem with
Backhauls
Existen puntos de entrega desde y hacia el almacén. No se permite la recolección del
cliente hacia el almacén, hasta no finalizar las entregas.
VRPTW
Vehicle Routing Problem with
Time Windows
Cada cliente presenta una (o varias) ventanas horarias de reparto o entrega. El depósito
también tiene un horario de disponibilidad.
VRPPD
Vehicle Routing Problem with
Pickup and Delivery
Es aquel donde cabe la posibilidad de entrega y recogida, como la devolución de bienes
por parte de los clientes. Se debe considerar la capacidad de los vehículos para las
acciones mencionadas.
VRPBTW
Vehicle Routing Problem with
Backhauls and Time Windows
Mismas características de la versión general, pero existen intervalos de tiempo definidos
dentro de los cuales el cliente debe ser atendido.
VRPPDTW
Vehicle Routing Problem with
Pickup and Delivery and Time
Windows
Es aquel donde se contempla entrega y recogida, pero existen intervalos de tiempo
definidos dentro de los cuales el cliente debe ser atendido.
Fuente: Adaptado de Toth & Vigo (2002), Yepes Piqueras (2002). Restrepo et al. (2008), Rodríguez Pérez,(2012) y Arias Hernández (2015).
Figura 1. Los problemas clásicos de VRP clásicos y sus interconexiones. Fuente: Tomado de Toth & Vigo, (2002).
Una actualización basada en la investigación realizada
por Sepúlveda et al., (2014), se encontró que a través de
la base de datos Scopus utilizando la palabra clave
“Vehicle Routing” entre los años 1971 y 2020 se encontró
un total de 10904 documentos, en comparación con los
5301 artículos reportados entre 1971 y 2013. En la Figura
2 puede observarse las publicaciones de las últimas dos
décadas en este campo del conocimiento con un
incremento exponencial.
Figura 2. Publicación por año en la base de datos Scopus para la palabra
clave “Vehicle Routing”. Fuente: Autores.
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La relación de documentos encontrados para el proceso
de enseñanza sobre el VRP son muy pocos en relación a
las publicaciones disponibles en la literatura disponible
sobre VRP. En la Figura 3 utilizando las palabras clave
“Vehicle Routing” y “teaching” dentro de una misma
ecuación de búsqueda, realizada a través la base de datos
Scopus, se puede observar que entre los años 1988 y 2019
se encontró un total de 19 documentos.
Figura 3. Publicación por año para las palabras clave “Vehicle Routing”
y “teaching” dentro de la misma ecuación de búsqueda. Fuente:
Autores.
De acuerdo con Álvarez Hernández (2017), el VRP, es
un problema clásico de optimización que presenta un
operador logístico, clientes con una cierta demanda de
productos, flota de vehículo disponible con una
capacidad de transporte, planeación de entregas y
recolección de productos a los clientes, reducción del
costo de distribución, distancia recorrida, tiempo y
número de vehículos utilizados considerando ciertas
restricciones operacionales.
García (2010) plantea que una buena planeación de los
procesos de distribución de acuerdo con aplicaciones del
mundo real, muestran un ahorro del 5% al 20% en el
costo global del proceso de transporte, que a su vez
representan del 10% al 20% del costo final de los bienes.
Grasas & Ramalhinho (2016), exponen que resolver un
VRP de manera óptima, incluso en su versión más
simple, se vuelve muy complejo ya que el tamaño del
problema aumenta. Dado que los métodos exactos solo
pueden manejar hasta 50 o 75 clientes, se debe recurrir a
enfoques heurísticos para problemas relativamente
grandes. Una heurística es un método computacional
diseñado para resolver grandes problemas de
optimización, como el VRP, que se sabe que es muy
complicado de resolver de manera óptima.
Una solución factible a problemas de enrutamiento se da
por medio del uso de métodos heurísticos sin asegurar
que la solución obtenida sea la óptima. Una forma de
resolver problemas de VRP es usando la heurística
planteada por Clarke and Wright, que dependen del tipo
de problema y variables involucradas (Álvarez
Hernández, 2017).
El método de los ahorros de Clarke-Wright utilizado para
problemas de ruteo, es considerado lo suficientemente
flexible, ya que puede manejar un gran número de
restricciones prácticas al momento de formar rutas y
ordenar las paradas en las rutas simultáneamente,
relativamente rápido al calcularse en una computadora
generando soluciones que están cerca de lo óptimo
(Ballou, 2004).
De acuerdo con Ballou (2004) el método de ahorros de
Clarke-Wright, busca “minimizar la distancia total
viajada por todos los vehículos y minimizar
indirectamente el número de vehículos necesarios para
atender todas las paradas” (p.23), y en la Figura 4 puede
observarse la lógica del método.
Figura 4. Distancia reducida de viaje mediante consolidación de paradas en una ruta. Fuente: Tomado de Ballou (2004).
Lozada Díaz & Cadena González (2012) mencionan que
en los problemas VRP “(…) se debe encontrar los
recorridos de los vehículos de tal manera que se minimice
la distancia y se satisfaga la demanda de los clientes
cumpliendo con las restricciones planteadas” (p. 53), así,
por ejemplo, en los problemas de CVRP se debe
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contemplar no exceder la capacidad de los vehículos
utilizados en una operación logística.
El encuentro realizado en la Fundación Universitaria
Tecnológico Comfenalco, presentado por Dávila Vélez,
(2013), plantea que el CVRP es una variación del VRP
que consiste en encontrar una serie de rutas que
satisfagan la demanda de una determinada cantidad de n
clientes distribuidos en una zona geográfica, siendo este
tipo de problema considerados como un problema NP-
Hard que para su solución consume altos tiempos
computacionales, por lo que distintos autores han
propuesto la utilización de métodos heurísticos que
generen soluciones cercanas a la óptima.
Una solución factible para una variación del problema de
VRP usando el mínimo número de vehículos fue
planteado por Campos et al., (2008) mediante un
algoritmo basado en la metodología de búsqueda
dispersa. Salas Requenes, (2012), propone que lo anterior
se puede obtener desarrollando la ecuación (1) mostrada
más adelante, definiendo m como el número de vehículos
a utilizarse en el problema.
Metodología
En la actividad lúdica “Enruta tu ruta”, diseñada para el
tema de ruteo, se busca llevar a los participantes a un
contexto real, en el que tendrán que simular el proceso de
transporte de una ruta escolar ofrecido por un operador
logístico (empresa) que opera dentro de una cuidad
haciendo uso de sus propios buses, en la cual el gerente
de la empresa ha decidido optimizar su proceso de
transporte y por este motivo ha delegado la siguiente
tarea: Determinar la forma y el número de buses que debe
usarse para realizar una recolección de pasajeros
(estudiantes) en diez clientes ubicados en diferentes
puntos de una ciudad, que a su vez deben ser entregados
en un cliente final 11 (Colegio), para el posterior retorno
del bus a las instalaciones de la empresa.
Apoyado en los argumentos de Grasas & Ramalhinho,
(2016), un VRP de 10 clientes es un problema de tamaño
razonable considerando que los participantes de la
actividad lúdica lo resolverán probablemente de forma
manual. Sin embargo, no es ni demasiado pequeño para
encontrar una solución óptima fácilmente, ni demasiado
complicado para encontrar una solución casi óptima.
La actividad lúdica contiene las direcciones (coordenadas
“X y Y”) de cada cliente, como su demanda y la
capacidad de ocupación de los buses. El objetivo del
ejercicio es diseñar las rutas de recolección de pasajeros
(estudiantes) de los clientes tratando de minimizar el
costo total y sin violar las limitaciones de capacidad de
ocupación de los buses.
Al igual que el método del ahorro propuesto por de
Clarke-Wright, se supone que la función de costo es
proporcional a la distancia recorrida por todos los buses.
Por lo tanto, los costos fijos de la utilización de un bus no
se tienen en cuenta para que los participantes de la
actividad lúdica puedan centrarse estrictamente en la
minimización de las distancias teniendo en cuenta la
restricción de capacidad de ocupación de los buses. Los
equipos conformados competirán entre sí para ver qué
grupo puede obtener los mejores resultados.
A continuación, se describen las fases realizadas para el
desarrollo de esta actividad lúdica basada en un problema
de enrutamiento de vehículos considerando restricción de
capacidad - CVRP.
Fase I: Aprendizaje
El modelo matemático del problema CVRP plantea que
cada bus inicie y finalice su recorrido en la empresa que
presta el servicio de ruta escolar, identificada con el nodo
0 (cero), cada cliente debe ser atendido una única vez por
un solo bus, y la demanda de cada cliente no puede ser
dividida entre buses y rutas, por lo tanto, la demanda de
un cliente es transportada completamente por el vehículo
que lo visita (Castañeda Jimenez & Cardona Arias,
2014).
Antes de iniciar cualquier proceso de CVRP, es necesario
que cada uno de los componentes del modelo matemático
para recolección de los estudiantes por los vehículos
(buses), sea comprendido por todos los participantes.
Los parámetros y la formulación matemática del
problema CVRP planteados por Castañeda Jimenez &
Cardona Arias, (2014), fueron ajustados para el caso de
la actividad lúdica “Enruta tu ruta”, como se muestra a
continuación en las siguientes restricciones (nR):
Minimizar la sumatoria de todos los arcos () visitados
por :
Sujeto a las siguientes restricciones:
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La restricción (3) indica que de la empresa no está
permitida la salida de vehículos de los que se tienen
asignados.
Las restricciones (4) y (5) garantiza que solo un bus visite
y abandone cada cliente.
La restricción (6) determina que la demanda total de los
nodos visitados por un bus, no puede superar la capacidad
máxima del vehículo
.
La restricción (7) establece la inexistencia de sub-tours.
Las restricciones (8) y (9) indican los valores admisibles
para las variables.
Fase II: Ejecución
Comprendidos los aspectos que intervienen en el
desarrollo de la actividad lúdica, los pasos para la
solución se realizan de manera secuencial, los cuales son:
• Paso Uno. Localización. Realizar la localización de
cada cliente, la empresa y el colegio en el plano de
acuerdo a los valores de las coordenadas de los
vértices X y Y del tablero.
Las coordenadas son seleccionadas al azar mediante el
lanzamiento de un dodecaedro con los números del (0)
cero al (9) nueve ubicados en sus caras. Lo anterior se
realiza para cada cliente, la empresa y el colegio. La
localización de los clientes, el colegio y la empresa se
realiza en un tablero con coordenadas (x, y) como se
observa en el formato de la Figura 5.
Figura 5. Tablero de localización de los clientes, el colegio y la
empresa. Fuente: Autores.
• Paso Dos. Cálculo de número teórico de buses.
Determinar el número teórico de vehículos (buses),
teniendo en cuenta la demanda total de los clientes y
la capacidad de ocupación máxima por bus (ver
ecuación 1).
La demanda se determina mediante el lanzamiento de un
dado con los números del (3) tres al (seis) con
particularidad que el número tres y cuatro se encuentran
en dos de las seis caras cada uno. La demanda se debe
consignar en el formato de la Figura 6.
Figura 6. Formato determinación de la demanda. Fuente: Autores.
• Paso tres. Cálculo de las distancias. Determinar la
distancia (ver ecuación 2) que existe desde el punto
de origen (empresa) hasta cada cliente.
• Paso Cuatro. Cálculo de los ahorros. calcular Sij
para cada par de nodos i y j, ordenando de forma
descendente los ahorros (ver ecuación 3).
Los resultados del cálculo de los ahorros
deben ser
incluidos en el formato cálculo de las distancias (ver
Figura 7).
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Figura 7. Formato de cálculo de distancias. Fuente: Autores.
• Paso Cinco. Selección. Ordenados los ahorros de
mayor a menor, se agrega un cliente que no haya sido
considerado a la ruta del arco (i, j) en curso y que
contemple las restricciones de capacidad de
ocupación de los buses. Este proceso se realiza hasta
abarcar todos los clientes, en la asignación de una
ruta.
Figura 8. Formato determinación de las rutas. Fuente: Autores.
Las rutas que se deben considerar identifican la parada
con el valor de ahorro más grande. El proceso anterior se
desarrolla en una hoja de cálculo de Excel creada para la
actividad lúdica, en donde se encuentra el formato
determinación de las rutas (ver Figura 8).
• Paso Seis. Optimización. Teniendo el número de
clientes por ruta, se analizan las posibles
combinaciones de los mismos, escogiendo el arco
con mayor ahorro. Este paso se desarrolla en el
formato ruta óptima que se observa en la Figura 9,
para cada ruta seleccionada en el paso cinco.
Figura 9. Formato ruta óptima. Fuente: Autores.
• Paso Siete. Cálculo de la eficiencia. Determinar la
eficiencia individual de cada ruta y del sistema basada
en la restricción de capacidad de ocupación.
Con la información consignada en la columna puestos
ocupados del formato determinación de las rutas se
procede mediante las fórmulas cuatro y cinco, y sus datos
deben ser consignados en el formato de eficiencias que
se puede observar en la Figura 10.
Figura 10. Formato de eficiencia. Fuente: Autores.
• Paso Ocho. Representación de las rutas. En el
tablero se realiza el trayecto de las rutas escolares
optimizadas.
Fase III: Análisis y discusión
En esta etapa se realiza una socialización y
retroalimentación de la actividad lúdica desarrollada, con
el fin de conocer la experiencia de cada participante y/o
grupo a manera de diálogo.
Posterior al desarrollo de la lúdica, basados en Muñoz &
Valenzuela, (2014) se aplica un cuestionario en una
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escala Likert de 1 a 5, con 8 preguntas de carácter
cuantitativo; Para ello, se les pide a los participantes
manifestar su grado de acuerdo o desacuerdo con una
serie de enunciados. Igualmente, tres preguntas abiertas
de carácter cualitativo. Todo lo anterior permite estimar
el grado de aceptación y el impacto generado por la
lúdica en los participantes.
Tipo de estudio
La presente investigación es de tipo descriptivo, con
enfoque mixto experimental, cuyo objetivo es generar
una herramienta pedagógica de tipo lúdico, que servirá
de apoyo al desarrollo de las clases del componente
profesional del programa de tecnología en logística, y
que permita evaluar el impacto generado por parte de esta
en profesores y estudiantes de primero, cuarto y quinto
semestre. La interacción de la lúdica con estudiantes y
profesores se realiza iniciando y finalizando semestre con
el fin de evaluar el desarrollo de las competencias del
componente profesional del programa.
Participantes
El participante debe ser un estudiante de programas de
tecnología o ingeniería, con conocimientos básicos en el
manejo de la herramienta de Excel y de problemas de
optimización, lo que garantiza un manejo y
entendimiento de fundamentos de matemática presentes
en la lúdica.
El uso del juego de roles dentro de cada grupo de trabajo
es necesario para el correcto desarrollo de la actividad
didáctica. La asignación de los roles se realiza mediante
el uso de escarapelas por cada uno de los integrantes del
grupo. Los roles a desempeñar son:
• Líder del proceso: Persona encargada identificar la
localización de los clientes y determinar la demanda
que existente en cada nodo. Igualmente, se encarga
de verificar que se estén cumpliendo las reglas del
juego y que cada rol se desarrolle acorde al mismo.
Es la única persona que puede servir de apoyo a
cualquiera de los otros roles.
• Ingeniero 1 y 2: Personas encargadas de determinar
el número de buses que se necesitan por ruta y su
optimización.
• Conductor: Personas encargadas de realizar la
localización de todos los nodos en el tablero de
juego. Únicamente apoya a los ingenieros en la
determinación de la distancia existente entre nodos.
Los conductores son los únicos jugadores que interactúan
con el tablero durante toda la actividad lúdica.
Materiales e instrumentos
Para el desarrollo de la actividad se requiere un lugar
similar a un salón de clases con sillas mínimo para veinte
personas, con un área libre de 20 m
2
; pizarra blanca con
un marcador; cuatro mesas de unas dimensiones mayores
de 200 x 100 cm. Igualmente, se requiere de los
siguientes materiales por cada grupo:
• 4 tableros. Corcho con tela impresa con coordenadas
verticales y horizontales, enmarcado.
• Computador portátil con acceso a la herramienta de
Excel.
• 80 chinches de colores o tachuelas para papel (20 por
grupo).
• 20 cordones de Nylon de colores (cinco por grupo).
• Marcadores
• 4 flexómetros (uno por grupo).
• 4 calculadoras
• Formatos de la lúdica en papel plastificado: (4)
formato de cálculo de distancias; (4) formato
determinación de las rutas; (16) formato ruta óptima;
(4) formato de eficiencia.
• 4 dados de 10 lados (Dodecaedros).
Resultados de la evaluación de la actividad lúdica
La lúdica se desarrolló de dos formas, “Diseño uno” de
forma manual y “diseño 2” con ayuda de la herramienta
de Excel, con el fin de realizar una comparación de las
dos experiencias por parte de los grupos.
Cada grupo basado en la explicación que se da por parte
de los orientadores de la actividad lúdica, comienzan a
analizar la gestión logística del transporte de la empresa
que presta el servicio de ruta escolar, donde toda la
información es encontrada mediante el lanzamiento de
los dados: el dodecaedro para las coordenadas de todos
los nodos y el otro para determinar la demanda por
cliente. Este proceso en promedio tomo 15 min por grupo
de trabajo.
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Figura 11. Tablero con clientes y punto de partida localizados. Fuente: Autores.
Con el lanzamiento de los dados se logró definir la
ubicación de cada nodo y las demandas de los clientes
como se observa en las Figuras 11 y 12 respectivamente,
por parte del líder del proceso y posterior ubicación en el
tablero por el conductor.
Figura 12. Demanda determinada. Fuente: Autores.
Hasta este punto del desarrollo de la actividad lúdica,
para ambos diseños se comparte el mismo procedimiento.
Conocida la información de localización y demanda de
cada nodo, los ingenieros de cada grupo entran en acción
para completar el formato del cálculo de las distancias
como se observa en la Figura 13.
Figura 13. Matriz de cálculo de distancias resuelta. Fuente: Autores.
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Al utilizar cada grupo la fórmula de los ahorros, entre
cada uno de los clientes y ordenarlos del mayor al menor
ahorro nos quedan los datos de la Figura 14.
Figura 14. Rutas determinadas con base en la capacidad de ocupación. Fuente: Autores.
Se identificó que en esta etapa de la lúdica (ver Figura
14) existe la mayor dificultad y problemas para la
selección de la ruta, por la complejidad heurística del
método del ahorro. Sin embargo, todos los grupos
identificaron que existen 3 rutas para el problema
planteado.
El formato de ruta optima (ver Figuras 15,16 y 17) es
utilizado para determinan cual combinación de los nodos
de las rutas, es la que genera el mayor ahorro tenido en
cuenta la restricción de capacidad de ocupación.
La ruta 1, conformada por los nodos 0-6-7-8-1-11-0 es la
que genera mayor ahorro, seguida de la ruta 2
conformada por los nodos 0-4-2-9-11-0 y por último la
ruta 3, con los nodos 0-10-3-5-11-0.
Figura 15. Formato Optimización rutas. Fuente: Autores.
En esta etapa también se generó un grado de dificultad
por el concepto de optimizar, basados en el número de
nodos de cada ruta sin contemplar los nodos de la
empresa y el colegio, en el cual el proceso es acompañado
por la determinación del valor factorial de cada ruta.
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Figura 16. Formato determinación de las rutas. Fuente: Autores.
La ruta 1 tiene 4 clientes que atender, por lo cual, el
factorial de 4 es 24. Las rutas 2 y 3 tiene 3 clientes
que atender, por el factorial de 3 es 6.
Figura 17. Formato determinación de las rutas. Fuente: Autores.
En esta etapa de la lúdica el menor valor encontrado en
el formato de ruta óptima para cada una de las rutas (1,2
y 3) es trasladado al formato de eficiencia como se puede
observar en la Figura 18.
Figura 18. Eficiencia de las rutas. Fuente: Autores.
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La ruta uno en comparación con las demás rutas, presenta
el mayor grado de cumplimiento en relación a las
restricciones de capacidad de ocupación y el menor
desplazamiento con el mayor número de nodos
atendidos. La ruta tres presenta una menor eficiencia que
las otras dos rutas, debido a que el sistema no presenta
otro cliente o demanda para completar el nivel de
ocupación máximo del bus.
En la figura 19 se puede observar el resultado de la
identificación de las rutas al que cada grupo debe llegar
al culminar la actividad lúdica.
Figura 19. Tablero con representación de las rutas asignadas. Fuente: Autores.
Cada equipo al finalizar la actividad lúdica compartió con
los demás su experiencia, mediante la exposición de los
siguientes temas:
• ¿Cómo fue su experiencia con la lúdica?
• ¿Qué aspectos considera deben incluirse, quitarse o
mejorarse en la lúdica?
• ¿Qué aspectos de la lúdica no fueron de su agrado?
• ¿Qué fue lo quemas le gusto de lúdica “Enruta tu
ruta”?
Como se comentó en la fase III de la metodología, se
aplicó un cuestionario con 8 preguntas de carácter
cuantitativo en escala Likert, posterior al desarrollo de la
lúdica a los 20 participantes (ver figura 20).
De acuerdo con el análisis de las respuestas a la encuesta
(ver Figura 21), se encuentra que el 82,34% consideran
que la lúdica permitió comprender los conceptos de ruteo
de vehículos. Por otra parte, el 100% de los participantes
consideran que las reglas fueron muy claras y fáciles de
entender. Sin embargo, el 23 % de los participantes
manifestó un malestar a la hora de desarrollar la lúdica y
temas como la duración (tiempo) y el componente
matemático, frente a un 77% que la considero una
experiencia gratificante de aprendizaje.
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Figura 20. Cuestionario utilizado para socializar la experiencia lúdica. Fuente: Autores.
De igual forma, es importante resaltar que en la pregunta
3, el 93% de los participantes consideran que la lúdica
debe ser incluida dentro de las actividades de clase. El 83
% de los participantes estuvieron totalmente de acuerdo
con la pertinencia de los materiales utilizados en el
desarrollo de la lúdica. De igual forma, el 86% considera
que mediante el ejercicio lúdico se detectan las falencias
en temas de matemáticas. Finalmente, en promedio se
obtuvo un 85,88% de aceptación favorable basado en los
20 participantes.
Figura 21. Resultados de medición de percepción y aceptación
cuantitativa de la lúdica por parte de los participantes. Fuente: Autores.
Teniendo en cuenta los resultados del análisis cualitativo,
los hallazgos están en concordancia con lo que plantea
Caicedo et al. (2020), quienes indican que es fundamental
ajustar la manera en que se explican los escenarios y las
reglas que se plantean en la lúdica con base en las
interacciones que se realizan con los participantes, que al
igual que está actividad lúdica se presentaron dificultades
durante su desarrollo con temas como el componente
matemático.
Igualmente, como lo mencionan Saavedra-Moreno &
Ramos (2021) en su actividad lúdica utilizando el tema
del MRP teniendo en cuenta diferentes factores como la
demanda y la oferta, se logra que los estudiantes
comprenden la importancia del control de inventario, que
al igual que la lúdica planteada en el presente artículo se
busca dar a entender que mediante el control de aspectos
como la planeación de la capacidad y la identificación de
la ruta con la menor distancia recorrida se logran
minimizar los costos del proceso de transporte, dando
respuesta a problemas a los que se enfrentan diariamente
las empresas.
Conclusiones
Éste articulo sugiere que la actividad lúdica como
herramienta del proceso de aprendizaje permite a sus
participantes entender la complejidad que requiere el
proceso de enrutamiento, y la forma en que se puede
lograr una disminución de los costos de uno de los
procesos de la gestión logística de una empresa, o por el
contrario incrementarlos sino se realiza un análisis del
entorno.
Los problemas de VRP se pueden abordar desde la lúdica
con el fin de mejorar las estrategias didácticas en la
apropiación y generación de nuevo conocimiento, al
igual que las habilidades investigativas.
Por otra parte, se puede señalar que se logró el objetivo
con la actividad didáctica “Enruta tu ruta” al generar una
herramienta que apoya el proceso de enseñanza-
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aprendizaje en las clases tradicionales en el aula, siendo
menos teórico y más práctico.
Desde el punto de vista didáctico se observa que, a partir
de la aplicación la lúdica “Enruta tu ruta”, los
participantes perciben que con el uso de herramientas
pedagógicas como la lúdica es más fácil y dinámica la
construcción del conocimiento para el aprendizaje de un
tema específico, que la clase tradicional en el aula.
En relación con Calderón Calderón et al., (2014) quien
plantea que la estrategia lúdica favorece el proceso de
aprendizaje, con este proyecto se logra evidenciar que el
uso de actividades lúdicas permite adquirir y fortalecer
los conocimientos básicos de ruteo en relación a áreas de
distribución y transporte que se abordan dentro del
programa académico de tecnología en logística, ya que
los estudiantes perciben que con el uso de herramientas
pedagógicas como la lúdica es más fácil y dinámica la
construcción del conocimiento para el aprendizaje de un
tema específico, que la clase tradicional en el aula.
Por otra parte, mediante la aplicación del instrumento
para la evaluación de la actividad lúdica se puede llegar
a la conclusión que se logra construir y reforzar los
conocimientos en torno a los problemas de enrutamiento.
De igual forma el instrumento, permite evidenciar que
aspectos como el tiempo dado para desarrollar la
actividad lúdica, debe ajustarse si se realiza a personas
que no han tenido ningún contacto o conocimiento en
relación al tema de ruteo.
El uso del CVRP como método de ruteo permito lograr
el objetivo para el diseño de la lúdica, pero se sugiere que
debe ser ampliado para contemplar mayor número de
restricciones y presentar un grado de complejidad mayor
al que se tiene aterrizada la lúdica.
Agradecimientos
Especial agradecimiento a los estudiantes y profesores
del programa de tecnología en logística de la de la
Corporación Universitaria Minuto de Dios – sede Cali,
que participaron en el desarrollo de esta actividad lúdica
“Enruta tu ruta”.
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