Software para problemas de programación lineal

¿Qué es el Software?

Es el que designa a todo componente intangible (no físico), y que forma parte de dispositivos como computadoras (PC), teléfonos celulares o tabletas, permitiedo su funcionamiento. El software está compuesto por un conjunto de aplicaciones y programas diseñados para cumplir diversas funciones dentro de un sistema. Los programas que forman parte del software le indican al hardware (parte física de un dispositivo), por medio de instrucciones o los pasos a seguir, denominado Algoritmo.

Todo dispositivo está formado, tanto por la parte invisible, el software, como por la parte tangible, el hardware. El hardware es el conjunto de elementos materiales que forman parte de un dispositivo electrónico. Por ejemplo: en el caso de una computadora, el hardware está formado por el monitor, el teclado, el ratón, entre otros. Tanto el software como el hardware resultan piezas claves para la correcta ejecución de un ordenador o aparato móvil. Los usuarios no podrían ejecutar un software sin la presencia de un hardware y, a su vez, el hardware resulta inútil sin un software. Ambos son opuestos pero complementarios, por lo que trabajan en conjunto.

Programación Lineal

Si lo que se quiere es relacionar el Software con la Programación Lineal, objetivo que dirige esta cuarta unidad, es necesario, recordar su concepto claramente. En este sentido, se puede decir que es un procedimiento o algoritmo matemático mediante el cual se resuelve un problema indeterminado, formulado a través de un sistema de inecuaciones lineales, optimizando la función objetivo, también lineal. Consiste en optimizar (minimizar o maximizar) una función lineal, denominada función objetivo, de tal forma que las variables de dicha función estén sujetas a una serie de restricciones que expresadas mediante un sistema de inecuaciones lineales.

La programación lineal da respuesta a situaciones en las que se exige maximizar o minimizar funciones que se encuentran sujetas a determinadas limitaciones, llamadas restricciones. Su empleo es frecuente en aplicaciones de la industria, la economía, la estrategia militar, etc. En esencia, la programación lineal consiste en optimizar (maximizar o minimizar) una funciòn objetivo, que es una función lineal de varias variables: f(x,y) = ax + by

Cómo funciona el software de programación lineal

Es innegable que la Programación Lineal, por su exigencia, requiere mucho tiempo. Esta, es quizás la razón por la que a los desarrolladores de software, les ha llevado tiempo crear programas de programación lineal. Pero las cosas parecen haber cambiado por la aparición de algunos software de programación lineal de muy buen desempeño. Mismos que se pueden encontrar instalados en la web, en forma Online, y también en forma de paquetes de software ejecutables (.exe) desde computadoras personales (Laptops o PC), sin necesidad de conección a Internet.

a.- Software Online de Programación Lineal

Son aquellos programas que están en línea o activados por los usuarios, cuando están haciendo uso de la web. Lo que significa que estos usuarios, deben estar conectados a la Internet para poder servirse de ellos. A continuación, algunos de los más importantes.

1.- PHPSimplex

Es un software online para resolver problemas de Programación Lineal. Su uso es libre y gratuito. Es preciso destacar que el mismo es capaz de resolver problemas mediante el método Simplex, el método de las Dos Fases, y el método Gráfico, y no cuenta con limitaciones en el número de variables de decisión ni en las restricciones de los problemas. Esta herramienta está pensada para ayudar a los estudiantes en su aprendizaje, ya que no sólo muestra los resultados finales, sino también las operaciones intermedias. También ofrece la solución directa para uso de profesionales. Otras de sus ventajas son que no precisa de ningún lenguaje para enunciar el problema, ofrece una interfaz amigable, es cercano al usuario, de manejo fácil e intuitivo, no es necesario instalar nada para poder usarlo, y está disponible en varios idiomas.

Permite desarrollar problemas de maximización y minimización aplicando el método simplex tradicional y el método de las dos fases cuando corresponda. Para utilizar esta herramienta se siguen los siguientes pasos:

a.- Ingresar la cantidad de variables y restricciones del problema.

b.-Seleccionar el tipo de problema: maximizar o minimizar.

c.-Se Ingresan los coeficientes en la función objetivo y las restricciones. Se Puede ingresar números negativos, fracciones y decimales (con punto).

d.- Click en “Resolver”.

e.- El software online adecuará los valores ingresados a la forma estándar del algoritmo simplex.

f.- Al final. se ven las tablas calculadas de cada una de las iteraciones del método.

3.- Atozmath

Este software cuenta con una aplicación para resolver problemas de programación lineal bajo diferentes métodos como: Gran M., Dos fases, Método gráfico, entre otros.

Su interfaz no es tan amigable, pero con algunos ejemplos se puede utilizar sin dificultades. Finalmente la solución se obtiene dando click en el botón “Find”.

b.- Software Ejecutables (.exe) de Programación Lineal

Como se mencionó anteriormente, son paquetes de Software Ejecutables (.exe) desde computadoras personales (Laptops o PC), sin necesidad de conección a Internet, pero descargables de la web o adquiridos en tiendas especializadas.

1.- Visual Math

Se puede descargar desde la web de forma gratuita. El software se encuentra dentro de Education Tools, más precisamente Science Tools. Visual Math funciona bien con versiones de 32 bits de Windows 7/8/10/11. Este programa es propiedad intelectual de GraphNow Software. El instalador del programa se llama comúnmente Visual Math.exe. Las versiones más populares del software 4.0 y 2.4.

2.- Gurobi Optimizer

En este software, los usuarios pueden ejecutar diferentes conjuntos de código paralelo durante las pruebas de solución. Mismas que son de mejor calidad, incluso con problemas que involucran decenas de variables de decisión. Además, establecen el algoritmo que se va a utilizar para calcular el punto de partida inicial para la optimización, lo que le permite mantener un funcionamiento de rendimiento de primera clase. Por último, sus completas API son ligeras, modernas e intuitivas, y acortan la curva de aprendizaje de los nuevos usuarios, además de aumentar la productividad.

3.- CPLEX

El software ILOG CPLEX linear programming studio de IBM, proporciona formas más rápidas de construir modelos de optimización empresariales y soporta soluciones para una amplia gama de problemas de planificación y programación. Los modelos que genera, son independientes de los datos aplicados, lo que significa que los usuarios no necesitan modificar el código cuando trabajan en diferentes instancias de un problema. También se pueden combinar variables de decisión y varios elementos de datos para definir expresiones avanzadas, funciones objetivas o restricciones. . CPLEX destaca por su funcionalidad con un robusto motor de optimización, que resulta muy útil en el análisis de los resultados. Es accesible para aquellos que tienen dificultades al utilizar dispositivos de señalización como el ratón, ya que proporciona métodos abreviados de teclado para diversos procesos y tareas.

4.- lingo

Modelo de optimización matemática, llevado al software.

Es un software diseñado para construir y resolver modelos de optimización matemática. Proporciona un paquete integrado que incluye un potente lenguaje para expresar modelos de optimización, un ambiente con todas las funciones para los problemas de construcción y edición, y un conjunto de solucionadores rápidos incorporados, capaces de resolver, de manera eficiente, la mayoría de las clases de modelos de optimización. Aprender acerca del acceso a las herramientas más poderosas a través de su lenguaje es una tarea compleja, sin embargo, los modelos que no precisan de un complejo uso de recursos, pueden resolverse con una sintaxis sumamente sencilla.

Para finalizar esta unidad, es conveniente mencionar que los cálculos de la Programaciçon Lineal ameritan de un buen dominio de las matemáticas, ya que su nivel de dificultad es relativamente alto. Sin embargo, han surgido nuevas formas de hacer estos cálculos, utilizando los sistemas computarizados como los mencionados anteriormente. La aparición de estos Software especializados, permiten en la actualidad, llegar a la solución óptima de la función objetivo. He aquí algunos ejemplos de dichos Programas Informáticos.