Programación lineal

Programación lineal.
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Concepto:Proceso de selección de alternativas entre un conjunto de ellas tratando de que la seleccionada sea la más favorable.

La Programación Lineal es una de las técnicas cuantitativas más conocida que aborda la Investigación de Operaciones como ciencia, por lo que resulta de gran importancia conocer aspectos generales, alcance y antecedentes de este método de optimización.

Su nombre

El adjetivo lineal significa que se requiere que todas las funciones matemáticas en este modelo sean funciones lineales. La palabra programación no se refiere aquí a la programación por computadoras; más bien, es esencialmente un sinónimo de planificación. Por tanto la programación lineal comprende la planificación de la formulación matemática de un problema de programación lineal


Surgimiento y utilidad

Muchas personas sitúan el desarrollo de la programación lineal entre los avances científicos más importantes de la mitad del Siglo XX. Su impacto precisamente desde 1950 ha sido extraordinario. En la actualidad es una herramienta estándar que ha ahorrado miles de MMP a grandes organizaciones industriales.

La programación lineal trata de asignar recursos limitados entre actividades competidoras en la mejor forma posible. Puede surgir este problema de asignación siempre que deba seleccionarse el nivel de ciertas actividades. La programación lineal usa un modelo matemático para describir el problema de interés.

El problema general de la programación lineal puede ser descrito de la siguiente forma: Dada una función lineal de varias variables, se quieren determinar valores no negativos para dichas variables que maximicen o minimicen el valor de la función lineal, sujeta a un cierto número de limitaciones que asumen la forma de un sistema de ecuaciones y/o inecuaciones lineales.

Supuestos de la Programación lineal

Para que un modelo matemático sea un modelo lineal deben cumplirse los siguientes supuestos:

  • Proporcionalidad.
  • Aditividad.

Proporcionalidad: Implica que la medida de efectividad y/o consumo de recursos tiene que ser proporcional al nivel de actividad. Por ejemplo, si un artículo demora una hora en producirse, 10 artículos demorarán 10 horas.( Esto se cumple incluso para la función objetivo ) Aditividad: La linealidad no se garantiza solamente con el supuesto de proporcionalidad. Se requiere además que las actividades sean aditivas. Esto quiere decir que si una variable X1 requiere un efecto α1 cuando está sola y una variable X2 produce un efecto α2 cuando está sola, entonces X1+X2 produce un efecto α1 + α2.


Pasos para la construcción del modelo

Para la construcción de cualquier modelo de Programación lineal es necesario desarrollar los siguientes pasos:

  1. Identificar las variables de decisión
  2. Construcción de las restricciones.
  3. Definición de la función objetivo.
  4. Plantear la condición de no negatividad.

La identificación de las variables de decisión siempre es el primer aspecto a definir. Los demás pasos si pueden realizarse en cualquier orden.

Definición de las variables de decisión

Es necesario recordar que las variables de decisión son los elementos a través de los cuales se logra el objetivo que se persigue. La definición de las variables de decisión se identifica con cada una de las actividades en que se descompone el problema que se estudia y se realiza en dos etapas fundamentales: Definición conceptual y definición dimensional. Existe un tercer elemento que puede estar definido o no, esto es la definición temporal de las mismas.

Definición conceptual Esta definición se refiere a lo que significa la variable en el contexto del problema. Para definir la variable desde el punto de vista conceptual hay que tener en cuenta el principio de unicidad. La unicidad puede ser de cuatro tipos:

  • Unicidad de origen
  • Unicidad de destino
  • Unicidad de estructura tecnológica
  • Unicidad de coeficiente económico.

Definición dimensional. Esta definición está ligada al aspecto cuantitativo. Es decir es necesario definir las unidades de medidas en que se va a expresar las variables. Por ejemplo, toneladas, cajas, unidades, galones, etc.

Definición temporal. Esta asociada al período durante el cual se va a planificar o programar las actividades económicas, es decir, año, trimestre, mes etc.

Construcción del sistema de restricciones

Para la construcción del sistema de restricciones es necesario seguir el siguiente procedimiento. Cerciorarse de la necesidad objetiva de considerar que existe una limitación cuantitativa.( Este paso es muy importante porque no debe constituir restricción aquello que realmente no esté limitado. Cuantificar esa limitación, entiéndase cantidad de recurso disponible, demanda de producción, etc.(darle valor al término independiente.) Definir el signo de la restricción atendiendo a las características específicas de la limitación que se esté modelando. Definir las variables que deben formar parte de las restricciones. Definir los coeficientes asociados a las variables, es decir, los coeficientes de conversión.

Es muy importante garantizar que la restricción sea homogénea y para esto es muy importante las unidades de medida en que están expresados los términos independientes y las variables de decisión del modelo. De estos elementos dependerán las unidades de medidas en que se expresarán los coeficientes de conversión.

Definición de la Función Objetivo

Para elaborar la función objetivo el procedimiento es sencillo. En la misma deben estar todas las variables de decisión, aunque el coeficiente asociado a las mismas sea cero o negativo. El objetivo global de un problema de Programación lineal es maximizar sus utilidades o minimizar los costos totales. Mientras existen datos suficientes en el problema y estos permitan considerar alternativas de metas u objetivos a lograr, será aplicable esta función. La PL como método cuantitativo sólo permite optimizar un objetivo o meta de la entidad económica.

Condición de no negatividad

Las variables definidas por lógica no deben tomar valores negativos. Una actividad económica se realiza o no.

Entonces, X1,X2,X3,X4, X5 ,X6 ≥0

Fuente

  • Felipe Pilar y otros. Programación Matemática I. Pag. 40-68.
  • .Portela Silva José M. Vladimir Kuzmich. Modelo Economico Matemático I, pag. 1-19.
  • Gallagher,Charles A. Watson, Hugh J. Métodos Cuantitativos para la toma de decisions.Pág 156-166.
  • Anderson David R., Dennis J. Sweeney, Thomas A. Willians. Introducción a los modelos cuantitativos para Administración. Pág.29.