Idei și subiecte pentru proiecte de programare liniară pentru începători [2022]

Proiectele de programare liniară prezintă provocări din viața reală și rezolvarea problemelor prin tehnici matematice. Metodele de programare liniară se aplică unei game largi de contexte industriale și scenarii de probleme. Întreprinderile moderne utilizează modele LP pentru a planifica procesul de producție, a programa personalul, a maximiza spațiul de birou, a asigura livrarea la timp a mărfurilor, a optimiza spațiul pe raft etc.

Programarea liniară este inerentă în majoritatea modelelor de statistici și de învățare automată. În mod firesc, acest caz special de programare a apărut ca favorit printre comunitățile de predare și învățare ale științei datelor. Dar care este motivul din spatele adoptării unei abordări practice pentru înțelegerea acestui subiect?

Nevoia de proiecte de programare lineară

Un curs pur teoretic se poate dovedi contraproductiv în crearea unor cursanți implicați. În timp ce studenții trebuie să cunoască aspectele tehnice, este la fel de esențial să exploreze modul în care cunoștințele din manual se aplică în lumea reală. Rapoarte recente au evidențiat cât de mult accentul pus pe metodele de predare în cămașa de forță îi face pe elevi să-și piardă interesul pentru matematică și știință.

Aici, ar trebui să remarcăm că aceste subiecte se concentrează pe construirea gândirii logice și a capacităților de raționament și, prin urmare, contribuie la curriculumul general. Deci, cum putem încorpora instrumente inovatoare în sala de clasă pentru a îmbunătăți situația?

Învățarea bazată pe activități oferă o soluție de încredere pentru îmbunătățirea angajamentului elevilor. Când elevii fac exerciții de grup sau proiecte independente pentru a rezolva probleme reale, ei pot vedea conceptele academice prind viață. Acest lucru îi ajută să păstreze cunoștințele și îi încurajează să descopere noi cursuri de acțiune.

Când educatorii folosesc exemple, ei îi introduc, de asemenea, începătorilor la elementele de bază ale managementului și luării deciziilor. Un scenariu realist standard de programare liniară ar include mențiuni despre lucruri precum bani, timp, oameni și spațiu. Scopul ar fi angajarea resurselor astfel încât organizația să poată atinge costuri minime și eficiență și profit maxim. Familiarizarea cu aceste elemente fundamentale este vitală în aproape orice carieră, fie că este vorba de inginerie, științe sociale sau activități artistice.

Învață cursul de învățare automată de la cele mai bune universități din lume. Câștigă programe de master, Executive PGP sau Advanced Certificate pentru a-ți accelera cariera.

Ce este programarea liniară?

Programarea liniară este o problemă de simplificare care încearcă să înlocuiască o expresie matematică complicată. Un caz tipic se bazează pe trei factori principali.

În primul rând, relațiile de simplificare ar trebui să urmeze o linie dreaptă. Prin urmare, termenul liniar. În al doilea rând, toate valorile trebuie să fie supuse unor constrângeri, care pot fi numerice sau în termeni sau proprietăți. Și în sfârșit, soluția trebuie să optimizeze (adică să maximizeze sau să minimizeze, în funcție de problemă) cantitatea unei variabile date.

Acum că am defalcat LPP în componentele sale de bază, să ne uităm la terminologia pe care o folosim pentru a formula o problemă.

• Variabile de decizie: Aceste variabile determină rezultatul și exprimă soluția finală. De exemplu, numărul de unități de mașini diferite produse de o companie de automobile (reprezentat ca x unități de mașină A și y unități de mașină B).
• Funcția obiectivă: stabilește ceea ce vrei să obții într-o anumită problemă. De exemplu, creșterea profitului, reducerea timpului de livrare etc. În general, veți întâlni utilizarea lui Z pentru funcția de profit total.
• Constrângeri: Acestea sunt limitări sau restricții impuse variabilelor de decizie, cum ar fi capacitatea de producție a mașinilor, disponibilitatea intrărilor etc.
• Non-negativitate: De regulă, variabilele de decizie LPP iau valori nenegative, ceea ce înseamnă că sunt întotdeauna mai mari sau egale cu 0.

Tehnicile LPP sunt relevante și pentru oamenii de știință de date și programatori. Puteți obține un avans semnificativ ca începător dacă cunoașteți diferite proceduri de cercetare operațională, cum ar fi metoda simplex, metoda grafică, R și OpenSolver. În general, sarcina dumneavoastră ar implica reducerea complexității și dezvoltarea de soluții capabile să funcționeze în majoritatea condițiilor. Iată câteva subiecte pentru a vă stimula creativitatea.

Idei de proiecte de programare liniară

1. Optimizarea profitului pentru planul de afaceri

Fiecare afacere are nevoie de resurse financiare pentru a începe lucrurile și pentru a se menține în timp. Mai mult, investitorii și furnizorii de credite solicită de obicei analize detaliate ale profitabilității. Iar LPP poate fi extrem de util pentru a explica clar viabilitatea unei afaceri.

Să presupunem că doriți să faceți un plan B profesional. În primul rând, va trebui să vă definiți problema folosind diferite variabile, constrângeri și funcția obiectiv. Apoi, vei rezolva LPP folosind o metodă adecvată, să zicem un grafic. În cele din urmă, veți evalua rezultatele și vă veți prezenta soluția părților interesate.

Dacă sunteți tutor, puteți oferi îndrumări și sprijin suplimentar comunicând următoarele detalii:

• Constrângeri (capacitatea de producție, proporția necesarului de intrare, costul produselor etc.)
• Fișe de calcul
• Exemple de codare

Proiectele de clasă pe planuri de afaceri permit experiențe captivante, pe măsură ce studenții au ocazia să-și pună în aplicare imaginația și să vină cu nume și logo-uri de afaceri originale.

2. Proiect privind managementul lanțului de aprovizionare

Această problemă se referă la depozitarea și transferul produselor fabricate. Aici, ar trebui să minimizați costul de transport al mărfurilor în raport cu resursele (autovehicule și forță de muncă) disponibile în depozitul și la fiecare depozit.

Puteți începe un proiect pentru a prezenta fezabilitatea programării liniare în îmbunătățirea modelării lanțului de aprovizionare. Luați în considerare un caz industrial care determină cel mai bun program de transport în limitele date și stabilește un lanț de aprovizionare integrat.

Puteți utiliza analiza de sensibilitate pentru a demonstra modul în care mici modificări ale datelor modelului pot schimba soluția optimă. În plus, proiectul dvs. se poate adăuga la corpul de cercetare existent, subliniind în același timp problemele majore în modelarea lanțului de aprovizionare.

3. Exemplu de livrare la timp

Pentru companiile de servicii de livrare (FedEx, Blue Dart și altele), identificarea celei mai scurte rute pentru a expedia pachetele către destinațiile respective reprezintă o sarcină principală. Acest tip de optimizare a distanței economisește combustibil și timp și ajută aceste firme de logistică să îmbunătățească experiența clienților.

Programarea liniară poate ajuta la alegerea căii specifice dacă o persoană care livrează trebuie să ia șase colete într-o zi din depozit (situat la punctul X) către șase destinații diferite (orașe, și anume L, M, N, O, P și Q) . Veți avea nevoie de o funcție obiectivă și de inegalități liniare supuse anumitor constrângeri.

Procesul de selectare a acestei piese poate fi numit cercetare operațională. Pentru a rezolva LP, puteți utiliza algoritmul simplex într-un pachet LINGO sau LINDO, în funcție de comoditatea dvs. Și în acest fel, vei avea un model de livrare. În plus, puteți fi creativ și puteți seta algoritmul pe o foaie de lucru Excel.

4. Aplicații pe probleme de dietă sau de nutriție

Mai multe idei de proiecte de programare liniară încorporează probleme de optimizare în planurile de dietă. Astfel de aplicații pot fi legate de oricare dintre următoarele scopuri:

• Ajutor alimentar
• Programe alimentare naționale
• Orientări dietetice specifice individuale

În ceea ce privește constrângerile, studiul dumneavoastră poate include limite bazate pe nutriție, cost, aspecte ecologice sau acceptabilitate. Puteți proiecta un cadru integrat care să acopere domeniile de calitate nutrițională, fezabilitate economică și durabilitate a mediului. Un model de programare liniară este un instrument ideal pentru acest proiect, deoarece vă permite să satisfaceți mai multe restricții simultan.

Dacă abia începi cu modelarea LP, poți încerca o diagramă cu doar două constrângeri (conținutul de nutrienți pe gram și costurile unitare). Soluția dvs. ar trebui să minimizeze costul dietei și să enumere cantitatea optimă de alimente diferite pe care le puteți avea într-o zi. Planul poate fi astfel încât să mănânci cel puțin 300 de calorii cu 75 de grame de proteine, 65 de grame de grăsimi și 300 de grame de carbohidrați.

Citiți mai multe: Algebră liniară pentru învățarea automată: concepte critice, de ce să învățați înainte de ML

5. Proiecte de programare liniară pe producția de automobile

Luați exemplul unei companii care are un mix de produse de patru tipuri de mașini – de exemplu, de lux, sedan, minivan și vehicul compact. Unitățile de producție au o limită a capacității totale de producție anuală. În plus, compania trebuie să respecte standardele de consum de combustibil conform diferitelor politici energetice și legi naționale.

Detaliile despre marjele de profit, cota de piață și eficiența consumului de combustibil sunt disponibile pentru toate modelele. Acum, imaginați-vă un scenariu în care conducerea de vârf dorește să maximizeze profiturile sub aceste restricții. Ar fi dificil să descrii o strategie fără a simplifica problema.

Puteți încerca un proiect similar de programare liniară pe baza datelor secundare ale oricărui producător auto. Cu acest studiu, puteți face un pas mai departe pentru a analiza implicațiile politicilor guvernamentale asupra profitabilității. Este un mod unic de a privi problemele de planificare a producției care se învârt în general în jurul datelor ERP.

6. Alocarea spațiului într-o Universitate

Un studiu realizat de cercetătorii de la Universitatea Landmark, Nigeria, a aplicat principiul optimizării pentru a aloca spațiul de clasă. Pe baza datelor obținute de la sălile de curs și de la comisiile de gestionare a orarului de examene, proiectul a urmărit să maximizeze utilizarea spațiului disponibil în clasă. Rezultatul a fost un cadru care a redus supraaglomerarea și a utilizat capacitatea de locuri existentă în cel mai bun mod posibil.

7. Programare liniară într-un restaurant

Într-un proiect bazat pe restaurant, puteți lucra cu următoarele variabile de decizie:

• Numărul de mese pe zi (să zicem 250 de mese, inclusiv 100 de mese vegetariene și 150 de mese non-vegetariene)
• Diferite elemente de meniu (de exemplu, supă cremă, paste legume, pui curry etc.)

Dacă conducerea dorește să maximizeze profitul având în vedere constrângerile din meniu precum bugetul monetar și numărul de mese, am avea nevoie de un model de simplificare. Numărul de ingrediente alimentare și creșterea/scăderea meselor sunt legate liniar. Prin urmare, algebra de bază se aplică producției de mese în bucătăria restaurantului, unul dintre cele mai critice aspecte ale conducerii unei afaceri de restaurant. Costul și timpul ar fi alte limitări într-o astfel de problemă.

Puteți folosi exemplul de mai sus pentru a simula un restaurant tangibil și pentru a crea un plan pentru obținerea unui profit optim. Alternativ, puteți proiecta un instrument folosind abordarea LP și grafic pentru a minimiza timpul total de pregătire a bucătăriei pentru comenzi într-un cadru realist.

Aflați despre: Condiție preliminară pentru învățarea automată: nu este ceea ce credeți că este

8. Aplicatii de marketing

Managerii de marketing au un buget fix pentru a executa campanii. Acoperirea maximă, frecvența și calitatea expunerii sunt câțiva factori care ne spun dacă o inițiativă a avut succes. Disponibilitatea proprietăților imobiliare media, a politicii corporative și a cerințelor contractuale pot crea restricții. Cu aceste cerințe, proiectele de programare liniară îi pot ajuta să aleagă mixul media de publicitate potrivit. În zilele noastre, opțiunile depășesc mass-media tradițională, cum ar fi ziarele și televiziunea. Iar odată cu progresele din ecosistemul de marketing digital, nevoia de măsuri de optimizare a crescut de mai multe ori.

Există un exemplu similar de instrument de combinare a alegerii din industria financiară. Puteți duplica un instrument de creare a portofoliului de investiții folosind datele bursiere din surse secundare. Acest proiect ar urma să maximizeze rentabilitatea, având în vedere limita bugetară și prețurile acțiunilor/obligațiunilor.

9. Aplicație de management al construcțiilor

Puteți dezvolta un instrument de luare a deciziilor care optimizează selecția celei mai bune licitații competitive pentru lucrări de construcții dintr-un studiu de caz real. Managerii de proiect din ramura de inginerie civilă pot utiliza modelul de programare liniară pentru a controla costul proiectului și timpul de finalizare. Conceptele LP sunt utilizate pe scară largă de inginerii de construcții și manageri pentru a susține mai multe obiective de management și pentru a genera rezultate cu efort și cost de calcul minim.

Citiți mai multe: Business Analytics: Tools, Applications & Benefits

10. Aplicații în industria energetică

Aceste aplicații folosesc programarea liniară pentru proiectarea sistemelor de alimentare, cuprinzând sisteme electrice convenționale și surse regenerabile, cum ar fi fotovoltaica. Efortul este de a menține costurile într-o limită rezonabilă pentru a susține profiturile și pentru a optimiza potrivirea sarcinii. În rețeaua modernă și industria energetică, modelele LP oferă o modalitate valoroasă de a potrivi sarcina pe cea mai scurtă distanță între generarea de energie electrică și cererea acesteia în timp.

Citește și: Idei de proiecte de învățare automată

Concluzie

Cu aceasta, am acoperit 10 exemple de proiecte de programare liniară pentru a vă ajuta să vă exersați și să vă reconectați abilitățile tehnice. Folosiți aceste subiecte ca hărți ghid pentru proiectele dvs. și începeți procesul de învățare practică!

Dacă sunteți interesat să aflați mai multe despre învățarea automată, consultați Programul Executive PG de la IIIT-B și upGrad în Învățare automată și IA, care este conceput pentru profesioniști care lucrează și oferă peste 450 de ore de pregătire riguroasă, peste 30 de studii de caz și sarcini, IIIT -B Statut de absolvenți, peste 5 proiecte practice practice și asistență pentru locuri de muncă cu firme de top.