Электронные таблицы в процессе преподавания дисциплины «Методы оптимизации»

Многие прикладные экономические задачи можно решить с помощью оптимизации функций одной или нескольких переменных. С увеличением числа переменных исследуемой функции и наложением на нее новых условий задача становится все сложнее и сложнее. В соответствии с этим усложняется и математическое, а значит и программное решение задачи.

Целью освоения учебной дисциплины «Методы оптимизации»  является формирование у студентов знаний по основам теории оптимизации и знаний об основных подходах к практическому решению оптимизационных задач. Это позволит применять методы анализа прикладной области на концептуальном, логическом, математическом и алгоритмическом уровнях, а также применять системный подход и математические методы в формализации решения прикладных задач. Изучение данного предмета позволяет развить способность студентов  использовать основные законы естественнонаучных дисциплин и современные информационно-коммуникационные технологии в будущей профессиональной деятельности.

Вопрос о лицензионном программном обеспечении на предприятиях сейчас стоит довольно остро и не все могут позволить себе очень дорогое программное обеспечение. А различные среды программирования в комплекте со всеми библиотеками являются таковыми. Как правило, на предприятиях присутствуют среды программирования, не всегда самой последней версии и далеко не со всеми возможными существующими библиотеками и модулями.

Для решения прикладных экономических задач с помощью методов оптимизации функций студентам разрешено использовать любые, изученные ими, языки программирования, такие как C++, VisualStudio, NetBeans, VisualBasic, Pascalи другие. Они позволяют на основе математического алгоритма метода реализовать численное его решение с выводами конкретных результатов, требуемых в задаче. Однако при решении профессиональных экономических задач зачастую помимо этого целесообразно использовать и визуализацию данных.

Визуализация данных на изучаемых языках программирования, конечно, возможна, но нужные библиотечные компоненты не всегда установлены в компьютерных залах, где работают студенты. В том случае, когда они установлены, их программная реализация порой требует большего времени и усилий, чем программная реализация самого метода. Помимо этого невозможно визуализировать результат оптимизации двумерной функции в виде трехмерного изображения. Можно увидеть только двумерный график.

Для решения задачи трехмерной визуализации данных удобно использовать процессор электронных таблиц MSExcel, который довольно распространён у любого работодателя [1]. Числовые данные, полученные при решении оптимизационной задачи, импортируются из любого программного кода в виде массива чисел, представленных определенным образом. На основе полученных данных легко строится трехмерная диаграмма (поверхность), которая наглядно позволяет увидеть минимальное значение оптимизируемой функции без подключения специальных библиотек и программирования.

Таким образом, использование электронных таблиц (ЭТ) позволяет значительно облегчить трудоемкость процесса построения поверхности оптимизационной функции, намного быстрее и нагляднее ее представить на основе рассчитанных ранее данных, избежать использования графических  модулей или библиотек, которые требуют предустановки. Следует отметить и то, что возможности ЭТ по визуализации данных регулярно совершенствуются.

Кроме этого, многие математические методы для поиска условного экстремума функций имеют сложные алгоритмы реализации с помощью программирования, однако очень быстро и наглядно решаются с помощью надстройки к электронным таблицам «Поиск решения». При решении вышеуказанных оптимизационных задач использование процессора электронных таблиц позволяет значительно упростить работу студентов, способствуя пониманию ими учебного материала и вызывая интерес к изучаемым вопросам, что, в итоге, успешно формирует общепрофессиональные и профессиональные компетенции [2], [3].