Egresados de Ingeniería Industrial crean modelo matemático para optimizar la asignación de asignaturas

Organizar los horarios de clase en una universidad no parece, a simple vista, un reto de grandes proporciones. Sin embargo, detrás de esa tarea se esconde una complejidad que ha sido estudiada desde hace décadas en el mundo académico. Fue precisamente ese reto el que llamó la atención de Felipe Hernández y Nicolás Vidal, hoy egresados del programa de Ingeniería Industrial de la Javeriana Cali, quienes decidieron convertirlo en el tema central de su trabajo de grado.

“Identificamos una problemática que se ve en todas las universidades alrededor del mundo: ¿cómo hacemos para organizar las clases de cierta forma que los estudiantes estén felices y los profesores también?”, recuerda Nicolás. Lo que parecía una necesidad administrativa se convirtió en una oportunidad para innovar desde la investigación aplicada.

La Facultad de Ingeniería y Ciencias había estado resolviendo esta tarea de forma manual, lo cual requería semanas de prueba y error. Al conocer el problema, los estudiantes no se conformaron con dar un apoyo operativo. “Nos preguntamos si no había una forma de hacerlo automatizada, replicable, y que no tomara tanto tiempo. Ahí fue que empezamos a trabajar en el modelo matemático”, relató Felipe.

Durante dos meses, se dedicaron a estructurar un modelo de optimización lineal que permitiera reducir los cruces de horarios y organizar las variables necesarias. Con la orientación del profesor Daniel Murillo y una revisión profunda del estado del arte, desarrollaron una propuesta que no solo respondía al problema, sino que lo superaba en su alcance.

“Encontramos un hueco en la literatura”, explicó Nicolás. “El problema ya tenía solución desde 1980, pero no había un enfoque que considerara la mecánica específica de la Javeriana Cali donde los estudiantes pudieran adelantar o repetir materias fuera del semestre que les corresponde”. Esta característica, que permite, por ejemplo, que un estudiante de tercer semestre curse una asignatura de octavo, no estaba considerada en los modelos anteriores.

Uno de los principales aportes del modelo desarrollado por los ingenieros javerianos fue la incorporación de elementos que usualmente no se cuantifican en este tipo de investigaciones. “Logramos incluir y cuantificar factores de calidad humana e incluirlos en un modelo matemático”, afirma Nicolás. “Por más computación o automatización que sea, el enfoque es mejorar la calidad de la experiencia del estudiante y considerar las preferencias del profesor también”.

Este enfoque les permitió incluir restricciones como el número máximo de clases por día, los horarios preferidos tanto de estudiantes como de docentes, y escenarios más realistas que ayudan a reducir el estrés académico. “Este modelo permite controlar cuántas clases se ven al día por estudiante y minimizar cargas excesivas. No sabemos si se puede eliminar por completo, pero sí disminuir su impacto”, aseguró Nicolás.

El trabajo fue presentado en la International Conference on Advanced Research in Technologies, Information, Innovation and Sustainability donde recibieron comentarios que ampliaron aún más el alcance de su modelo. Posteriormente, publicaron un artículo en la revista indexada por SCOPUS, Communications in Computer and Information Science. “Nos hicieron caer en cuenta de que esto no solo se puede aplicar a otras facultades o universidades, sino también a otras industrias. A fin de cuentas, lo que diseñamos es un algoritmo generalizado de asignación de tiempos que puede aplicarse en logística, recursos humanos, y muchos otros sectores”, explicó Nicolás.

El profesor Daniel explicó que antes de la creación del algoritmo, la asignación completa podía llevar varios días, mientras que con la propuesta de los estudiantes pudo hacerse en poco menos de 20 minutos.

Aunque el modelo no se implementa actualmente en la universidad, los egresados siguen avanzando en su investigación con apoyo del profesor Daniel. “Queremos hacer el modelo más adaptable a contextos más grandes, con más asignaturas y más complejidad. Estamos explorando el uso de metaheurísticas para abordar problemas tipo NP-hard”, expresó Felipe.

Hoy, ambos aplican lo aprendido en sus trabajos actuales. Nicolás es consultor en Ciencia de Datos en la firma EPAM, y Felipe trabaja como analista de información en Colcafé, parte del Grupo Nutresa. Más allá del conocimiento técnico, reconocen el impacto que este proceso tuvo en su desarrollo profesional y personal.

“Siento que la investigación nos abrió muchas puertas. Este proyecto nos dio experiencia real para resolver problemas complejos, y eso se refleja en la forma en que trabajamos, en los cargos que ocupamos, y en cómo pensamos”, aseveró Nicolás. Para Felipe, la investigación “premia, aporta a uno mismo, le construye pensamiento, abre puertas y permite contribuir al conocimiento colectivo”.

Con convicción y generosidad, ambos invitan a los estudiantes del programa y de toda la facultad a no temerle a la investigación. “La investigación permite entender cómo se resuelven los problemas difíciles de la industria. No se trata de un parcial de dos horas, es un proceso real, con equipos, intereses y decisiones. Vale la pena intentarlo”, concluye Nicolás.

Finalmente, Felipe manifestó que investigar “es una ocasión donde todos ganan: el estudiante, la universidad y la sociedad”.