Деповской ремонт грузовых вагонов
Оптимизация производственной программы вагоноремонтного предприятия по деповскому ремонту вагонов. Решение задач линейного программирования. Оптимизация загрузки мощностей по производству запасных частей для предприятий железнодорожного транспорта.
Рубрика | Экономико-математическое моделирование |
Вид | контрольная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 11.05.2012 |
Размер файла | 450,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОГРАММЫ ВАГОНОРЕМОТНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ ПО ДЕПОВСКОМУ РЕМОНТУ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ
Деповской ремонт грузовых вагонов выполняется в ремонтных вагонных депо, входящих в Департамент ОАО «РЖД» по ремонту грузового вагонного парка. Программа ремонта по количеству и типам вагонов для каждого депо в отдельности устанавливается департаментом исходя из потребностей в ремонте, производственных мощностей депо и имеющихся в наличии производственных ресурсов. С учетом того, что в настоящее время неуклонно возрастает вагонный парк других собственников, а также предстоящим акционированием Департамента возникает проблема определения оптимальной производственной программы депо, обеспечивающей максимальную прибыль предприятию. Такая задача может быть сформулирована следующим образом. Имеем:
Хi - объем ремонта вагонов j-го типа; i = 1, 2, … n;
Вi - объем, имеющихся в наличии производственных ресурсов i-го вида; I = 1, 2, … m;
aij - расход i-го вида ресурсов на ремонт одного вагона j-го типа;
Cj - прибыль, получаемая предприятием за один отремонтированный вагон j-го типа.
Задача формулируется для вагоноремонтных депо, которые в состоянии ремонтировать пять типов вагонов: полувагоны, крытые, платформы, вагоны-хопперы и цистерны. Предположим, что в производственном процессе используется пять видов ресурсов: рабочая сила, материалы, фонд времени ремонтных позиций, специальные запасные части и электроэнергия. Нормы расхода ресурсов на ремонт одного вагона по типам единые для всех вариантов задания представлены в табл. 1.2.
Таблица 1.2
Ресурсы |
Нормы расхода ресурсов на один вагон |
|||||
полувагон |
крытый |
платформа |
хопердозатор |
цистерна |
||
Раб. сила, чел.час |
180 |
205 |
160 |
336 |
170 |
|
Материалы, тыс. руб. |
28 |
27 |
26 |
54 |
27 |
|
Фонд времени, час |
17 |
18 |
16 |
30 |
17 |
|
Специальные запчасти, тыс. руб. |
0 |
0 |
0 |
15 |
10 |
|
Электроэнергия, тыс. квт•час |
1,5 |
1,4 |
0,9 |
1,6 |
1,2 |
|
Прибыль на 1 вагон, тыс. руб. |
7,3 |
7,5 |
6,5 |
15 |
7 |
Данные о размерах прибыли на 1 отремонтированный вагон и объемах ресурсов на предприятии приведены по вариантам в табл. 3 и 4.
Таблица 1.3
Номер варианта |
Прибыль на 1 вагон, тыс. руб. |
|||||
полувагон |
крытый |
платформа |
хопердозатор |
цистерна |
||
1 2 3 4 5 |
7,3 7,5 7,7 8,0 7,1 |
7,5 7,7 7,9 8,4 8.1 |
6,5 6,0 6,4 6,3 7,0 |
15,0 14,2 15,4 15,7 15,5 |
7,1 7,3 7,6 7,9 6,8 |
Решение задачи
Решение задачи осуществляется на основе следующей экономико-математической модели:
Найти совокупность переменных Хj, минимизирующую целевую функцию F:
(1.1)
На целевую функцию накладываются следующие ограничения:
(1.2)
Xij ? 0 для всех значений индексов. (1.3)
Данная модель относится к классу экономико-математических моделей линейного программирования [4, 5, 8, 9]. Решение задач, описываемых экономико-математическими моделями линейного программирования, как правило, осуществляется универсальным симплексным методом [4, 5].
Он достаточно трудоемок. Поэтому выполнение расчетов выполним в среде EXCEL [2, 7].
Вагоноремонтное депо имеет в своем распоряжении определенное количество ресурсов: рабочую силу, материалы, запасные части, оборудование, производственные площади и т. п. Допустим, например, имеются ресурсы четырех видов: рабочая сила, материалы, специальные запасные части и фонд времени вагоноремонтных позиций. Депо может ремонтировать вагоны четырех типов. Информация о количестве единиц каждого ресурса, необходимого для ремонта одного вагона каждого типа, их объеме и получаемой прибыли приведена в табл. 1.
Таблица 1.1
Нормы расхода ресурсов на один вагон |
|||||||
Вид ресурсов |
полувагон |
крытый |
платформа |
хопердозатор |
цистерна |
Наличие ресурсов |
|
Рабочая сила, чел.час |
180 |
205 |
160 |
336 |
170 |
650000 |
|
Материалы, тыс.руб. |
28 |
27 |
26 |
54 |
27 |
100000 |
|
Фонд времени, час |
17 |
18 |
16 |
30 |
17 |
125000 |
|
Специальные запчасти, тыс.руб |
0 |
0 |
0 |
15 |
10 |
5000 |
|
Электроэнергия, тыс.квт*час |
1,5 |
1,4 |
0,9 |
1,6 |
1,2 |
6300 |
|
Прибыль на 1 вагон, тыс.руб. |
7,3 |
7,5 |
6,5 |
15,0 |
7,1 |
Требуется найти такой план ремонта вагонов, при котором будет максимальной общая прибыль предприятия.
Обозначим через Х1, Х2, Х3, Х4 количество вагонов каждого типа. Сформулируем экономико-математическую модель задачи:
F = 7,3Х1 + 7,5Х2 + 6,5Х3 + 15Х4 + 7,1Х5 max
180Х1 + 205Х2 + 160Х3 + 336Х4 + 170Х5? 650000,
28Х1 + 27X2 + 26Х3 + 54Х4 + 27Х5? 100000,
17Х1 + 18Х2 + 16Х3 + 30Х 4 + 17Х5? 125000,
15 • Х4 + 10Х5? 5000
X1 ? 0; X2 ? 0; X3 ? 0; X4 ? 0
Решение задач линейного программирования в среде EXCEL осуществляется с помощью надстройки «Поиск решения» [2, 7].
Подготовим форму для ввода условий задачи (рис. 1).
Рис. 1
Переменные |
|||||||||
Х1 |
Х2 |
Х3 |
Х4 |
Х5 |
ЦФ |
||||
Значение |
|||||||||
коэф ЦФ |
|||||||||
Ограничения |
Левая часть |
Знак |
Правая часть |
||||||
Вид ресурсов |
|||||||||
Рабочая сила |
|||||||||
Материалы |
|||||||||
Фонд времени |
|||||||||
Специальные запчасти |
|||||||||
Электроэнергия |
В нашей задаче оптимальные значения вектора X = (Х1, Х2 Х3, Х4, Х5) будут помещены в ячейках ВЗ: ЕЗ, оптимальное значение целевой функции - в ячейке F4.
Введем исходные данные в созданную форму. Получим результат, показанный на рис. 2.
4.Введем зависимость для целевой функции:
Курсор в F4.
Курсор на кнопку Мастер функций.
Переменные |
|||||||||
Х1 |
Х2 |
Х3 |
Х4 |
Х5 |
ЦФ |
||||
Значение |
|||||||||
коэф ЦФ |
7,3 |
7,5 |
6,5 |
15 |
7,1 |
0 |
|||
Ограничения |
Левая часть |
Знак |
Правая часть |
||||||
Вид ресурсов |
|||||||||
Рабочая сила |
180 |
205 |
160 |
336 |
170 |
0 |
<= |
650000 |
|
Материалы |
28 |
27 |
26 |
54 |
27 |
0 |
<= |
100000 |
|
Фонд времени |
17 |
18 |
16 |
30 |
17 |
0 |
<= |
125000 |
|
Специальные запчасти |
0 |
0 |
0 |
15 |
10 |
0 |
<= |
5000 |
|
Электроэнергия |
1,5 |
1,4 |
0,9 |
1,6 |
1,2 |
0 |
<= |
6300 |
Рис.2. Данные введены
M1 (Обозначим через М1 следующее действие - «один щелчок левой кнопкой мыши»). На экране диалоговое окно Мастер функций шаг 1 из 2.
Курсор в окно Категория на категорию Математические.
M1.
Курсор в окно Функции на СУММПРОИЗВ.
M1.
В массив 1 ввести В$3:Е$3.
В массив 2 ввести В4:Е4.
Готово. На экране: в F4 введена функция, как показано на рис. 3.
Рис. 3
5.Введем зависимость для левых частей ограничений:
Курсор в F4.
Копировать в буфер.
Курсор в F7.
Вставить из буфера.
Курсор в F8.
Вставить из буфера.
Курсор в F9.
Вставить из буфера.
На этом ввод зависимостей закончен.
Запуск Поиска решения
После выбора команд Сервис =>Поиск решения появится диалоговое окно Поиск решения (рис. 4).
Рис. 4
В диалоговом окне Поиск решения есть три основных параметра:
Установить целевую ячейку.
Изменяя ячейки.
Ограничения.
Сначала нужно заполнить поле «Установить целевую ячейку». Во всех задачах для средства Поиск решения оптимизируется результат в одной из ячеек рабочего листа. Целевая ячейка связана с другими ячейками этого рабочего листа с помощью формул. Средство Поиск решения использует формулы, которые дают результат в целевой ячейке, для проверки возможных решений. Можно выбрать поиск наименьшего или наибольшего значения для целевой ячейки или же установить конкретное значение.
Второй важный параметр средства Поиск решения - это параметр.
Изменяемые ячейки - это те ячейки, значения в которых будут изменяться для того, чтобы оптимизировать результат в целевой ячейке. Для поиска решения можно указать до 200 изменяемых ячеек. К изменяемым ячейкам предъявляется два основных требования: они не должны содержать формул, и изменение их значений должно отражаться на изменении результата в целевой ячейке. Другими словами, целевая ячейка зависима от изменяемых ячеек.
Третий параметр, который нужно вводить для Поиска решения - это Ограничения.
6.Назначение целевой функции (установить целевую ячейку).
Курсор в поле «Установить целевую ячейку».
Ввести адрес $F$4.
Ввести направление целевой функции: Максимальному значению.
Ввести адреса искомых переменных:
Курсор в поле «Изменяя ячейки».
Ввести адреса В$3:Е$3.
7. Ввод ограничений.
Курсор в поле «Добавить». Появится диалоговое окно Добавление ограничения (рис. 5).
Рис. 5
В поле «Ссылка на ячейку» ввести адрес $F$7.
Ввести знак ограничения ?.
Курсор в правое окно.
Ввести адрес $Н$7.
Добавить. На экране опять диалоговое окно Добавление ограничения.
Ввести остальные ограничения.
После ввода последнего ограничения ввести ОК.
На экране появится диалоговое окно Поиск решения с введенными условиями (рис. 5).
8.Ввод параметров для решения ЗЛП (рис. 6).
Открыть окно Параметры поиска решения.
Установить флажок Линейная модель, что обеспечивает применение симплекс-метода.
Установить флажок Неотрицательные значения.
ОК.
В открывшемся окне «Поиск решения» ввести «Выполнить».
Полученное решение (рис. 7) означает, что максимальную прибыль 26537,7 тыс. руб. депо может получить при выпуске из ремонта 2595,5 полувагонов, 345,4 крытых вагонов, 333,3 вагонов-хопперов. При этом ремонт платформ в оптимальном плане производства отсутствует. Ресурсы - рабочее время, материалы, специальные запасные части - будут использованы полностью, а из 125 тыс. ч фонда времени вагоноремонтных позиций будет использовано только 60,3 тыс. ч.
Рис. 6
EXCEL позволяет представить результаты поиска решения в форме отчета. Существует три типа таких отчетов:
Результаты (Answer). В отчет включаются исходные и конечные значения целевой и влияющих ячеек, дополнительные сведения об ограничениях.
Устойчивость (Sensitivity). Отчет, содержащий сведения о чувствительности решения к малым изменениям в изменяемых ячейках или в формулах ограничений.
Пределы (Limits). Помимо исходных и конечных значений изменяемых и целевой ячеек в отчет включаются верхние и нижние границы значений, которые могут принимать влияющие ячейки при соблюдении ограничений.
Переменные |
|||||||||
Х1 |
Х2 |
Х3 |
Х4 |
Х5 |
ЦФ |
||||
Значение |
2595 |
345 |
0 |
333 |
0 |
||||
коэф ЦФ |
7,3 |
7,5 |
6,5 |
15 |
7,1 |
26537,72727 |
|||
Ограничения |
Левая часть |
Знак |
Правая часть |
||||||
Вид ресурсов |
|||||||||
Рабочая сила |
180 |
205 |
160 |
336 |
170 |
650000 |
<= |
650000 |
|
Материалы |
28 |
27 |
26 |
54 |
27 |
100000 |
<= |
100000 |
|
Фонд времени |
17 |
18 |
16 |
30 |
17 |
60341 |
<= |
125000 |
|
Специальные запчасти |
0 |
0 |
0 |
15 |
10 |
5000 |
<= |
5000 |
|
Электроэнергия |
1,5 |
1,4 |
0,9 |
1,6 |
1,2 |
4910 |
<= |
6300 |
Рис. 7
В отчете по результатам содержатся оптимальные значения переменных X1, Х2, Хз, Х4, Х5 значение целевой функции, а также левые части ограничений.
Результат: Решение найдено. Все ограничения и условия оптимальности выполнены. |
||||||
Модуль поиска решения |
||||||
Параметры поиска решения |
||||||
Ячейка целевой функции (Максимум) |
||||||
Ячейка |
Имя |
Окончательное значение |
||||
$G$5 |
коэф ЦФ ЦФ |
26537,72727 |
||||
Ячейки переменных |
||||||
Ячейка |
Имя |
Окончательное значение |
Целочисленное |
|||
$B$4:$F$4 |
||||||
Ограничения |
||||||
Ячейка |
Имя |
Формула |
Состояние |
Допуск |
||
$G$10 |
Фонд времени Левая часть |
$G$10<=$I$10 |
Без привязки |
64659,09091 |
||
$G$11 |
Специальные запчасти Левая часть |
$G$11<=$I$11 |
Привязка |
0 |
||
$G$12 |
Электроэнергия Левая часть |
$G$12<=$I$12 |
Без привязки |
1389,848485 |
||
$G$8 |
Рабочая сила Левая часть |
$G$8<=$I$8 |
Привязка |
0 |
||
$G$9 |
Материалы Левая часть |
$G$9<=$I$9 |
Привязка |
0 |
Рис. 8
Максимальную прибыль 26537,7 тыс. руб. депо получит при выпуске из ремонта 2595,5 полувагонов, 345,4 крытых вагонов, 333,3 вагонов-хопперов. Ресурсы - рабочее время, материалы, специальные запасные части - будут использованы полностью, а из 125 тыс. ч фонда времени вагоноремонтных позиций будет использовано только 60,3 тыс. ч.
2. ОПТИМИЗАЦИЯ ЗАГРУЗКИ МОЩНОСТЕЙ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
железнодорожный оптимизация программирование линейный
Железнодорожный транспорт в больших объемах потребляет разнообразные запасные части для поддержания активной части своих производственных фондов в работоспособном состоянии. Запасные части для предприятий железнодорожного транспорта изготавливаются на заводах по ремонту подвижного состава и производству запасных частей и других специализированных предприятиях. Снижение издержек, связанных с обеспечением предприятий железнодорожного транспорта запасными частями весьма актуально. Учитывая большую протяженность железных дорог России, эта задача должна решаться комплексно как для производственной, так и для транспортной составляющей затрат. Для решения этой задачи с успехом может быть использована экономико-математическая модель так называемой «Транспортной задачи линейного программирования» [1, 3, 9]. В частности ее разновидность - открытая модель транспортной задачи. Для построения экономико-математической модели рассматриваемой задачи введем следующие обозначения:
Аi - производственные мощности предприятий по производству запасных частей по пунктам размещения i;
Вj - потребности в запасных частях в пунктах j;
Хij - объемы перевозок запасных частей между пунктами производства и пунктами потребления i, ,j;
Зi - затраты на производство единицы (удельные затраты) запасных частей у предприятий по пунктам i;
Сij - затраты на транспортировку единицы запасных частей между пунктами производства и потребления;
аi - загрузка производственных мощностей предприятий по производству запасных частей по пунктам размещения i.
Исходная информация для решения задачи включает в себя показатели, входящие в модель 2.1-2.5. Среди них можно выделить три группы исходных данных.
Первая группа - это показатели производственных мощностей по пунктам их размещения. К ним относятся собственно мощности предприятий по производству запасных частей - Аi и удельные затраты на производство - Зi. Мощности предприятий приведены в табл. 2.4.
Таблица 2.4
Ai |
Мощности по производству запасных частей в тоннах по вариантам |
||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
A1 |
490 |
500 |
550 |
670 |
1000 |
450 |
670 |
540 |
640 |
570 |
|
A2 |
380 |
350 |
690 |
500 |
390 |
600 |
300 |
760 |
290 |
930 |
|
A3 |
600 |
640 |
370 |
850 |
740 |
840 |
880 |
580 |
850 |
810 |
|
A4 |
750 |
850 |
950 |
450 |
600 |
760 |
490 |
670 |
700 |
350 |
|
A5 |
800 |
700 |
450 |
620 |
520 |
620 |
750 |
450 |
580 |
490 |
Удельные затраты на производство рассчитываются по формуле:
(тыс. руб.). (2.6)
Вторая группа показателей - это потребности в запасных частях по пунктам размещения потребителей в тоннах - Вj. Эти данные по вариантам приведены в табл. 2.5.
Третья группа показателей - это затраты на транспортировку запасных частей между пунктами производства и потребления на рассматриваемом полигоне железнодорожной сети. Полигон железнодорожной сети представлен табл. 2.6. Применительно к заданному полигону по вариантам задаются номера узлов железнодорожной сети, в которых размещены предприятия по производству запасных частей (индексы i), и номера узлов, в которых размещены потребители запасных частей (индексы j) (табл. 2.7).
Расчет минимальных транспортных затрат между пунктами производства и потребления осуществляется по формуле:
(тыс. руб.), (2.7)
где е - расходная ставка на 10 ткм. Для рассматриваемого рода груза принимается равной 80 руб.; L - минимальное расстояние, рассчитываемое для заданного полигона между пунктами производства и потребления, км.
Таблица 2.5
Пункты потребления j |
Потребности пунктов потребления по вариантам (т) |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
||
1 |
470 |
540 |
240 |
390 |
480 |
460 |
|
2 |
330 |
290 |
430 |
600 |
340 |
840 |
|
3 |
560 |
420 |
620 |
350 |
560 |
430 |
|
4 |
610 |
600 |
320 |
780 |
500 |
590 |
|
5 |
220 |
310 |
790 |
620 |
700 |
300 |
|
6 |
650 |
460 |
600 |
370 |
210 |
450 |
|
7 |
490 |
720 |
400 |
410 |
520 |
510 |
|
8 |
670 |
860 |
610 |
650 |
670 |
680 |
|
9 |
700 |
450 |
730 |
720 |
790 |
520 |
|
10 |
460 |
300 |
540 |
300 |
460 |
400 |
Таблица 2.6
Номера узлов |
1-2 |
1-3 |
1-4 |
2-3 |
2-6 |
2-10 |
3-5 |
3-7 |
3-8 |
4-5 |
|
Расстояние, км |
110 |
75 |
90 |
160 |
69 |
130 |
150 |
170 |
130 |
98 |
|
Номера узлов |
5-8 |
5-9 |
6-7 |
6-10 |
7-8 |
7-11 |
8-9 |
8-12 |
7-8 |
7-11 |
|
Расстояние, км |
49 |
112 |
125 |
98 |
117 |
135 |
100 |
95 |
117 |
135 |
|
Номера узлов |
8-9 |
8-12 |
9-12 |
9-13 |
10-11 |
10-14 |
11-12 |
11-14 |
12-13 |
12-15 |
|
Расстояние, км |
100 |
95 |
110 |
113 |
95 |
117 |
150 |
105 |
190 |
170 |
|
Номера узлов |
13-15 |
14-15 |
14-16 |
15-16 |
|||||||
Расстояние, км |
200 |
140 |
79 |
130 |
Таблица 2.7
Варианты |
Номера узлов размещения мощностей - индексы i |
Номера узлов размещения потребителей - индексы j |
||||||||||||||
1 |
1 |
8 |
10 |
13 |
16 |
2 |
3 |
5 |
6 |
7 |
9 |
11 |
12 |
14 |
15 |
|
2 |
3 |
5 |
6 |
13 |
14 |
1 |
2 |
4 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
16 |
|
3 |
2 |
4 |
7 |
9 |
15 |
3 |
5 |
8 |
6 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
16 |
|
4 |
1 |
5 |
6 |
11 |
16 |
2 |
3 |
7 |
8 |
9 |
10 |
12 |
13 |
14 |
15 |
Решение:
Экономико-математическая модель может быть сформулирована следующим образом: найти совокупность переменных аi, минимизирующих целевую функцию F.
(2.1)
После некоторых преобразований формула (2.1) принимает вид:
.
На целевую функцию накладываются следующие ограничения:
Хij = аi, i = 1,2,…,m; (2.2)
Хij = Вj, j = 1,2,…,n; (2.3)
Аi > Вj (2.4)
аi, Хij > = 0 для всех значений индексов (2.5)
Ограничения 2.2 и 2.3 называются балансовыми. Они показывают, что вся произведенная продукция по пунктам размещения мощностей должна быть вывезена - ограничение 2.2, а спрос потребителей должен быть полностью удовлетворен - ограничение 2.3. Ограничение 2.5 показывает, что суммарная мощность всех предприятий должна превышать общие потребности. Это весьма важно, поскольку при равенстве задача оптимизации теряет смысл, так как будет иметь место только один вариант решения, при стопроцентной загрузке мощностей. Из ограничений 2.2 и 2.3 следует, что
а = В.
А из ограничения 2.5:
А > а.
Ограничение 2.5 называется ограничением неотрицательности переменных.
Показатели, характеризующие производственные мощности, имеют следующие значения:
А1 = 980 т; А2 = 760 т; А3 = 1200 т; А4 = 1500 т; А5 = 1600 т;
З1= 72 тыс. руб.;З2 = 81 тыс. руб.; З3 = 66 тыс. руб.; З4 = 61 тыс. руб.; З5 = 60 тыс. руб.
Потребности в пунктах потребления:
В1 = 470 т; В2 = 330 т; В3 = 560 т; В4 = 610 т; В5 = 220 т.; В6 = 650 т.; В7 = 490 т.; В8 = 670 т.; В9 = 700 т.; ; В10 = 460 т.
Затраты на транспортировку одной тонны запасных частей между пунктами производства и потребления представлены в матрице (табл. 2.1).
Таблица 2.1
Номера пунктов производства i |
Номера пунктов потребления j |
||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
1 |
182 |
147 |
69 |
64 |
56 |
77 |
66 |
66 |
67 |
68 |
|
2 |
81 |
85 |
63 |
72 |
80 |
167 |
92 |
167 |
97 |
59 |
|
3 |
66 |
65 |
82 |
59 |
66 |
62 |
156 |
219 |
178 |
62 |
|
4 |
61 |
59 |
57 |
75 |
75 |
64 |
72 |
65 |
64 |
286 |
|
5 |
60 |
63 |
75 |
68 |
70 |
72 |
63 |
75 |
72 |
74 |
На основе модели 2.1-.5 применительно к нашему примеру строим матрицу, отражающую особенности решаемой задачи. При этом следует учитывать, что ограничение 2.4 соответствует открытой модели транспортной задачи. В процессе ее решения открытая модель сводится к закрытой за счет искусственной балансировки ресурсов и потребностей. Для этого в модель вводится фиктивный потребитель и ему назначается спрос равный разнице суммарных мощностей и потребностей:
.
Матрица, отражающая особенности решаемой задачи, принимает следующий вид (табл. 2.2).
Таблица 2.2
Мощности |
|
|
|
Потребности Вj |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фикт. потр. |
|||||
Аi |
В1=470 |
В2=330 |
В3=560 |
В4=610 |
В5=220 |
В6=650 |
В7=490 |
В8=670 |
В9=700 |
В10=460 |
Вф = 800 |
||||||||||||
|
|
182 |
|
147 |
|
69 |
|
64 |
|
56 |
|
77 |
|
66 |
|
66 |
|
67 |
|
68 |
|
0 |
|
А1 = 490 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
81 |
|
85 |
|
63 |
|
72 |
|
80 |
|
167 |
|
92 |
|
167 |
|
97 |
|
59 |
|
0 |
|
А2 = 380 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
66 |
|
65 |
|
82 |
|
59 |
|
66 |
|
62 |
|
156 |
|
219 |
|
178 |
|
62 |
|
0 |
|
А3 = 600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
61 |
|
59 |
|
57 |
|
75 |
|
75 |
|
64 |
|
72 |
|
65 |
|
64 |
|
286 |
|
0 |
|
А4 = 750 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
63 |
|
75 |
|
68 |
|
70 |
|
72 |
|
63 |
|
75 |
|
72 |
|
74 |
|
0 |
|
А5 = 800 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По строкам матрицы отражены мощности по производству запасных частей. По столбцам отражены потребители и их спрос. В клетках матрицы, в маленьких квадратиках, представлены показатели критерия оптимальности модели - суммарные затраты на производство и транспортировку продукции между предприятиями и потребителями. В столбце фиктивного потребителя показатели критерия оптимальности приравниваются нулю. Объемы перевозок между пунктами производства и потребления, которые находятся в результате решения, помещаются в клетки матрицы.
Сформулированная таким образом задача решается с помощью одного из известных алгоритмов транспортной задачи линейного программирования. Для ручного решения может быть рекомендован так называемый метод потенциалов в матричной постановке [1, 3, 5]. Тем не менее, даже для относительно небольших матриц решение транспортной задачи вручную весьма трудоемко. Рекомендуется использовать для этой цели средство EXCEL «Поиск решения».
Рассмотрим технологию использования «Поиска решения» на рассматриваемом примере.
Вначале вводятся исходные данные (рис. 9).
Исходные данные |
||||||||||||
470 |
330 |
560 |
610 |
220 |
650 |
490 |
670 |
700 |
460 |
880 |
||
980 |
72 |
72 |
69 |
64 |
56 |
77 |
66 |
66 |
67 |
68 |
0 |
|
760 |
81 |
85 |
63 |
72 |
80 |
67 |
92 |
72 |
97 |
59 |
0 |
|
1200 |
66 |
65 |
82 |
59 |
66 |
62 |
61 |
69 |
61 |
62 |
0 |
|
1500 |
61 |
59 |
57 |
75 |
75 |
64 |
72 |
65 |
64 |
86 |
0 |
|
1600 |
60 |
63 |
75 |
68 |
70 |
72 |
63 |
75 |
72 |
74 |
0 |
|
min= |
0 |
|||||||||||
Изменяемые ячейки - Матрица перевозок |
||||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
||||||||||
0 |
|
|
||||||||||
0 |
|
|
||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Рис. 9
На рисунке 9 в поле с единицами располагаются изменяемые ячейки. В ячейке целевой функции содержится формула суммы произведений матрицы изменяемых ячеек на матрицу затрат.
Далее заполняется окно Поиск решения по пунктам, рассмотренным в части 1. При этом следует учитывать, что при вводе ограничений должны быть введены равенства содержимого ячеек первых столбцов и верхней и нижней строк таблиц, представленных на рисунке 10 (балансовые ограничения транспортной задачи).
Исходные данные |
||||||||||||
470 |
330 |
560 |
610 |
220 |
650 |
490 |
670 |
700 |
460 |
880 |
||
980 |
182 |
147 |
69 |
64 |
56 |
77 |
66 |
66 |
67 |
68 |
0 |
|
760 |
81 |
85 |
63 |
72 |
80 |
167 |
92 |
167 |
97 |
59 |
0 |
|
1200 |
66 |
65 |
82 |
59 |
66 |
62 |
156 |
219 |
178 |
62 |
0 |
|
1500 |
61 |
59 |
57 |
75 |
75 |
64 |
72 |
65 |
64 |
286 |
0 |
|
1600 |
60 |
63 |
75 |
68 |
70 |
72 |
63 |
75 |
72 |
74 |
0 |
|
min= |
315860 |
|||||||||||
Изменяемые ячейки - Матрица перевозок |
||||||||||||
980 |
0 |
0 |
0 |
0 |
220 |
0 |
0 |
670 |
90 |
0 |
0 |
|
760 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
460 |
300 |
|
1200 |
0 |
0 |
0 |
610 |
0 |
590 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1500 |
0 |
270 |
560 |
0 |
0 |
60 |
0 |
0 |
610 |
0 |
0 |
|
1600 |
470 |
60 |
0 |
0 |
0 |
0 |
490 |
0 |
0 |
0 |
580 |
|
470 |
330 |
560 |
610 |
220 |
650 |
490 |
670 |
700 |
460 |
880 |
Рис. 10
После ввода параметров и нажатия кнопки «выполнить» получаем решение, которое представлено в матрице изменяемых ячеек на рис. 10.
В целевой ячейке записывается величина целевой функции - функционал.
Для наглядности переносим результат решения в клетки матрицы (табл. 2.3).
Таблица 2.3
Мощности |
|
|
|
Потребности Вj |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фикт. потр. |
|||||
Аi |
В1=470 |
В2=330 |
В3=560 |
В4=610 |
В5=220 |
В6=650 |
В7=490 |
В8=670 |
В9=700 |
В10=460 |
Вф = 800 |
||||||||||||
|
|
182 |
|
147 |
|
69 |
|
64 |
|
56 |
|
77 |
|
66 |
|
66 |
|
67 |
|
68 |
|
0 |
|
А1 = 490 |
|
|
|
|
|
|
|
|
220 |
|
|
|
|
670 |
|
90 |
|
|
|
|
|
||
|
|
81 |
|
85 |
|
63 |
|
72 |
|
80 |
167 |
|
92 |
|
167 |
|
97 |
|
59 |
|
0 |
||
А2 = 380 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
460 |
|
300 |
|
||||
|
|
66 |
|
65 |
|
82 |
|
59 |
|
66 |
62 |
|
156 |
|
219 |
|
178 |
|
62 |
|
0 |
||
А3 = 600 |
|
|
|
|
|
|
610 |
|
|
|
590 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
61 |
|
59 |
|
57 |
|
75 |
|
75 |
|
64 |
|
72 |
|
65 |
|
64 |
|
286 |
|
0 |
|
А4 = 750 |
|
270 |
|
560 |
|
|
|
60 |
|
|
|
610 |
|
|
|
||||||||
|
|
60 |
|
63 |
|
75 |
|
68 |
|
70 |
|
72 |
|
63 |
|
75 |
|
72 |
|
74 |
|
0 |
|
А5 = 800 |
470 |
|
60 |
|
|
|
|
|
490 |
|
|
|
|
580 |
|
Анализ результатов решения показывает следующее. Предприятие А1 отправляет реальным потребителям В5 и В8 В9 соответственно по 220 и 670, 90 т запасных частей, что в сумме составляет 980 т. Иначе говоря, мощности предприятия А1 полностью вошли в оптимальный план. Следовательно загрузка мощностей этого предприятия а1 равна также 980 т, то есть 100 %. То же самое имеет место для предприятия А4, А3. Предприятие А2 реальному потребителю В10 отправляет 460 т продукции. Оставшиеся мощности 300 т, как видно из табл. 2.3, приходятся на фиктивный потребитель. Это говорит о том, что мощности А2 востребованы не полностью. Следовательно, загрузка А2 составляет 460 т, то есть 61 %. Аналогично предприятие А5 - загрузка составляет 1020 т, то есть 64%.
Из рис. 2.3. видно, что функционал, то есть суммарные производственные и транспортные затраты, составляет 315860 тыс. руб. Высокий удельный вес транспортной составляющей - свыше 5 % - свидетельствует о том, что транспортный фактор оказывает существенное значение на загрузку производственных мощностей для рассматриваемого примера.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Оптимизация производственной программы предприятия по деповскому ремонту грузовых вагонов. Оптимизация загрузки мощностей по производству запасных частей для предприятий железнодорожного транспорта. Экономико-математическая модель межотраслевого баланса.
методичка [657,0 K], добавлен 01.12.2010Характеристика и описание метода линейного программирования, основные области его применения и ограничения использования. Решение экономических задач, особенности формирования оптимизационной модели, расчет и анализ результатов оптимизации прибыли.
курсовая работа [99,0 K], добавлен 23.03.2010Графическое решение задач линейного программирования. Решение задач линейного программирования симплекс-методом. Возможности практического использования математического программирования и экономико-математических методов при решении экономических задач.
курсовая работа [105,5 K], добавлен 02.10.2014Решение задачи линейного программирования графическим способом. Определение экстремальной точки. Проверка плана на оптимальность. Правило прямоугольников. Анализ и корректировка результатов решения задач линейного программирования симплексным методом.
контрольная работа [40,0 K], добавлен 04.05.2014Математическая формулировка задачи линейного программирования. Применение симплекс-метода решения задач. Геометрическая интерпретация задачи линейного программирования. Применение методов линейного программирования к экстремальным задачам экономики.
курсовая работа [106,0 K], добавлен 05.10.2014Виды задач линейного программирования и формулировка задачи. Сущность оптимизации как раздела математики и характеристика основных методов решения задач. Понятие симплекс-метода, реальные прикладные задачи. Алгоритм и этапы решения транспортной задачи.
курсовая работа [268,0 K], добавлен 17.02.2010Понятие задач оптимизации, которые сводятся к нахождению экстремума целевой функции. Функции линейного программирования – наиболее широко применяющегося математического средства решения экономических задач. Пример решения задачи о раскрое материала.
контрольная работа [60,3 K], добавлен 17.02.2012Суть математического моделирования процессов и теории оптимизации. Метод дихотомии и золотого сечения. Поиск точки min методом правильного симплекса. Графическое решение задачи линейного программирования, моделирование и оптимизация трёхмерного объекта.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 15.01.2010Решение задачи оптимального закрепления грузоотправителей (ГО) за грузополучателями (ГП) и распределения груза для минимизации транспортной работы методами линейного программирования с использованием MS Excel. Расчет кратчайшего расстояния между ГО и ГП.
курсовая работа [357,4 K], добавлен 06.03.2013Экономико-математическая модель оптимального плана выпуска продукции. Оптимальная организация рекламной компании. Решение транспортной задачи: нахождение суммарных затрат на перевозку. Задача об оптимальном назначении (линейного программирования).
контрольная работа [812,0 K], добавлен 29.09.2010