4-2 目标规划的图解法
目标规划——建模与图解法
目标规划模型一般形式
L K min Pl [ ( lk d k lk d k )] l 1 k 1 n s.t. ckj x j d k d k g k , k 1,2, , K (LGP ) j 1 n aij x j (, )bi , i 1,2,, m j 1 x j , d k , d k 0, j 1,2, , n, k 1,2, , K
目标规划问题的提出
例5.1 某公司分厂用一条生产线生产两 种产品A和B ,每周生产线运行时间为 60小时,生产一台A产品需要4小时,生 产一台B产品需要6小时.根据市场预测, A、B产品平均销售量分别为每周9、8 台,它们销售利润分别为12、18万元。 在制定生产计划时,经理考虑下述4项 目标:
首先,产量不能超过市场预测的需求;
目标函数的基本形式有三种: (1) 要求恰好达到目标值,即使相应 目标约束的正、负偏差变量都要尽可 能地小。这时取 min(d+ + d- ); (2) 要求不超过目标值,即使相应目 标约束的正偏差变量要尽可能地小。 这时取 min(d+ ); (3) 要求不低于目标值,即使相应目 标约束的负偏差变量要尽可能地小。 这时取 min (d- );
不等式需要找到一个目标上界,这里可以估计为 252(=129 + 188),于是有
12x1 + 18x2 252; 第四个目标为: x1 9,x2 8;
目标规划模型的基本概念
(1)正、负偏差变量d+,d我们用正偏差变量d+ 表示决策值超过 目标值的部分;负偏差变量d- 表示决策 值不足目标值的部分。因决策值不可能 既超过目标值同时又末达到目标值,故 恒有 d+ d- = 0 . (2)绝对约束和目标约束 我们把所有等式、不等式约束分为两 部分:绝对约束和目标约束。
目标规划的图解法
(l1 ) (l 2 ) (l3 )
Min Z Pd P d P d 1 1 2 2 3 3
x1 x2 d1 d1 10 2 x1 x2 d 2 d 2 26 x 2 x d d 1 2 3 3 6 x , x 0, d , d 0, (i 1, 2,3) i i 1 2 x2
d2
(l1 ) (l2 ) (l3 ) (l4 ) 最后考虑P3 级,此时 要求目标越小越好, 由图3-2可知R3 为四 按优先级高低,首先 边形CDEF 区域, 考虑P1 级目标,要求 目标越小越好,就在 绝约束的可行解域 △OAB中进一步缩小 为△OAC,记作R1来自Bl3l4
d1
l2
C
d3
s.t
5 x1 10 x2 60 x 2 x d d 0 1 2 1 1 4 x1 4 x2 d 2 d 2 36 再考虑 P2 级目标, 6 x 8 x d d 48 1 2 3 3 x , x 0, d , d要求目标越小越 ( i 1, 2, 3) i i 0, 1 2 好,因而解空间 x2 R2为△OCD 区域
(l1 ) (l2 ) (l3 ) (l4 )
解
将约束方程以直线形式画在图上,这里只使用决策变 量(即 x , x ),偏差变量在画直线时被去掉,直线画好后, 在该直线上标出目标函数中与该直线相关的偏差变量增大时 直线的平移方向(用垂直于直线的箭头来反映).如图 32.
Min Z Pd 1 1 P 2d2 P 3d3
(l1 )
考虑P2 级目标,由于直线 l2 与R1不相 ( l3 ) 交,所以在R1 内无法使 d 2 0 因此 在不退化P1 级目标时,不可能使P2 级 目标完全满足.这样R2 就缩为一点, d 因为在R1中,使 达到最小的为 A点, 所以:x* = (10 ,0), d
运筹学第4章上
min z f (d , d )
(2)要求决策值不超过目标值,即正偏差尽可能的小,其构 造形式为:
min z f (d )
(3)要求决策值可以超过目标值,即负偏差尽可能的小,其 构造形式为:
min z f (d )
China University of Mining and Technology
China University of Mining and Technology
-9-
运 筹 学
目标规划的数学模型
如:在引例中,利润的目标值为32,可能目标值会达不到,所 以加上一个负偏差变量d3-≥0,把目标函数变成
3x1 5 x2 d3 32
但是同样,目标值也有可能会超出,所以减去一个正偏差变量 d3+≥0,把目标函数变成
另一种差别是相对的,这些目标具有相同的优先因子,它们 的重要程度可用权系数wj的不同来表示。
-13-
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运 筹 学
4. 目标函数
目标规划的数学模型
目标函数由于偏差变量、优先因子和权系数的出现,显然其 构造与线性规划时的构造要有所不同. 决策者的目标是要做到决策值与目标值的偏差能够尽可能的 小,因此目标函数应该是一个与偏差有关的函数:
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运 筹 学
3. 目标的优先级与权系数
不同目标的主次轻重有两种差别:
目标规划的数学模型
一种差别是绝对的,可用优先因子Pj来表示。
只有在高级优先因子对应的目标已满足的基础上,才能考虑较低 级优先因子对应的目标;在考虑低级优先因子对应的目标时,绝不 允许违背已满足的高级优先因子对应的目标。 优先因子间的关系为Pj >> Pj+1 ,即Pj对应的目标比Pj+1对应的目 标有绝对的优先性。
运筹学习题答案(第四章)
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运筹学教程
第四章习题解答
4.5 某成品酒有三种商标 红、黄、蓝),都是由 某成品酒有三种商标(红 , 三种原料酒(等级 Ⅱ 等级Ⅰ 兑制而成。 三种原料酒 等级 Ⅰ ,Ⅱ, Ⅲ )兑制而成。 三种等级的原 兑制而成 料酒的日供应量和成本见表4-13,三种商标的成品酒 料酒的日供应量和成本见表 , 的兑制要求和售价见表4-14。决策者规定 : 首先必须 的兑制要求和售价见表 。 决策者规定: 严格按规定比例兑制各商标的酒;其次是获利最大; 严格按规定比例兑制各商标的酒 ; 其次是获利最大 ; 再次是红商标的酒每天至少生产2 000kg。试列出该问 再次是红商标的酒每天至少生产 。 题的数学模型。 题的数学模型。
13 page 13 23 May 2012
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运筹学教程
第四章习题解答
已知单位牛奶、牛肉、 4.7 已知单位牛奶、牛肉、鸡蛋中的维生素及胆 固醇含量等有关数据见表4 15。 固醇含量等有关数据见表4 - 15 。如果只考虑这三种食 并且设立了下列三个目标: 物,并且设立了下列三个目标: 第一,满足三种维生素的每日最小需要量; 第一,满足三种维生素的每日最小需要量; 第二,使每日摄人的胆固醇最少; 第二,使每日摄人的胆固醇最少; 第三,使每日购买食品的费用最少。 第三,使每日购买食品的费用最少。 要求建立问题的目标规划模型。 要求建立问题的目标规划模型。
售价( /kg) 售价(元/kg) 5.5 5.0 4.8
解: x11 = 1125 , x12 = 300 , x13 = 75 , x 21 = 1125 , x 22 = 200 , x 23 = 675 , x 31 = 0 , x 32 = 1000 , x 33 = 0 , d 1− = 225 , d 3− = 50 , d 5− = 375 , d 7+ = 250 满足所有目标
韩伯棠管理运筹学(第三版)_第九章_目标规划
• step • • • • • • • • • • • • •
3 目标函数值为 : 1100 变量 解 相差值 --------------------x1 166.667 0 x2 250 0 d10 0 d1+ 36666.667 0 d233.333 0 d2+ 0 15.167 d30 26 d3+ 0 26 d41100 0 d4+ 0 2
练习:某厂生产Ⅰ、Ⅱ 两种产品,有关数据如 表所示。试求获利最大 的生产方案?
Ⅰ 原材料 设备(台时) 2 1
Ⅱ 1 2
拥有量 11 10
单件利润
8
10
在此基础上考虑: 1、产品Ⅱ的产量不低于产品Ⅰ的产量; 2、充分利用设备有效台时,不加班; 3、利润不小于 56 元。 解: 分析 第一目标:P1d1 即产品Ⅰ的产量不大于Ⅱ的产量。 第二目标: P2 ( d2 d2 )
运筹学
运筹谋划
一石多鸟
第九章 目标规划
1
第七章
目标规划
• §1 目标规划问题举例 • §2 目标规划的图解法
• §3 复杂情况下的目标规划
• §4.加权目标规划
2
§1 目标规划问题举例
例1.企业生产 • 不同企业的生产目标是不同的。多数企业 追求最大的经济效益。但随着环境问题的 日益突出,可持续发展已经成为全社会所 必须考虑的问题。因此,企业生产就不能 再如以往那样只考虑企业利润,必须承担 起社会责任,要考虑环境污染、社会效益、 公众形象等多个方面。兼顾好这几者关系, 企业才可能过引入目标值和偏差变量,可 以将目标函数转化为目标约束。 目标值:是指预先给定的某个目标的一个 期望值。 实现值或决策值:是指当决策变量xj 选定 以后,目标函数的对应值。 偏差变量(事先无法确定的未知数):是 指实现值和目标值之间的差异,记为 d 。 正偏差变量:表示实现值超过目标值的部 分,记为 d+。 负偏差变量:表示实现值未达到目标值的 部分,记为 d-。
目标规划的图解法共33页
σmn+2m
(二)、单纯形法的计算步骤
1、建立初始单纯形表。
一般假定初始解在原点,即以约束条件中的所有负偏 差变量或松弛变量为初始基变量,按目标优先等级从 左至右分别计算出各列的检验数,填入表的下半部 。
2、检验是否为满意解。判别准则如下: ⑴.首先检查αk (k=1.2…K)是否全部为零?如果全部为 零,则表示目标均已全部达到,获得满意解,停止计 算转到第6步;否则转入⑵。
1×60=60
1×58.3=58.3 < 100 由上可知:若A、B的计划产量为60件和58.3件时,
所需甲资源数量将超过现有库存。在现有条件下,此
解为非可行解。为此,企业必须采取措施降低A、B产
品对甲资源的消耗量,由原来的100%降至78.5%
(140÷178.3=0.785),才能使生产方案(60,
2、考虑产品受市场影响,为避免积压,A、B的生产
量不超过 60 件和 100 件;
3、由于甲资源供应比较紧张,不要超过现有量140。
试建立目标规划模型,并用图解法求解。
解:以产品 A、B 的单件利润比 2.5 :1 为权系数,
模型如下:
min
Z
P1
d
1
P2
(
2
.5
d
3
d
4
)
P3
d
2
30 2
d
2
d
2
)
P3
d
3
d
1
⑴
x1 x1
x2
d
1
d
1
0
2 x2
d
2
d
2
10
d
1
8
x
运筹学课堂PPT4.2目标规划的图解法
x1
,
x2
,
d
j
,
d
j
d1 0
d1
80
(3)
最优解空间:ABCD
(2) C
B
x1
(1) (3)
min
Z
P1d1
P2
(d
2
d
2
)
P3
(d
3
d
3
)
P4d
4
3x1 12
(1)
x2
4 x2 16
复习:两平行直线间的距离公式
Ax By d d C(目标约束)
y
d d 0
Ax By C
d 0 ( x0 , y0 )
d
正负偏差变量中至少有一个零,如:
A2 B2
x Ax By C
Ax By d d C d 0, d 0
Ax By d C
Ax By C d C(在下半平面)
P2d4
P3d
3
P4 (2d1
d
2
)
x1 30 x2 20 / 3
x2
d1 0
d1 0
d
2
25 /
3
d2 0
d
3
680
d
3
0
d
4
0
d4 0
D
E(35/2,15)
(2)
min Z (0, 0, 680, 25 / 3)
F(30,20/3)
A
B
x1
(1)
(4) (3)
4.2 目标规划的图解法
差变量大于零的区域。
(1) (2) (3)
(平行) (4)
(2)
x1
运筹学目标规划
3600 2000 3000
若在例a中提出下列要求: (1) 首先完成或超额完成利润指标 50000元; (2) 其次,产品甲不超过 200件,产品乙不低于 250件; (3) 再次,现有钢材 3600吨必须用完。
若在例a中提出下列要求: (1) 首先,完成或超额完成利润指标 50000元; (2) 其次,产品甲不超过 200件,产品乙不低于 250件; (3)再次, 现有钢材 3600吨必须用完。 试建立目标规划模型。 分析:本例引入3个优先因子P1, P2, P3;
例如m,i目n z标i和P目k(标idj具i 有 相jd同j 的) 优先因子Pk准则函数:
譬如:P2
(7d
2
12d
3
)
5、满意解(具有层次意义的解)
对于这种解来说,前面的目标可以保证实现或部分 实现,而后面的目标就不一定能保证实现或部分实现, 有些可能就不能实现。
• 例1.
产品I 产品II 拥有量
max Z 30 x1 12 x2
2 x1 x2 140 (甲资源)
x1
60 (乙资源) x2 100 (丙资源)
x12 0
其中目标函数为总利润,x1,x2 为产品A、B产量。现
有下列目标:
1、要求总利润必须超过 2500 元;
⑵. 不超过目标值,即f(xj) g ,正偏差变量d+尽可 能小,则min z = f (d+)。
⑶. 超过目标值,即f(xj) g ,负偏差变量d-尽可能 小,则min z = f (d-)。
4、优先因子(优先等级)Pk与优先权系数ωk
为了将不同级别的目标的重要性用数量表示,引进P1,
P2,….,用它表示一级目标,二级目标,….的重要程度,
第六章 目标规划
X1 , X2 , di- , di+ 0(i=1,…,4)
minZ=P1d1-+P2(d2++d2-)+P3 [3(d3+ +d3- )+ d4+] 2X1+2X2 12 2X1 +3X2+d1- -d1+=15 2X1 - X2 +d2- -d2+=0 4X1 +d3- -d3+=16
① ② ③
X1 +2X2 +d2- -d2+=10
8X1 +10X2 +d3- -d3+=56 X1 , X2 , di- , di+ 0
建模:
(1)、设定约束条件。(目标约束、绝对约束)
(2)、规定目标约束优先级 (3)、建立模型 Pk>>Pk+1
三、应用实例 电视机厂装配25寸和21寸两种彩电,每台电视机需 装备时间1小时,每周装配线计划开动40小时,预计 每周25寸彩电销售24台,每台可获利80元,每周21 寸彩电销售30台,每台可获利40元。 该厂目标: 1、充分利用装配线,避免开工不足。
第六章 目标规划
第一节 第二节 第三节 目标规划问题及其数学模型 目标规划问题的图解法 目标规划问题的单纯形法
第一节 目标规划问题及其数学模型
线性规划(LP):单一目标函数 追求目标的极端值
目标规划(GP) :多个目标函数 从总体上离规定目标的差距最小
一、引例 甲 金工 装配 收益 2 4 100 乙 4 2 80 有效工时 500 400
5X2+d4- -d4+=15 ④ X1 , X2 , di- , di+ 0(i=1,…,4)
运筹学第4章
3x15x2d332
综合考虑后,得到结果
3x15x2d3 d3 32 其中 d3 , d3 0
目标规划的数学模型
产品 甲 乙 资源量
可以用同样的方式来处理其它提出的 资源
决策要求:
设备/台时 3
2
18
原料A/吨
1
0
4
(1)要求甲产品产量不大于乙产品产量。 原料B/吨 0 2 12
如:在引例中,利润的目标值为32, 可能目标值会达不到,所以加上一个
产品 资源
甲 乙 资源量
设备/台时 3
2
18
负偏差变量d3-≥0,把目标函数变成
原料A/吨
1
0
4
3x15x2d332
原料B/吨 单位赢利/
0 3
2 5
12
万元
但是同样,目标值也有可能会超出,所以减去一个正偏差变量
d3+≥0,把目标函数变成
A)恰好达到目标值 B)允许超过目标值 C)不允许超过 目标值
构造一个由优先因子和权系数相对应的偏差变量组成的,要求实 现极小化的目标函数.
用目标规划求解问题的过程:
明确问题,列出 目标的优先级和
权系数
构造目标规 划模型
N
满意否?
Y
据此制定出决策方案
目标规划的数学模型
求出满意解 分析各项目标
完成情况
p (3 3)计划利润指标32,并且尽可能达到或超过这个利润指标.
问:如何安排生产可以使得获利最大?
分析:
p(1 1)要求甲产品的产量不大于乙产品的产量;
(1)产量偏差变量
d1 , d1 0
p 2(2)尽可能充分利用设备台时,不希望加班生产;
清华大学-《运筹学》课程教学大纲
《运筹学》课程教学大纲课程名称:运筹学编号.20345144:学时:72 编者姓名:曾鸿能单位:中山大学职称:副教授主审姓名:单位:职称:教授对象:本科生专业:资源与环境规划年级:三年级编写日期:2001年9月一、课程目的与教学基本要求学习本课程后,使学生掌握运筹学有关分支的基本理论和方法,牢固掌握解题算法步骤,培养学生应用规划论、优化技术解决实际问题能力。
为专业课在系统规划、最优设计、参数优选、最优管理与运行等数学方法及计算机算法打下必要的基础。
在已学过微积分、初等集合论和线性代数基础上学习本课程,通过教授、自学、复习、作业练习、辅导、编程上机等教学环节达到上述目的。
学习中要注意到学科系统性,数学概念和逻辑的严密性、准确性和完整性,但不偏重纯数学方法论证。
着重基本概念、基本思路、基本方法、算法步骤、几何直观解析。
了解各种方法特点和实用价值,提高建立模型、分析求解能力和技巧。
应注重实际应用中建立模型,选择可行求解的理论方法,编制算法的计算机程序这三方面训练的有机结合。
二、课程内容(含学时分配)绪言:运筹学简史、性质和特点、工作步骤、模型、分支及应用、运筹学展望(1学时)i.线性规划与目标规划(共30学时)1-1 线性规划问题及其数学模型(2学时)一、应用实例二、线性规划的数学模型三、标准形式1-2 线性规划问题的图解法(1学时)教学要求:1.初步掌握建立线性规划模型方法2.掌握线性规划模型特征;如何化线性规划模型为标准型3.掌握两个变量线性规划问题的图解法重点:通过图解法初步了解基本概念和求解思路1-3 线性规划的基本概念和基本定理(4学时)教学要求:1.掌握可行解、基、凸集、凸组合、顶点的概念2.了解线性规划理论依据---几个基本定理、求解线性规划问题基本思路重点:三个基本定理难点:基本定理的证明1-4 单纯形法(4学时)1.单纯形法求解过程说明2.单纯形表(1)单纯形表的结构和原理(2)换基Ⅰ确定换入变量Ⅱ确定换出变量Ⅲ旋转迭代教学要求:牢固掌握线性规划的单纯形求解方法重点:单纯形方法求解步骤和公式难点:单纯形表构成原理,换基迭代公式推导1-5 单纯形法进一步讨论(2学时)(一)大M单纯形法(二)两阶段法(三)退化问题(四)检验数的几种表示法(五)单纯形法小结教学要求:1.了解引入工人变量目的2.牢固掌握大M法和两阶段法求解过程、判别什么情况下无解3.牢固掌握单纯形法计算框图重点:两阶段法及单纯形法计算框图1-6 改进单纯形法(2学时)教学要求:1.了解改进单纯形方法的思想2.掌握改进单纯形法计算步骤重点:改进单纯形法计算步骤(主要用于计算机计算)难点:新基逆矩阵求解公式及其实质1-7 线性对偶规划(4学时)一、对偶问题提出二、对偶规则三、线性对偶理论四、对偶问题的经济学解释——影子价格五、对偶单纯形法教学要求:1.掌握对偶规则2.了解线性对偶理论、影子价格的意义3.牢固掌握对偶单纯形法重点:对偶单纯形法计算步骤及对偶单纯形法应用范围难点:线性对偶理论的证明1-8 灵敏度分析与参数线性规划(3学时)教学要求:1.掌握系数变化范围的确定及增加新变量、新约束灵敏度分析2.掌握参数连续变化对最优解及最优值的影响重点:灵敏度分析与参数线性规划的应用。
求解多目标决策常用的三种方法Read
1) 4.000000
VARIABLE VALUE REDUCED COST
D4PLUS 4.000000 0.000000
X1
4.000000 0.000000
X2
12.000000 0.000000
D1MINUS 0.000000 0.800000
D1PLUS 6.000000 0.000000
1
d
1
10
x1
d
2
d
2
4
5 x1
3 x2
d
3
d
3
56
x1
x2
d
4
d
4
12
d
3
0
x1 ,
x
2
,
d
i
,
d
i
0,
i 1,2,3,4
求出最优目标值为z= 2d1++3d2+=12。
3. 只取第三优先级为目标函数,将上次求解结果 的目标值2d1++3d2+=12变为约束
min
z
d
4
缺点:难处在于如何寻到合理的权系数。 例如建设高速公路时,既希望减少开支又希望降低交 通伤亡事故,此时能否用金钱来衡量一个人的生命价 值呢?
2. 序列或优先级法:
序列或优先级法不是对每个目标加权,而是按照目标 的轻重缓急,将其分为不同等级再求解。
优点:避免了权系数的困扰,绝大多数决策者都能采 用,事实上他们在许多决策中也正是这样做的。 例如决定人员的提升时,许多单位是按其工作态度、 工作能力及对单位的有效价值等这样一个先后顺序来 进行评定的。
例1 利润最大化问题:
某工厂在计划期内要安排生产Ⅰ、 Ⅱ两种产品,已知 有关数据如下表所示:
目标规划的图解法课件
50 E D
2、先满足P1,OD线段
3、再满足P2,ED线段(满意解) O
50
E (500/11,500/11) ,
d1
d1
d
2
d
2
0
D (360/7,360/7)
,
d1
d1
d
2
0,
d
2
92 / 7
C 100 l2
150
d
2
x1 l1
d
2
l4
第一节 目旳规划旳基本概念与数学模型 一、问题旳提出 二、目旳规划旳基本概念
有关最优解:线性规划是在可行解域内寻找某一点,
使单个目旳到达最优值(最大值或最小值).而目旳规
划是在可行域内,首先寻找到一种使P1级目旳均满足旳 区域R1,然后再在R1中寻找一种使P2级目旳均满足或尽 最大可能满足旳区域R2(R1),再在R2中寻找一种满 足P3旳各目旳旳区域R3(R2R1),…,如此下去,直 到寻找到一种区域Rk(Rk-1…R1),满足Pk级旳各目旳, 这个Rk即为所求旳解域,假如某一种Ri (1 i k)已退化 为一点,则计算终止,这一点即为满意解,它只能满足
min
z
P1 (d1
d1 )
P2d
2
s.t 2x1 3x2 300
l1
2x1 1.5x2 180
l 2x2
x1 x2 d1 d1 0
l3
10x1
12 x2
d
2
d
2
1000
1l450
x1,x2
,di
,d
i
0
i 1,2
A
100
l3 d1
B
d1
目标规划图解法
间,两厂的单位运转成本当作它们的权系数.
A药 甲厂 2h 乙厂 2.5h 存贮费 8元 利润 20元
B药 4h 1.5h 15元 23元
12台,每天8h,每月25天 7台,每天16h,每月25天
例4:已知一个生产计划的线性规划模型为
max Z 30x1 12x2 (利润)
2 x1 x2 140 (甲 资 源)
x1
60 (乙 x1 2 0
其中目标函数为总利润,x1,x2 为产品A、B产量。现 有下列目标:
1、要求总利润必须超过 2500 元; 2、考虑产品受市场影响,为避免积压,A、B的生产 量不超过 60 件和 100 件; 3、由于甲资源供应比较紧张,不要超过现有量140。 试建立目标规划模型,并用图解法求解。
(4.8 , 2.4), 故满意解可表示为:
(x ,x ) ( , ) ( , ) ( , ) ( . , . ) ( . , . )
其中: , i ( i , , , )
这种满足所有目标要求的情况,即:mizn0 , 在实际中并不多见,很多目标规划问题只能满足前 面几级目标要求.
作图: x2
140 120 100 80 60
⑶
d
3
d
3
d
1
d
1
BA
d
2
d
2
C
d
4
⑷
d
4
m in
z
P1
d
1
P2
(
2
.
5
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3
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