运筹学经讲义典课件第3次
运筹学 PPT3
2005/05
-10-
---第 3 章 线性规划---
例2:合理下料问题:
要制作1000套钢筋架子,每套含2.9米、2.1米、1.5 米的钢筋各一根。已知原料长7.4米,问:如何下料,使 用料最省?
长度
Ⅰ
1
Ⅱ
2
Ⅲ
Ⅳ
1
Ⅴ
2.9米 2.1米
2
2 7.1 0.3
1
1.5米
合计(米) 料头(米)
2005/05
2. 应用程序 规划求解——Solver for Excel 电子表格(spreadsheet)程序 LINDO——LINDO公司开发,用于个人机,教 学,商用 What’s Best! for LOTUS 1-2-3 类似规划求解(Solver)程序,windows平台
2005/05 -30-
x12 200,000
x21+ x23300,000 x12+ 0.2 x11 x23 150,000 x31+ x34300,000 x23 +0.2(x11+ x21)+0.5x12 x34100,000
2005/05
xij0, (i=1,2,3; j=1,2,3,4)
-14-
---第 3 章 线性规划---
例4:排班问题
一家昼夜服务的大饭店,24小时中需要的服务员数 如下表所示。每个服务员每天连续工作8小时,且在时 段开始时上班。问:最少需要多少名服务员?试建立 该问题的线性规划模型。
起迄时间 2----6 时 6---10 时 10--14 时 14--18 时 18--22 时 22---2 时
2005/05
(2) 要求所解决的问题的目标可用数值指标描述, 并且能表示成线性函数;
运筹学讲义3
第三讲 整数规划⎧:0,j MaxZ CX AX b ST x ==⎨≥⎩x j 部分或全部为整数一、整数规划模型(12年,第一题,15分)一家公司打算在甲地、乙地或甲乙两地新建工厂,一地至多建一个工厂,并且在甲乙两地至多建一个仓库,仓库位置随工厂地点而定(即,如某地有工厂,该地可设仓库或不设仓库;但如该地不设工厂,则该地一定不设仓库),若总资本可用量为20(百万元),其他数据如下表所示,问一个最大化净现值收益的决策是什么?只建模不求解。
例:一辆货车的有效载重量是20吨,载货有效空间是35立方米。
现有六件货物可选择运输,每件货物的重量、体积及收入见下表。
另外,货物2和货物3不能混装;如果装载货物4,就必须装载货物5。
问怎样安排货物装载才能使收入最大,建立数学模型(不用求解)。
例:某大型企业每年需要进行多种类型的员工培训。
假设共有需要培训的需求(如技术类、管理类)为6种,每种需求的最低培训人数为a i,i=1,...,6,可供选择的培训方式(如内部自行培训、外部与高校合作培训)有5种,每种的最高培训人数为b j,j=1,...,5。
又设若选择了第1种培训方式,则第3种培训方式也要选择。
记x ij为第i种需求由第j种方式培训的人员数量,Z为培训总费用。
费用的构成包括固定费用和可变费用,第j种方式的固定培训费用为h j(与人数无关),与人数x ij相应的可变费用为c ij。
如果以成本费用为优化目标,试建立该培训问题的结构优化模型。
二、分支定界法(07年,第三题15分)设有整数规划问题如下,其松弛问题的最优解为(7/6,8/3),若要用分支定界法求其整数解,需要对其进行分支(仅作一级分支,不要求求解)。
是以x1为分之对象,用示意图表示其分支问题的可行域,并写出可行域的约束方程。
12121212542,0z x x x x x x x x =++≤-≥≥max s.t. 2 且为整数12121212121211121255B 42 B 4221,0,0z x x z x x x x x x x x x x x x x x x x =+=+⎧⎧⎪⎪+≤+≤⎪⎪⎪⎪-≥-≥⎨⎨⎪⎪≥≤⎪⎪⎪≥⎪≥⎩⎩max max s.t. 2s.t. 2问题1 问题2三、割平面法(11年,第五题,10分)对于MAX 型整数规划问题,若其松弛问题的最优单纯形表中有一行数据如表3。
运筹学第三章课件
B3
3 2 10 3
B4
10 8 5
日产量
罚金成本
A1 A2 A3
销量 罚金成本
7 4 9-6
0 1 1
0 1 2
②
6 5
5 1
6 -3 3
①
1.5 表上作业法
③重复步骤②,直至求得求得初始调运方案。与最小元素法相同,最后表中 应有m+n-1个数字格。对应初始基本可行解的m+n-1个基变量。
x13 =5,x14 =2,x 21 =3,x 24 =1,x 32 =6,x 34 = 3
······
0
i=m j=1 j=2
0 1 0
······
······ 0 ···· ···· ·· 0 ······ 0 0 1 ······
0 1 0
······
······ 1 ···· ···· · 0 ······ 0 0 1
0 ······ 0 ···· ···· ·· 1 ······ 0 ······
日产量(吨)
A1 A2 A3
日销量(吨)
7 4 9
问该公司应如何确定调运方案,在满足各销地需求量的前提下可 使得总运费最小?
1.5 表上作业法
最小元素法确定初始基本可行解的步骤:
① 从全部单位运价中找出最低单位运价(若有两个以上最低单位运 价,则可在其中任选其一)。然后比较最低运价所对应的加工厂的日 产量和销地的日销量,并且确定第一笔供销关系。
1.5 运输问题
运输问题(Transportation Problem): 一类特殊的线性规划问题:它们的约束方程组的系数矩阵 具有特殊的结构,利用这一特点,可能找到比单纯形法更 简便的算法。
运输问题及其数学模型 表上作业法 产销不平衡的运输问题
运筹学PPT完整版
运筹学的主要内容
5、图与网络(Graph Theory and Network):中国邮递员问 题、哥尼斯堡城问题、最短路、最大流问题。 6、存储论(Inventory Theory):主要解决生产中的库存问 题,订货周期和订货量等问题。 7、排队论(Queue Theory):主要研究排队系统中的系统排 队和系统拥挤现象,从而评估系统的服务质量。 8、对策论(Game Theory):主要研究具有斗争性质的优化问 题。 9、决策分析(Decision Analysis) :主要研究定量化决策。
利润(元) 2
Ⅱ 每天可用能力
5
15
2
24
1
5
1
问:应如何安排生产计划,才 能使总利润最大?
解:
1.决策变量:设产品I、设总利润为z,则有: max z = 2 x1 + x2
3.约束条件:
5x2 ≤ 15 6x1+ 2x2 ≤ 24 x1+ x2 ≤ 5
x1, x2≥0
1978年11月,在成都召开了全国数学年会,对运筹学的理论 与应用研究进行了一次检阅,1980年4月在山东济南正式成立了 “中国数学会运筹学会”,1984年在上海召开了“中国数学会运 筹学会第二届代表大会暨学术交流会”,并将学会改名为“中国 运筹学会”。
运筹学的发展趋势
绪论
成熟的学科分支向纵深发展 新的研究领域产生 与新的技术结合 与其他学科的结合加强 传统优化观念不断变化
3.约束条件:
2x1 + 2x2 ≤ 12
x1 + 2x2 ≤ 8
4x1
≤ 16
4x2 ≤ 12 x1 ≥ 0 , x2 ≥ 0
线性规划问题的数学模型
运筹学讲义完整版
等可能准则
n
max{
i
1 n
Vij
j=1
}
S1 A1 20 A2 9 A3 6
S2
S3
Vi =
1 3
Vij
1 -6
5
80
5
2 3
max=5
2 3
54
5
选 A2
第36页
5.后悔值准则(Savage原则 ) (最小机会损失决策)
定义:称每个方案aj在结局Si下的最大可能 收益与现收益的差叫机会损失,又称后悔值 或遗憾值。记Rij(si,aj)=MaxQij(si,aj)-Qij(si,aj)
第27页
收益矩阵
事件 高
方案
S1
A1
20
A2
9
A3
6
中
低
S2 S3(万元)
1
-6
8
0
5
4
第28页
1.乐观准则(Hurwicz原则、MaxMax ) (冒险型决策)
对于任何行动方案 ,都认为将是最好的状态发 生,即益损值最大的状态发生。然后,比较各 行动方案实施后的结果,取具有最大益损值的 行动为最优行动的决策原则,也称为最大最大 准则。
第39页
(3)在机会损失表中,从每一行选一 个最大的值,即每一方案的最大机会损 失值 Max Rij(si,aj) (4)再在选出的 Max Rij(si,aj)选择最 小者:
第37页
对于任何行动方案aj ,都认为将是 最大的后悔值所对应的状态发生。然后, 比较各行动方案实施后的结果,取具有 最小后悔值的行动为最优行动的决策原 则,称为后悔值准则。记
R (s,aopt) = Min Max Rij(si,aj) ji
运筹学3
(i=1,2,…,m; j=1,2,…,n)
i
a
i 1
b
j 1
j
则 Xij=aibj/Q
(i=1,2,…,m; j=1,2,…,n)
是运输问题的一个可行解,且其对应的目标函 数值可以作为目 标的一个上界,另外,问题本身有下界0,由此可以断定,运输问题 肯定有最优解.
2015-4-16
数不能大于m+n-1 ,迭代过程基变量个数保持为m+n-1个
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1
2
3 4
由于运输问题是LP问题,可设想利用迭代法求解,即
初始基可行解→最优性检验→迭代法调整→更好的解 继续检验和调整改进,直至得到最优解 迭代过程解的m×n个分量对应产销平衡表中m×n个格 基变量 xij —— (Ai , Bj) ——填有数字的格(含0)——基格 非基变量xij —— (Ai , Bj) ——不填入数字——空格——非 基格
3
Shipping cost Xij
3
1
7
0
6
2
4
2
5
Shipping amouts
2 2
A2
2
2
2
4
4
3
3
2
2
A3
4
4
3 3
3
3
3
3 3
8
8
2 2
5
5
2 2
ij
3 3
D
Test coefficient,
2015-4-16
(3) Vogel 法
1
2
3 4
最小元素法的缺点是:为了节省一处的费用,有时 造成在其他处要多花几倍的运费。伏格尔法也考虑次
运筹学全册精品完整课件
36
例2-2 考虑例2-1
某工厂拥有A、B、C 三种类型的设备,
生产甲、乙两种产品。每件产品在生产中 需要占用的设备机时数,每件产品可以获 得的利润以及三种设备可利用的时数如下 表所示。问题:工厂应如何安排生产可获 得最大的总利润?
一、线性规划问题的提出
在实践中,根据实际问题的要求,常常 可以建立线性规划问题数学模型。
例2-1 我们首先分析开篇案例提到的问题。 解:设变量 xi 为第 i 种(甲、乙)产品的 生产件数(i=1,2)。根据题意,我们知道 两种产品的生产受到设备能力(机时数)的 限制。对设备A:两种产品生产所占用的机时 数不能超过65,于是我们可以得到不等式:
运筹学是运用科学的方法(如 分析、试验、量化等)来决定如何 最佳地运营和设计各种系统的一门 学科。
4
运筹学概述
运筹学能够对经济管理系统中 的人力、物力、财力等资源进行统 筹安排,为决策者提供有依据的最 优方案,以实现最有效的管理。
通常以最优、最佳等作为决策 目标,避开最劣的方案。
5
运筹学的产生和发展
8பைடு நூலகம்
运筹学在管理中的应用
生产计划:生产作业的计划、日程表的
编排、合理下料、配料问题、物料管 理等。
库存管理:多种物资库存量的管理,库
存方式、库存量等。
运输问题:确定最小成本的运输线路、
物资的调拨、运输工具的调度以及建
厂地址的选择等。
9
运筹学在管理中的应用
• 人事管理:对人员的需求和使用的 预测,确定人员编制、人员合理分 配,建立人才评价体系等。
x1 ,x2 ,… ,xn ≥ 0
运筹学(第三章)课件
i =1
例1:
某市有三个造纸厂A1,A2和A3,其纸的产量分别为 8,5和9个单位。由各造纸厂到各用户的单位运价 如表所示,请确定总运费最少的调运方案。
销地 产地 A1
A2
A3 销量
B1 3 11 6
4
B2 12 2 7
3
B3 3 5 1
5
B4
产量
4 8
9 5
5 9
6
运筹学(第三章)
销地 产地 A1
A2
A3 销量
B1 4
8
2
8
8
B2
12
8
10
6
5
14
B3
4
3
4
11
8
12
B4
产量
11
16 ②
9
10 ④
6
14
22 ⑥
14
48
①
③
⑤
⑥
8×4+8×12 +6×10+4×3+8×11+14×6= 372(元)
运筹学(第三章)
最小元素法——每次找最小元素
销地 产地 A1
A2
A3 销量
B1 4
2
8
8
8
B2 12
价为 cij (i = 1,2,..., m; n = 1,2,..., n) ,又假设产销是平衡的,即:
m
n
ai = b j ,问应如何安排运输可使总运费最小?
i =1
j =1
运筹学(第三章)
二、运输问题的数学模型
假定 xij 表示由 Ai 到 B j 的运输量,则平衡条件下的运输问题可写出
用表上作业法求解运输问题
运筹学基础教学课件PPT
都江堰水利工程
Page 4
川西太守李冰 父子主持修建, 其目标是利用 岷江上游的水 资源灌溉川西 平原,追求的 效益还有防洪 与航运。其总 体构思是系统 思想的杰出运 用
北宋丁谓主持修复皇宫
Page 5
例2、北宋丁谓主持修复皇宫 面临的问题:木材、石材、 砖瓦等建筑材料如何取得?
修建如何进行?
大街 开封 皇宫
2、策略集
策 略:在对策中,局中人在整个决策过程中针对一系 列行动制定的完整行动方案。
策略集:每个局中人策略的全体集合。 局 势:每个局中人从自己的策略集合中选择一个策
略,构成一个局势。
3、赢得函数
利用全部局势集合上的一个实值函数,来描述 每个局势完结后局中人的得失的报酬数值。
对策的分类
Page 23
目标函数: 约束条件:1原材料的限制 2工时的限制 3座椅的限制 4非负限制 数学模型:
图解法
x2
1000
5x1+2.5x2≤2500
x1=400
800
Z=2600
600
400
Z=1800
Page 20
max Z=4x1+3x2
2x1 2x2 1600 5x1x1420.05x2 2500 x1 0、x2 0
线平衡率 秒表法/PTS
动作和方法研究
动改法
成本控制 设施规划
双手操作法 人机配合法
物流分析
防错法
PMP体系
PAC体系
系统设计
……
工作抽样法 流程程序法
五五法 其它
1工程学 2人机学(人因工程学) 3材料学 4管理学 5统计学 6运筹学 7系统工程学 8材料力学 9工程力学 10物流与设施规划
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线性规划问题的数学模型
3. 建模条件
(1) 优化条件:问题所要达到的目标能用线型函数描述,且 能够用极值
(max 或 min)来表示;
1978年11月,在成都召开了全国数学年会,对运筹学的理论 与应用研究进行了一次检阅,1980年4月在山东济南正式成立了 “中国数学会运筹学会”,1984年在上海召开了“中国数学会运 筹学会第二届代表大会暨学术交流会”,并将学会改名为“中国 运筹学会”。
运筹学的发展趋势
绪论
成熟的学科分支向纵深发展 新的研究领域产生 与新的技术结合 与其他学科的结合加强 传统优化观念不断变化
“运作研究(Operational Research)小组”: 解决复杂的战略和战术问题。例如:
1. 如何合理运用雷达有效地对付德军德空 袭
2. 对商船如何进行编队护航,使船队遭受 德国潜艇攻击时损失最少;
3. 在各种情况下如何调整反潜深水炸弹的 爆炸深度,才能增加对德国潜艇的杀伤 力等。
绪论
在生产管理方面的应用,最早是1939年前苏联的康特洛为奇提 出了生产组织与计划中的线性规划问题,并给出解乘数法的求解方 法,出版了第一部关于线性规划的著作《生产组织与计划中的数学 方法》。
线性规划问题的数学模型
5. 线性规划数学模型的一般形式
目标函数: max (min) z c1 x1 c2 x2 cn xn
a11 x1 a12 x2 a1n xn ( ) b1
约束条件:
am1 x1 am2 x2 amn xn ( ) bm
运筹学课件 第三章
OR
Graphical Solution
In a similar fashion, the restriction 2x2 < 12 (or, equivalently, x2< 6) implies that the line 2x2=12 should be added to the boundary of the permissible region. The final restriction, 3x1 + 2x2 < 18, provides another line to complete the boundary. The resulting region of permissible values of (x1, x2) , called the feasible region, is shown in Fig. 3.2. The final step is to pick out the point in this feasible region that maximizes the value of Z = 3x1 + 5x2 through trial-and-error procedure.
Chapters 4 and 5 focus on the simplex method. Chapter 6 discusses the further analysis of linear programming problems after the simplex method has been initially applied. Chapter 7 presents several widely used extensions of the simplex method. Chapters 8 and 9 consider some special types of linear programming problems.
《运筹学》全套课件(完整版)
服务时间分布
负指数分布、确定型分布、一般分布等。
顾客到达和服务时间的独立性
假设顾客到达和服务时间是相互独立的。
单服务台排队系统
M/M/1排队系统
顾客到达服从泊松分布,服务时间服从负指 数分布,单服务台。
M/D/1排队系统
顾客到达服从泊松分布,服务时间服从确定 型分布,单服务台。
投资组合优化
确定投资组合中各种资产的最 优配置比例,以最大化收益或
最小化风险。
03
整数规划
整数规划问题的数学模型
01
整数规划问题的定 义
整数规划是数学规划的一个分支 ,研究决策变量取整数值的规划 问题。
02
整数规划问题的数 学模型
包括目标函数、约束条件和决策 变量,其中决策变量要求取整数 值。
03
Edmonds-Karp算法
介绍Edmonds-Karp算法的原理、步骤和实现方法,以及其与FordFulkerson算法的比较。
网络最大流问题的应用
列举网络最大流问题在资源分配、任务调度等领域的应用案例。
最小费用流问题
最小费用流问题的基本概 念
介绍最小费用流问题的定义、 分类和应用背景。
Bellman-Ford算法
优点是可以求解较大规模的整数规划问题,缺点是计算量较大,需 要较高的计算精度。
割平面法
割平面法的基本思想
通过添加新的约束条件(割平面)来缩小可行域的范围,从而逼 近最优解。
割平面法的步骤
包括构造割平面、求解子问题和更新割平面三个步骤,通过不断 迭代找到最优解。
割平面法的优缺点
优点是可以处理较复杂的整数规划问题,缺点是构造割平面的难 度较大,需要较高的数学技巧。