第3章 运输问题复习过程
3运输问题及其解法
m
n
m
(3.1-4)
将后 n 个约束相加,得
∑∑ xij = ∑ b j ,
j =1 i =1 j =1 m n
m
n
(3.1-5)
因为,
(3.1-4)式与(3.1-5)式是相同的.由此可见,这 m + n 个约束 ∑ ai = ∑ b j ,所以,
i =1 j =1
不是独立的.我们可以证明:当所有的 ai , b j 都大于零时,任何 m + n − 1 个约束都是相互独立 的.即,系数矩阵 A 的秩 r ( A) = m + n − 1 ,事实上,
位(称为需求量), 设 cij (i = 1, 2,L , m, j = 1, 2,L , n) 为由产地 Ai 运往销地 B j 的单位运费, xij 为从 Ai 调往 B j 的物资数量,试问如何调运,求能使总运费最小. 为了清楚起见,通常将上述数据列在一张表上,该表称为运输表(见表3.1-1).
初看起来,最小元素法十分合理,但是,有时按某一最小单位运价优先安排物品调运时, 却可能导致不得不采用运费很高的其他供销点对,从而使整个运输费用增加.对每一个供应地 或销售地, 均可由它到各销售地或到各供应地的单位运价中找出最小单位运价和次小单位运价, 并称这两个单位运价之差为该供应地或销售地的罚数.若罚数的值不大,当不能按最小单位运 价安排运输时造成的运费损失不大;反之,如果罚数的值很大,不按最小运价组织运输就会造 成很大损失,故应尽量按最小单位运价安排运输,元素差额法就是基于这种考虑提出来的. 现结合上例说明这种方法: 首先计算运输表中每一行和每一列的次小单位运价和最小单位运价之间的差值,并分别称 之为行罚数和列罚数;将算出的行罚数填入位于运输表右侧行罚数栏的左边第一列的相应格子 中,列罚数填人位于运输表下边列罚数栏的第一行的相应格子中. A1 行中的次小和最小单位运 价分别为8和6,故其行罚数为2, B1 列中次小单位运价和最小单位运价分别为9和8,故其列罚 数为1,如此进行,可计算出 A1 , A2 , A3 的行罚数分别为2,2和4, B1 , B2 , B3 , B4 列的列罚数分别 为1,3,3,2.在这些罚数中最大者为4(在表4.2 - 6中用小圆圈标出),它位于 A3 行,由于在
管理运筹学讲义 第3章 运输问题(6学时)
【定理 3】m+n - 1 个变量组构成基变量的充要条件 是它不包含任何闭回路。
定理 3 告诉了一个求基变量的简单方法,同时 也可以判断一组变量是否可以作为某个运输问题的 基变量。这种方法是直接在运价表中进行的,不需 要在系数矩阵 A 中去寻找,从而给运输问题求初始 基可行解带来极大的方便。
例 3-3 : m=3,n=4 ,在运价表 Cij 的格子的右上 方填上相应的xij,如表3-5所示。
表3-4 B1 B2 x12 B3
A1
A2 A3 A4
x11
x11 , x41 , x43 , x33 , x32 , x12
例如变量组 A x21 , x22 , x33 , x31 , x11 , x12 ;
x32
x33 x43
x41
A不能组成一条闭回路,但A中包含有闭回路
B的变量数是奇数,显然不是闭回路,也不含有闭回路;
Ai
Bj
表 3- 5
B1 x11 C11 x21
B2 x12 C12 x22 C22 x31 x32 C32 b2
…
B1 x11 x21 c11 c21
B2 x12 x22
…
Bn x1n x2n c1n c2n
产量 a1 a2
…
c12
c22
Am 销量
xm1 b1
cm1
xm2 b2
cm2 …
xmn bn
cmn
am
设xij(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)为第i个产地到 第j个销地的运量,产销平衡运输问题的数学模型为:
(2)所有结构约束条件都是等式约束 (3)各产地产量之和等于各销地销量之和
(4)运输问题约束条件的系数矩阵特点
运筹学第三章运输问题课件复习进程
化工厂
A
16 13 22 17
50
B
14 13 19 15
60
C
19 20 23 /
50
最低需求(万吨)
30 70 0 10
最高需求(万吨)
50 70 30 不限
2020年5月15日星期五
9
解 这是一个产销不平衡的运输问题,总产量为160万 吨,四个地区的最低需求为110万吨,最高需求为无限。 根据现有产量,第Ⅳ个地区每年最多能分配到60(16030-70-0=60)万吨,这样其不限的最高需求可等价认为 是60万吨。按最高需求分析,总需求为210万吨,大于 总产量160万吨,将此问题定义为销大于产的运输问题。 为了求得平衡,在产销平衡表中增加一个假想的化肥厂 D,其年产量为50万吨。由于各地区的需要量包含两部 分,如地区Ⅰ,其中30万吨是最低需求,故不能由假想 化肥厂D供给,令相应运价为M(任意大正数),而另一部 分20万吨满足或不满足均可以,因此可以由假想化肥厂 D供给,按前面讲的,令相应运价为0。对凡是需求分两 种情况的地区,实际上可按照两个地区看待。这样可以 写出这个问题的产销平衡表(表3-2)和单位运价表(表33)。
2020年5月15日星期五
10
产销平衡表(表3-2),单位运价表(表3-3)
需求地区 Ⅰ’ Ⅰ’’ Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ’ Ⅳ’’
化工厂
A B C D 销量(万吨) 30 20 70 30 10 50
产量 (万 吨)
50 60 50 50
需求地区 Ⅰ’ Ⅰ’’ Ⅱ Ⅲ
化工厂
Ⅳ’
Ⅳ’’
A
16 16 13 22 17 17
化工厂
(万
吨)
A
50
运筹学教学课件 第三章 运输问题
7 4 9 3 6 5 6
2.1 确定初始基可行解
• 这与一般线性规划问题不同,产 销平衡的运输问题总是存在可行解。 因有
b a
i 1 j i 1
m
m
i
d
必存在 0≤ xij,i=1,…,m,j=1,…,n 是可行解。又因 0≤xij≤min(a1,bj) • 故运输问题的可行解和最优解必存在。 • 确定初始可行解的方法有很多,一般 希望的方法即简便又尽可能接近最优解。 下面介绍两种方法:最小元素法和伏格 尔(Vogel)法。(其它如西北角法等)
例1
• 某公司经销甲产品,它下设三个加工厂。每 日的产量分别为: • A1——7吨,A2——4吨,A3——9吨。该公 司把这些产品分别运往四个销售点。各销售 点每日的销量为:B1——3吨,B2——6吨, • B3——5吨,B4——6吨。已知从各工厂到各 销售点的单位产品的运价为表3-3所示,问该 公司应如何调运产品,在满足各销点的需要 量的前提下,使总运费为最少。
运价表与行差和 列差的计算
表3-10 伏格尔法
伏格尔法基可行解, 总运费为85,恰好得 到最优解
销地 B1 B2 B3 B4 行 产 差 量 产地
销地 B1 B2 B3 B4 产地 A1 A2
A1
A2 A3
3
1 7
11 3
9 4 5 6 2 1 5
10 0
8 3 6 1 1
7
4 9
10 5
列差 2 销量 3
A3
表3-13
B1 销地 加工厂 A1 A2 A3 销量 ห้องสมุดไป่ตู้2 B3 B4 产量
5 3 6 3 6 5
2 1 3 6
7 4 9
第 3章 运输问题
-1 1 1 1 -1 -1 0 1 0 [1] -1 0 0 0 0 0 1 1 -1 10 12
由上表看出x23为换出基的基变量,即对应闭回路标“-”号顶 点最小元素对应的变量为换出变量.
5. 迭代运算. 由于主元素总是为1,而最小比值θ=1这样 在P24列中为“1” (闭回路中标“-”的顶点)对应的变量减去θ, 在P24列中为“-1” (闭回路中标“+”的顶点)对应的变量加上 θ,在P24列中为“0” (非闭回路上的)对应的基变量值不变. 表上作业法计算步骤、过程Байду номын сангаас单纯形法相同,但具体计 算是却不必画出单纯形表,而只需再产销平衡表上进行.
第 3章 运输问题
王秋萍
§1运输问题的数学模型
对偶问题?
max z = ∑ ai ui + ∑ b j v j
i =1 j =1
m
n
min z = ∑∑ cij xij
i =1 j =1
m
n
由产地调运出的 物资总量等于产 地的供应量 运到销地的物 资总量等于销 地的需求量
ui + v j ≤ cij ui , v j 无约束 s.t. i = 1, 2,L , m j = 1, 2,L , n
从线性规划的对偶理论可知
C B B 1 = (u1 , u 2 , L , u m ; v1 , v 2 , L , v n )
而每个决策变量 xij 的系数向量 pij = ei + em + j,所以
C B B 1 Pij = u i + v j
于是检验数
由单纯形法得知所有基变量的检验数等于0,即
p xij对应的系数列向量(约束条件中) ij 的
《运筹学》第三章:运输问题培训课件
确定初始可行解方法一:西北角 法
门市部 工厂
1
2
3
4 供应总计
9
12
9
6
1
50
7
3
7
7
2
60
6
5
9
11
3
50
需求总计 40 40 60 20
确定初始可行解方法一:西北角 法
门市部 工厂
1
2
3
4 供应总计
9
12
9
6
1
50
40 10
7
3
7
7
2
30 30
60
6
5
9
11
3
30 20
50
需求总计 40 40 60 20
2
34
9 12 9 6
1
40
10
U1
7
3
7
7
2
★
40
20
U2
3
6
5
9
11
40
10
U3
V1 V2 V3 V4
21 (7 6 9) (9 11 7) 5
继续求检验数
门市部
工厂
1
2
3
4
供应总 计
9 12 9 6
1
40 (12) (5)
10
50
7
3
7
7
2
(-5) 40
20 (-2) 60
3
6
计算检验数方法一:闭合回 路法
门市部 工厂
1
9 1
40
7 2
6 3
需求总计 40
2
3
运筹学-第三章-运输问题ppt课件
46
首先建立电子表格
47
区域名称
产量 单位运价 实际产量 实际销量 销量 运输量 总费用
单元格 I9:I11 C4:F6 G9:G11 C12:F12 C14:F14 C9:F11
I14
48
49
Excel 求解结果为:
50
9
§3-2 表上作业法(运输单纯形法)
表上作业法的计算步骤: 1. 确定初始方案,即找出初始基可行解; 2. 求非基变量检验数,判断最优; 3. 用闭回路法调整; 4. 重复2, 3 ,直至求出最优解。
10
一、确定初始基可行解(两种方法)
1. 最小元素法(“就近调运”) 1)找到运价中最小的元素,确定供销关系;
34
解:
v 该问题要求满足不同顾客的需求(采购量),即最小采购 量实际供给量最大采购量。三个工厂的总产量为20000件, 4个顾客的最低采购量为12000件,最高采购量为30000件, 大于总产量。为保持产销平衡,虚拟一个工厂4,其产量 为10000件。
v 由于每个顾客的需求分为必须满足和不一定满足两部分, 故将其视为两个顾客。必须满足的顾客其采购量不能由虚 拟工厂提供,令其单位利润为M (M为任意大正数),不 一定满足的顾客其采购量能由虚拟工厂提供,令其单位利 润为0。由此可得该问题的产销平衡及单位利润表,如表324所示。
§3-1 运输问题的数学模型
一、示例 例1
4
二、运输问题描述
v 有m 个产地Ai ,产量为 ai, i=1,2, …m (sources) v 供n 个销地 Bj , 需求量 bj, j=1,2, …n (destinations)
v 已知 Ai到 Bj的单位运价为 cij v 问如何调运使总运费最小?
运筹学 第3章 运输问题
第三章运输问题在生产实际中,经常需要将某种物资从一些产地运往一些销地,因而存在如何调运使总的运费最小的问题.这类问题一般可用线性规划模型来描述,当然可以用单纯形法求解。
但由于其模型结构特殊,学者们提供了更为简便和直观的解法-—表上作业法.此外,有些线性规划问题从实际意义上看,并非运输问题,但其模型结构类似运输问题,也可以化作运输问题进行求解。
第一节运输问题及其数学模型首先来分析下面的问题。
例3。
1农产品经销公司有三个棉花收购站,向三个纺织厂供应棉花。
三个收购站A1、A2、A3的供应量分别为50kt、45kt和65kt,三个纺织厂B1、B2、B3的需求量分别为20kt、70kt和70kt。
已知各收购站到各纺织厂的单位运价如表3—1所示(单位:千元/kt),问如何安排运输方案,使得经销公司的总运费最少?设x ij表示从A i运往B j的棉花数量,则其运输量表如下表所示。
表3-2由于总供应量等于总需求量,因此,一方面从某收购站运往各纺织厂的总棉花数量等该收购站的供应量,即x11+x12+x13 = 50x21+x22+x23 = 45x31+x32+x33 = 65另一方面从各收购站运往某纺织厂的总棉花数量等该纺织厂的需要量,即x 11+x 21+x 31 = 20 x 12+x 22+x 32 = 70 x 13+x 23+x 33 = 70因此有该问题的数学模型为min f= 4x 11+8x 12+5x 13+6x 21+3x 22+6x 23+2x 31+5x 32+7x 33x 11+x 12+x 13 = 50 x 21+x 22+x 23 = 45 x 31+x 32+x 33 = 65 x 11+x 21+x 31 = 20 x 12+x 22+x 32 = 70 x 13+x 23+x 33 = 70x ij ≥0,i=1,2,3;j=1,2,3生产实际中的一般的运输问题可用以下数学语言描述。
运筹学第三章 运输问题
8
1.运输问题模型及有关概念
表4-3 运输问题数据表
销地
产地
A1 A2
┇
Am
销量
B1 B2 … Bn
c11
c12 … c1n
c21
c22 … c2n
┇ ┇ ┇┇
cm1
cm2 … cmn
b1
b2 … bn
产量
a1 a2
┇
am
设 xij 为从产地 Ai 运往销地 Bj 的运
式(4-8)中的变量称为这个闭回路的顶点。
22
1.运输问题模型及有关概念
例如,x13, x16, x36, x34, x24, x23 ; x23, x53, x55, x45, x41, x21 ; x11, x14, x34, x31等都是闭回路。
若把闭回路的各变量格看作节点, 在表中可以画出如下形式的闭回路:
得到下列运输量表:
4
1.运输问题模型及有关概念
Min Z s.t.
= 6x11+4x12+6x13+6x21+5x22+5x23 x11+ x12 + x13 = 200
x21 + x22+ x23 = 300
x11 + x21 = 150
x12 + x22 = 150
x13 + x23 = 200
2.每列只有两个 1,其余为 0,分别 表示只有一个产地和一个销地被使用。
7
1.运输问题模型及有关概念
一般运输问题的线性规划模型及求解思路
一般运输问题的提法:
假设 A1, A2,…,Am 表示某物资的m个 产地;B1,B2,…,Bn 表示某物资的n个销地; ai表示产地 Ai 的产量;bj 表示销地 Bj 的 销量;cij 表示把物资从产地 Ai 运往销地 Bj 的单位运价(表4-3)。如果 a1 + a2 + … + am = b1 + b2 + … + bn
《运筹学》第三章 运输问题
一、典例
某食品公司经营糖果业务,公司下设三个工厂A1、A2、 A3,四个销售门市部B1、B2、B3、B4。已知每天各自的生产 量、销售量及调运时的单位运输费用情况。问:如何调运可 使总费用最小?
生产量:A1——7吨, A2 —— 4吨, A3 —— 9吨
销售量:B1 —— 3吨,B2 —— 6吨,B3 —— 5吨,B4 —— 6吨
销地
产地
B1
B2
A1
3
11
A2
1
9
A3
7
4
B3
B4
3
10
2
8
10
5
精品课件
4
7吨 A1
产 4吨 A2 地
调运示意图
x11
B1 3吨
B2 6吨
销
B3 5吨
地
9吨 A3
x34
B4 6吨
精品课件
5
二、建立模型
设 xij——第i产地到第j销地之间的调运量,则有
34
Min z =
cij· xij i=1 j=1
销量 3 6 5 6
单位运价表
B1 B2 B3 B4 A1 3 11 3 10 A2 1 9 2 8 A3 7 4 10 5
△z=c11-c13+c23-c21=1=11 △z=c12-c14+c34-c32=2=12
ห้องสมุดไป่ตู้
B1 B2 B3 B4 产量
A1 (0) (2) 5 2 7 A2 3 (2) (1) 1 4 A3 (9) 6 (12) 3 9 销量 3 6 5 6
j=1 0 ······ 0
·· ·· ···· ·· ··
·· ·· ··
运筹学(第三版):第3章 运输问题
mn
min z cijxij
i1 j1
m xij bj j 1,2,, n
i 1
n
s.t.
xij
aij
i
1,2,, m
j1
xij 0
(3 1) (3 2)
清华大学出版社
4
第1节 运输问题的数学模型
❖ 这就是运输问题的数学模型。它包含m×n个变量,(m+n) 个约束方程,其系数矩阵的结构比较松散,且特殊。
销 地 B1 B2 B3 B4 产
加工厂
量
A1
43 7
A2
3
1
4
A3
6
39
销量
36 56
清华大学出版社
14
2.1 确定初始基可行解
用最小元素法给出的初始解是运输问题的基可行解,其理由为:
❖ (1) 用最小元素法给出的初始解,是从单位运价表中逐次地 挑选最小元素,并比较产量和销量。当产大于销,划去该 元素所在列。当产小于销,划去该元素所在行。然后在未 划去的元素中再找最小元素,再确定供应关系。这样在产 销平衡表上每填入一个数字,在运价表上就划去一行或一 列。表中共有m行n列,总共可划(n+m)条直线。但当表中只 剩一个元素时,这时当在产销平衡表上填这个数字时,而 在运价表上同时划去一行和一列。此时把单价表上所有元 素都划去了,相应地在产销平衡表上填了(m+n-1)个数字。 即给出了(m+n-1)个基变量的值。
清华大学出版社
18
2.1 确定初始基可行解
❖ 伏格尔法的步骤是:
❖ 第一步:在表3-3中分别计算出各行和各列的最小运费和次 最小运费的差额,并填入该表的最右列和最下行,见表310。
三章节运输问题说课讲解
i1
j1
ui vj cij
i 1,2,...m
j 1,2,...n ui , vj符号不限
考虑原问题变量xj的检验数为:
j cj zj cj C B B 1 P j cj Yj P
Pij ei emj
二、表上作业法
则运输问题变量xij的检验数为: ij cij zij cij YPij
cij (u1,u2,...u,m,v1,v2,...v,n)Pij
6
6
13
19
12 13
二、表上作业法 第三章
2、解的最优性检验--对偶变量法
mn
原问题 min z
Cijxij
i1 j1
n
xij ai
i 1,2,...m
j1
m
xij bj
j 1,2,...n
i1
xij 0 i 1,2,...,m; j 1,2,...,n
设其对偶变量为:
Y ( u 1 ,u 2 ,.u .m ,.v 1 ,,v 2 ,.v .n ) .,
1 .. 1
. .. . .. 1 .. 1
1
1
1
.
.
.
m行 n行
1
1
1
第i个 第m+ j个
系数列向量:A i j (0 ,.0 .,1 .,0 ,,.0 .,1 .,0 ,,.0 .)T .,
Pij ei emj
一、运输问题及其数学模型 第三章
由此可知,运输问题具有下述特点: (1)约束条件系数矩阵的元素等于0或1; (2)约束条件系数矩阵的每一列有两个非零元素,这 对应于每一个变量在前m个约束方程中出现一次,在后n 个约束方程中也出现一次;
运筹学第三版之第三章运输问题
在第一章线性规划模型的应用中,我们介绍了运输问 题,建立了其数学模型,这类问题属线性规划问题, 当然可以使用单纯形法进行求解,但是,由于运输问 题的约束系数矩阵有其特殊的结构和性质,因而有比 单纯形法更有效的方法来求解。
此法是纯粹的人为的规定,没有理论依据和实际背 景,但它易操作,特别适合在计算机上编程计算,因 而备受欢迎。
1、求初始调运方案:
例1 设有某物资共有3个产地A1,A2,A3,其产量分别为 9,5,7个单位,另有4个销地B1,B2,B3,B4,其销量分别为 3,8,4,6,已知由产地Ai运往销地Bj的单位运价见下表, 问应如何调运,才能使总运费最省?
集合,若用一条封闭折线将它们连接起来形成的图形称 为一个闭回路,其中诸变量称为闭回路的顶点,连接相 邻两个顶点及最后一个顶点与第一个顶点的线段称为闭 回路的边。 x11 , x14 , x44 , x45 , x35 , x32 , x22 , x21
B1 B2 B3 B4 B5
A1 x11
A2 x21
i 1
j1
当产大于销时,其模型是:
mn
min Z cij xij i1 j1
n
j1
xij
ai
, i
1,2,...,m
s
.t
.
m
xij
bj
,
j
1,2,...,n
i1
xij 0 i 1,...,m , j 1,...,n
(3.2)
m
n
ai bj
大学运筹学[第三章运输问题]山东大学期末考试知识点复习
20XX年复习资料大学复习资料专业:班级:科目老师:日期:第三章运输问题1.运输问题的特点一般运输问题是要把某种产品(或物资)从若干个产地调运到若干个销地,每个产地的产量、每个销地的销量和产销各地之间的单位运价(或运距)已知,要求确定出使总运输费用最小的运输方案。
这类问题可以用以下数学语言描述。
已知有m个产地Ai ,其产量分别为ai,i=1,2,…,m;有n个销地Bi,其销量分别为bi ,i=1,2,…,n;从Ai到Bj的运输的单价为cij。
这些已知数据可以归纳为表3—1。
设z玎表示从Ai 到Bj的运量,求解表3—2中的xij的值,使总运费最小。
上述这种形式,可称为表格形式的运输问题模型。
2.产销平衡问题与表上作业法(1)产销平衡问题的数学模型。
它包含m×n个变量,(m+n)个约束方程,其系数矩阵的结构比较松散,且特殊。
其系数矩阵为:该系数矩阵中对应于变量xij 的系数列向量Pij,其分量中除第i个和第m+j个为1以外,其余的都为,即故最多只有m+n-1个独立的约束方程,即系数矩阵的秩≤m+n-1产销平衡问题的基可行解中只有m+n-1个基变量,有(m×72)-(m+n-1)个非基变量。
(2)表上作业法。
表上作业法是单纯形法在求解运输问题的一种简化方法。
其计算步聚如下:①列出产销平衡表。
②确定初始基可行解,即在产销平衡平面表上给出m+n-1个数字格,确定初始基可行解一般用最小元素法和伏格尔法。
③求各非基变量的检验数,即在表上计算空格的检验数,判别是否达到最优解。
如已是最优解,则停止计算,否则转入下一步。
④确定换人变量的空格。
⑤确定换出变量的空格。
⑥沿闭回路调整运输数量θ。
⑦重复步骤③~⑥,直至所有空格的检验数“均为非负为止,此时便可得到最优方案。
3.产销不平衡运输问题的求解法对于总产量不等于总需求量的运输问题,不能直接采用表上作业法求最优调运方案,而是将产销不平衡问题转化为产销平衡运输问题,然后再采用表上作业法进行求解。
管理运筹学讲义第3章运输问题
• 可以证明,如果对闭回路的方向不加区别, 对每一个非基变量可以找到而且只能找到唯一的 一个闭回路。
•38
•所谓闭回路法,就是对于代表非基变量的 空格(其调运量为零),把它的调运量调 整为1,由于产销平衡的要求,我们必须对 这个空格的闭回路的顶点的调运量加上或 减少1。最后我们计算出由这些变化给整个 运输方案的总运输费带来的变化。如果所 有代表非基变量的空格的检验数也即非基 变量的检验数都大于等于零,则已求得最 优解,否则继续迭代找出最优解。
•39
•方法:对每个非基变量 xij 其检验数为 • ij = (闭回路上的奇数次顶点单位运费之和
) - (闭回路上的偶数次顶点单位运费之和)
销
产
B1 B2 B3 B4 产量 B1 B2 B3 B4
A1
4 3 7 3 11 3 10
A2 3
1
4 19 2 8
A3
6
3 9 7 4 10 5
需求 3 6 5 6 20
•
xij ≥ 0 ( i = 1、2、3;j = 1、2、3
•6
•其系数矩阵为 :
•共有 m+n 行,分别表示产地和销地;有 mn 列分别 表示各变量;每列只有两个 1,其余为 0 。
•7
运输问题的一般提法是:设某种物资有m个产地和n个
销地。产地Ai的产量为
;
销地Bj的销量为
。从第i个产地向
第j个销地运输每单位物资的运价为Cij,这就是由多个
上从一个代表非基变量的空格出发,沿水平或垂 直方向前进,只有遇到代表基变量的填入数字的 格才能向左或右转90度(当然也可以不改变方向 )继续前进,这样继续下去,直至回到出发的那 个空格,由此形成的封闭折线叫做闭回路。一个 空格存在唯一的闭回路。
运筹学学习(自制笔记)第3章 运输问题
第3章 运输问题3.1标准运输问题及模型3.1.1标准运输问题:某种物资有m 个产地A i (i=1,2,…,m ),产量分别为a i ,另有n 个销地B j (j=1,2,…,n ),销量(需求量)分别为b j ,现在需要把这种物资从各个产地运送到各个销地,已知从A i 到B j 的单位运价(或运距)为c ij ,假定产量总数等于销量总数,即11m niji j a b ===∑∑,问就如何组织调运,才能使总运费(或总运输量)最省?3.1.2标准运输问题的有关信息表3.1.3标准运输问题的数学模型设x ij 为从产地A i 运到销地B j 的物资数量(i=1,2,…,m ;j=1,2,…,n ),由于从A i 运出的物资总量等于A i 的产量,运到的物资总量等于的销量,得模型如下: mi Z=11mnij iji j c x==∑∑s.t.1nijij xa ==∑1mijj i xb ==∑0ij x ≥且有11m niji j a b Q ====∑∑即满足产销平衡条件,故此模型描述的是产销平衡运输问题。
3.1.4标准运输问题的特点⑴平衡条件下的运输问题必有最优解此问题是一个有m ×n 个变量,m+n 个等型约束条件的线性规划最小化问题,由于目标函数不可能为负,故有下界存在,而/ij i j x a b Q =是问题的一组可行解,因此一定有最优解。
既是线性规划问题,无疑可用单纯形法求解,但其数学模型自身结构有其特殊性,可以利用更简便的表上作业法求解。
⑵标准运输问题约束方程组的系数矩阵运输问题是一个具有m ×n 个变量,m+n 个等型约束条件的线性规划问题,问题的约束方程组的系数矩阵A 是一个只有0和1两个数值的稀疏矩阵,ij x 对应的列ij P 只有第i 行和第m+j 行为1,其余各行皆为0。
⑶标准运输问题的基变量总数为m+n-1。
可以证明系数矩阵A 和增广矩阵A ′的秩为m+n-1。
《运筹学》第三章运输问题
3
4 总供应量60吨
第三章 运输问题
d4=13 总需求量60吨
2
供求平衡的运输问题
一、运输问题线性规划模型
1、运输问题的一般提法 、
收点 发点
B1 9 11 14 4
B2 18 6 12 9
B3 1 8 2 7
B4 10 18 16 5
发量
A1 A2 A3
收量
9 10 6
(供需平衡) 供需平衡) 问:如何合理调运,才能使总运费最少? 如何合理调运,才能使总运费最少?
第三章 运输问题
3
为发点运往收点的运输量.i=1,2,3 设Xij 为发点运往收点的运输量.i=1,2,3 j=1,2,3,4
minZ=9X11+18X12+X13+10X14+11X21+6X22+8X23+18X24+14X31+12X32+2X33+16X34 供 应 s.t X11+X12+X13+X14 = 9 地 约 X21+X22+X23+X24 = 束 X11 X12 X13 X14 +X21 +X22 +X23 +X24 X31+X +X31 32+X33+X34 ==46 求 地 约 束 +X32 +X33 = 9 = 7 需
4
-5
2
-5
7
-7
8
9
13
10
6
6
-9
27
6
13 12 13
13
19
z24-c24=(c23-c33+ c34)-c24=(2-10+6)-7=-9
《运筹学》第三章运输问题
Vogel近似法
考虑运输成本差异, 进行逼近最优解。
运输问题的扩展和变体
1
生产产能约束
考虑生产能力限制,同时优化货物的运输方案。
2
供需不平衡
存在供需不平衡时如何有效分配货物,避免浪费和延误。
3
多目标运输问题
同时考虑多个目标,如最小化成本和最大化利润。
运输问题的应用实例和案例分析
物流领域的应用
通过运输问题的优化,提升物流效率,降低成本。
运输问题的基本模型
运输方案的表示
常用的表示方法包括运输矩阵和网络图。
目标函数和约束条件
目标函数通常是最小化运输成本,约束条件包 括供需平衡和容量限制。
运输问题的解决方法
最小成本法
逐步分配货物,直至 达到最小总成本。
北北角法
按照最小单位运输成 本进行分配,直至l's Approximation Method)法为基础, 逐步分配货物。
《运筹学》第三章运输问 题
运输问题是运筹学中重要的问题之一,涉及到各种场景下的货物运输优化。 本章将介绍运输问题的定义、基本模型、解决方法,以及其在物流和生产调 度中的应用实例。
运输问题的概念和应用领域
• 运输问题是一种优化问题,旨在找到使运输成本最小的货物运输方案。 • 运输问题广泛应用于物流管理、供应链优化以及交通规划等领域。
生产调度中的应用
合理安排生产计划,提高生产线的利用率。
总结和展望
运输问题是优化领域的重要研究方向,未来随着物流技术的发展将有更多的应用场景和解决方法出现。
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第3章运输问题第三章运输问题一、选择1.运输问题在用表上作业法计算的时候,用闭回路法进行调整检验时,通过任一空格可以找到()闭回路A、惟一B、多个C、零个 D 不能确定2.在产销不平衡的运输问题中,如果产大于销,我们(B )把他变成一个产销平衡的运输问题A 假想一个产地B 假想一个销地C 去掉一个产地D 没有办法3.最小元素法的基本思想就是( D)。
A依次供应B全面供应 C 选择供应 D就近供应4.运输问题中在闭回路调整中,使方案中有数字的格为( C )。
A mB nC m+nD m+n-15.在表上作业法中,调运方案中有数字的格为( C )A m+nB m-nC m+n-1D m*n6.运输问题的数学模型中,包含有( D)变量。
A m+nB m-nC m+n-1D m*n7. 运输问题的数学模型中,包含有( A)个约束条件。
A m+nB m-nC m+n-1D m*n8. 运输问题的数学模型中,系数矩阵中线性独立的列向量的最大个数为(C )A m+nB m-nC m+n-1D m*n9. 运输问题的解中的基变量数一般为(C )A m+nB m-nC m+n-1D m*n10.运输问题中,在检验数表上所有检验数都(C ),此时运输表中给出的方案就是最优方案。
A大于零B等于零C大于等于零D小于零11.在产销不平衡的运输问题中,如果销大于产时,可以在产销平衡表上( A),把他变成一个产销平衡的运输问题A 假想一个产地B 假想一个销地C 去掉一个产地D 没有办法12.运输问题数学模型的特点之一是()A 一定有最优解B 不一定有最优解C 一定有基可行解D 不一定有基可行解13.运输问题的数学模型的约束条件的系数矩阵的元素由()组成。
A 0B1C0,1D 不确定14.二、填空1.求解不平衡的运输问题的基本思想是(设立虚供地或虚需求点,化为供求平衡的标准形式) 。
2.运输问题中求初始基本可行解的方法通常有 (最小元素法 )、 (伏格尔法 ) 两种方法。
3.伏格尔法有时就用作求运输问题最优方案的(近似解)4.运输问题最优性检验通常有(闭回路法、位势法)两种方法。
5.6.运输问题约束条件系数矩阵中,变量x ij 对应的系数列向量可表为(e e P j m i ij ++=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=0110 ) 7.运输问题中,在调运方案表中,称填写数字处为由数字的格,它对应运输问题解中的(基变量取值)。
8. 运输问题中,在调运方案表中,称不填数字处为空格,它对应解中的(非基变量)。
9.最小元素法求解时,当选定最小元素后,发现该元素的行和列的产量等于销量,此时,在产销平衡表上填一个数,运价表上就要同时划去一行或一列,为了保持调运方案中的有数字格保持m+n-1个,就要在同时划去的该行或该列的任一空格位置补填一个(0 )。
10.运输问题中的闭回路是指调运方案中由(一个空格)和若干个有数字格的水平和垂直连线包围成的封闭回路。
11. 运输问题中构建闭回路的目的是要计算解中各非基变量(对应空格)的( 检验数)。
12.位势法求任一空格检验数的公式为()(v u c j i ij ij +-=λ)13.用位势法的时候,如果表中出现有负的检验数时,对方案进行改进和调整的方法应用(闭回路法调整)。
14.在闭回路调整中,在需要减少运量的地方有两个以上相等的最小数,这样调整时原先空格处填上了这个最小数,而有两个以上最小数的地方成了空格,为了用表上作业法继续计算,就要把最小数的格之一变为空格,其余补(0).15.位势法计算的时候,首先设v1等于(1)16.表上作业法又称为(运输单纯形法)17.用位势法进行检验的时候,需要找出绝对值最大的(负检验数)用闭回路调整,得出新的调运方案。
18.实际计算运输问题的检验数的时候,(位势法)比较简便。
19.闭回路法进行检验的方法是令某非基本量取值为( 1),通过变化原基变量的值找到一个新的可行解,将其同原来的基可行解目标函数值的变化比较。
20.在用闭回路法进行方案调整的时候,要对运量作(最大可能的调整)。
21.构建闭回路的目的是要计算解中(各非基变量)的检验数。
22. 构建闭回路的目的是要计算解中对应空格的(检验数)。
23.任意非基变量均可表示为基向量的(唯一线性组合)。
24.三、判断1.表上作业法实质上就是求解运输问题的单纯形法。
(正确)2.当所有产地产量和销地的销量均为整数值时,运输问题的最优解也为整数值。
(正确)3.运输问题是一种特殊的线性规划问题模型,因而求解结果也可能出现下列四种情况之一:有唯一最优解,有无穷多最优解,无界解,无可行解。
(不正确)4.在运输问题中,只要任意给出一组含(m+n-1)个非零的{x ij },且满足a x i n j ij =∑=1,b x j m i ij =∑=1,就可以作为一个初始基可行解。
(不正确)5.运输问题就是线性规划问题。
(正确)6.运输问题一定有可行解。
(正确)。
7.运输问题不可以用单纯形法进行计算。
(不正确)8.表上作业法在计算运输问题时,比单纯形法可节约计算的时候和费用。
(正确)9. 运输问题求初始基可行解的方法为最小元素法,即从单位运价表中最小的运价处开始确定供销关系,依次类推,一直到给出全部方案为止。
(正确)10. 运输问题求初始基可行解用最小元素法时,如果遇到相同的运价时,应该按照运的多的优先进行运输。
(不正确)11. 运输问题求初始基可行解用最小元素法时,如果遇到相同的运价时,应该任选其一。
(正确)12. 最小元素法求解时,当选定最小元素后,发现该元素的行和列的产量等于销量,此时,在产销平衡表上填一个数,此时运价表上就要同时划去一行或一列.(不正确)13.最小元素法为求运输问题的最优方案的近似解。
(不正确)14.运输问题中,用位势法进行检验的时候,用到的最初的计算表为最小元素作出的初始方案表。
(不正确)15. 运输问题中,用位势法进行检验的时候,用到的最初的计算表为最小元素作出的初始方案表中有运量的格写入对应的运价形成的表。
(正确)16.具有中间转运站的问题,可以写出扩大运输问题的产销平衡表与单位运价表,可以应用表上作业法求解。
(正确)17.运输问题中,闭回路法和位势法的作用是相同的。
(正确)18.伏格尔法是运输问题求检验数的方法。
(不正确)19.位势法是求运输问题初始基可行解的方法。
(不正确)20.在进行运输问题的检验和调整时,都需要用到闭回路法。
(正确)21.用最小元素法给定初始方案只从局部观点考虑就近供应,可能造成总体的不合理。
(正确)22.一般当产销地的数量不多时,Vogel法给出的初始方案有时就是最优方案。
(正确)四.名词解释1.表上作业法:根据运输问题数学模型结构上具有的特征,在单纯形法的基础上,逐渐创造出一种专门用来求解运输问题线性规划模型的运输单纯形法。
在我国,这种方法习惯上称为表上作业法2.运输问题中的闭回路:是指调运方案中由一个空格和若干个有数字格的水平和垂直连线包围成的封闭回路。
3.产销平衡问题:假设A1,A2,....,A m表示某物资的m个产地,B1,B2,....,B n 表示某物资的n个销地;s i表示产地A i的产量;d j表示销地B j的销量;C ij表示把物资从产地A i运往销地B j的单位运价。
如果s1+s2+...+s m=d1+d2+...+d n, 则称该运输问题为产销平衡问题。
四、简答1. 写出用伏格尔法求运输问题最优方案近似解的步骤。
答:Vogel 法的步骤是从运价表上分别找出每行与每列的最小的两个元素之差,再从差值最大的行或列中找出最小运价确定供需关系和供应数量。
当产地或销地中有一方数量上供应完毕或得到满足时,划去运价表中对应的行或列,再重复上述步骤。
一般当产销地的数量不多时,Vogel 法给出的初始方案有时就是最优方案,所以Vogel 就用作求运输问题最优方案的近似解。
2.写出在运输问题中应用表上作业方法的步骤答:第一步,用最小元素法或Vogel 给出运输问题的基开行解。
第二步,用闭回路法进行最优性检验判别该解的目标函数值是否最优。
第三步,如果检验数表中所有数字大于等于零,表明对调运方案作出任何改变将导致运费不会减少,即给定的方案是最优方案。
第四步,如果检验数为负值,那就从检验数为负值的格子出发,作一条除该空格外其余顶点均为有数字格组成的闭回路,在这条闭回路上,按上面讲的方法对运量作最大可能的调整。
第五步,再对调整过的方案,再用闭回路法进行最优性检验,重复以上步骤,直到检验数为正为止,所得的方案为最优解。
3. 写出运输问题在产销平衡的条件下,使总的运费支出最小的数学表达式答:如果用 x ij 代表从第 i 个产地调运给第 j 个销地的物资的单位数量,那么在产销平衡的条件下,使总运费支出最小,其数学模型如下:()()⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧≥=====∑∑∑∑====0,,1 ,,1 min 1111ij m i j ij i n j ij m i n j ij ij x n j b x m i a x x c z4.如何把一个产销不平衡的运输问题(含产大于销和销大于产)转化为产销平衡的运输问题。
答:当产大于销时,只要增加一个假想的销地j=n+1(实际上是库存),该销地总需要量为(∑∑==-n j j m i i b a 11),而在单位运价表中从各产地到假想销地的单位运价为0,就转化成一个产销平衡的运输问题。
类似地,当销大于产时,可以在产销平衡表中增加一个假想的产地i=m+1,该地产量为(∑∑==-mi i n j j a b 11),单位运价表上令从该假想产地到各销地的运价为0,同样可以转化为一个产销平衡的运输问题。
5.写出运输问题数学模型的约束条件的系数矩阵和其中变量x ij 的系数列向量p ij 的表达式。
6.一般线性规划问题应具备什么特征才可以转化并列出运输问题的数学模型,并从而用表上作业法求解。
7.运输问题中,运用闭回路法进行调整的方法。
答:从检验数为负值的格出发(当有两个以上负检验数时,从绝对值最大的负检验数格出发),作一条除该空格外其余顶点均为有数字格组成的闭回路。
在这条闭回路上,按上面讲的方法对运量作最大可能有的调整。
8.运输问题的数学模型的系数矩阵的特点:(1)约束条件的系数矩阵的元素只有两个:0、1。
(2)元素 x ij 对应于每一个变量在前m 个约束方程中(第i 个方程中)出现一次,在后n 个约束方程中(第m+j 个方程中)也出现一次。
(3)产销平衡问题为等式约束。
(4)产销平衡问题中各产地产量之和与各销售地点的销量之和相等。
9.运输问题的求解思路是什么?答:同单纯形法类似,用表上作业法求解运输问题时,首先给出一个初始方案,一般来讲,这个方案不会是最好的,因此需要给出一个判别准则,并对初始方案进行调整、改进,一直到求得最优方案为止。