运输问题与指派问题.ppt
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1、Excel在经济管理中的应用在经济管理中的应用第五讲第五讲 运输问题与指派问题运输问题与指派问题 5.1 运输问题(transportation problem)一、什么是运输问题一、什么是运输问题二、运输问题的分类二、运输问题的分类三、供需均衡运输问题的建模与求解三、供需均衡运输问题的建模与求解四、供需非均衡运输问题的建模与求解四、供需非均衡运输问题的建模与求解五、运输问题的应用一、什么是运输问题一、什么是运输问题在经济建设中,经常碰到大宗物资调运问题,在经济建设中,经常碰到大宗物资调运问题,如煤、钢铁、木材、粮食等等物资。在全国有如煤、钢铁、木材、粮食等等物资。在全国有若干若干生产基地生产
2、基地,根据已有的交通网,应如何制,根据已有的交通网,应如何制定调运方案,将这些物资运到定调运方案,将这些物资运到各消费地点各消费地点,而,而总费用最小总费用最小。例例 :设有三个化肥厂供应四个地区的农用化肥,:设有三个化肥厂供应四个地区的农用化肥,假定等量的化肥在这些地区使用效果相同。各化假定等量的化肥在这些地区使用效果相同。各化肥厂年产量,各地区年需要量及从各化肥厂到各肥厂年产量,各地区年需要量及从各化肥厂到各地区运送单位化肥的运价如表所示,试求出总的地区运送单位化肥的运价如表所示,试求出总的运费最节省的化肥调拨方案。运费最节省的化肥调拨方案。需求地区需求地区化肥厂化肥厂地区地区1 1 地区
3、地区2 2 地区地区3 3地区地区4 4产量产量(万吨)(万吨)厂厂1 116161313222217175050厂厂2 214141313191915156060厂厂3 319192020232310105050需求量需求量(万吨)(万吨)5050707030301010运价:万元运价:万元/万吨万吨1.1.供应节点供应节点:运输的起点,像生产厂商,提供的:运输的起点,像生产厂商,提供的产品数量是有限的。产品数量是有限的。2.2.需求节点:需求节点:运输的终点或目的地,像销售地点运输的终点或目的地,像销售地点或用户所在地,需求量是一个特定的值。或用户所在地,需求量是一个特定的值。3.3.假设
4、:假设:产品不能从一个供应节点运输到另一个产品不能从一个供应节点运输到另一个供应节点,也不能从一个需求节点运输到另一供应节点,也不能从一个需求节点运输到另一个需求节点,只能从供应节点运至需求节点。个需求节点,只能从供应节点运至需求节点。4.4.运输问题:运输问题:在满足供应节点的供应量约束和在满足供应节点的供应量约束和需求节点的需求量约束的条件下,为了使运输需求节点的需求量约束的条件下,为了使运输成本最低,如何安排运输。成本最低,如何安排运输。二、运输问题的分类1 1、供需均衡的运输问题、供需均衡的运输问题 所有供应点的供应量之和等于所有需求点所有供应点的供应量之和等于所有需求点 的的 需求量
5、之和的运输问题。需求量之和的运输问题。2 2、供需非均衡的运输问题、供需非均衡的运输问题 所有供应点的供应量之和不等于所有需求点所有供应点的供应量之和不等于所有需求点 的需求量之和的运输问题。的需求量之和的运输问题。需求地区需求地区化肥厂化肥厂地区地区1 1 地区地区2 2 地区地区3 3地区地区4 4产量产量(万吨)(万吨)厂厂1 116161313222217175050厂厂2 214141313191915156060厂厂3 319192020232310105050需求量需求量(万吨)(万吨)5050707030301010运价:万元运价:万元/万吨万吨 需求地区需求地区化肥厂化肥厂地
6、区地区1 1 地区地区2 2 地区地区3 3地区地区4 4产量产量(万吨)(万吨)厂厂1 116161313222217175050厂厂2 214141313191915158080厂厂3 319192020232310105050需求量需求量(万吨)(万吨)5050707030301010运价:万元运价:万元/万吨万吨 需求地区需求地区化肥厂化肥厂地区地区1 1 地区地区2 2 地区地区3 3地区地区4 4产量产量(万吨)(万吨)厂厂1 116161313222217175050厂厂2 214141313191915156060厂厂3 319192020232310105050需求量需求量(
7、万吨)(万吨)6060707030301010运价:万元运价:万元/万吨万吨三、供需均衡运输问题的建模与求解已知有已知有mm个生产地点个生产地点A Ai i,i=1,2,i=1,2,m,m,可供应可供应某种物资,其供应量分别是某种物资,其供应量分别是a ai i ,i=1,2,i=1,2,m,m,有有n n个销地个销地B Bj j ,j=1,2,j=1,2,n,n,其需要量分别为其需要量分别为b bj j,j=1,2,j=1,2,n,n,从从A Ai i 到到 B Bj j 运输单位物资的运费为运输单位物资的运费为c cij ij (单价)单价),可用一个表格来表示出来。可用一个表格来表示出来
8、。销地销地产地产地 B B1 1 B B2 2 B Bn n产量产量A A1 1A A2 2 A Amm c c11 11 c c12 12 c c1n1n c c21 21 c c22 22 c c2n2n c cm1 m1 c cm2 m2 c cmnmna a1 1a a2 2a amm销量销量 b b1 1 b b2 2 b bn n成本表对于产销平衡的运输问题,有下面的关系式:对于产销平衡的运输问题,有下面的关系式:n n mm bj =aij=1 i=1j=1 i=1 销地销地产地产地 B B1 1 B B2 2 B Bn n产量产量A A1 1A A2 2 A Amm x x11
9、 11 x x12 12 x x1n1n x x21 21 x x22 22 x x2n2n x xm1 m1 x xm2 m2 x xmnmna a1 1a a2 2a amm销量销量 b b1 1 b b2 2 b bn n运量分配表用用x xij ij表示从表示从A Ai i 到到B Bj j 的的运量,在产销平衡的条件下,要运量,在产销平衡的条件下,要求得总运费最小的调运方案,可求解以下数学模型:求得总运费最小的调运方案,可求解以下数学模型:m nm nMin Min z =cij xij i=1 j=1 i=1 j=1s.t.mm xij =bj ,j=1j=1,2 2,n n i=
10、1 i=1 n n xij =ai ,i=1i=1,2 2,mm j=1 j=1 xij0 在这个数学模型中,包含有在这个数学模型中,包含有m m n n个变量,有个变量,有(m+nm+n)个约束方程,约束条件中变量的系数个约束方程,约束条件中变量的系数比较特殊,不是比较特殊,不是1 1就是就是0 0。例例 5.2.1 5.2.1 海华设备厂均衡运输问题海华设备厂均衡运输问题 海华设备厂下设三个位于不同地点的分厂海华设备厂下设三个位于不同地点的分厂A A、B B、C C,该三个分厂生产同一种设备,设每该三个分厂生产同一种设备,设每月的生产能力分别为月的生产能力分别为2020台、台、3030台和
11、台和4040台。海华台。海华设备厂有四个固定用户,该四个用户下月的设设备厂有四个固定用户,该四个用户下月的设备需求量分别为备需求量分别为2020台、台、1515台、台、2323台和台和3232台。设台。设各分厂的生产成本相同,从各分厂至各用户的各分厂的生产成本相同,从各分厂至各用户的单位设备运输成本如表单位设备运输成本如表4.2.14.2.1所示,所示,表表5.2.1 5.2.1 海华设备厂运输成本表海华设备厂运输成本表分厂分厂名称名称运输成本(元运输成本(元/台)台)月生月生产能产能力力(台)(台)用户用户1 1用户用户2 2用户用户3 3用户用户4 4分厂分厂A A707040408080
12、60602020分厂分厂B B707010010011011050503030分厂分厂C C8080707013013040404040下月设下月设备需求备需求量(台)量(台)20201515232332329090而且各分厂本月末的设备库存量为零。问该厂应而且各分厂本月末的设备库存量为零。问该厂应如何安排下月的生产与运输,才能在满足四个用如何安排下月的生产与运输,才能在满足四个用户需求的前提下,使总运输成本最低。户需求的前提下,使总运输成本最低。解:可用一个网络图来描述解:可用一个网络图来描述A AB BC C4 43 32 21 170704040808060607070100100110
13、11050508080707013013040402020303040402020151523233232总供应量总供应量=20+30+40=90=20+30+40=90(台),(台),总需求量总需求量=20+15+23+32=90=20+15+23+32=90(台),(台),供应量之和等于需求量之和,供需均衡。供应量之和等于需求量之和,供需均衡。决策变量是下月各分厂为各用户生产与运输决策变量是下月各分厂为各用户生产与运输的设备数量。可设:的设备数量。可设:分厂分厂A A下月为四个用户生产和运输的设备数量下月为四个用户生产和运输的设备数量分别为分别为A A1 1,A A2 2 ,A A3 3
14、,A A4 4 (台);台);分厂分厂B B下月为四个用户生产和运输的设备数量分下月为四个用户生产和运输的设备数量分别为别为B B 1 1,B B 2 2 ,B B 3 3 ,B B 4 4 (台);台);分厂分厂C C下月为四个用户生产和运输的设备数量分下月为四个用户生产和运输的设备数量分别为别为C C 1 1,C C 2 2 ,C C 3 3 ,C C 4 4 (台)。台)。目标函数是总运输成本最小化,目标函数是总运输成本最小化,总运输成本总运输成本=70A=70A1 1+40 A+40 A2 2+80 A+80 A3 3 60 A 60 A4 4+70B 70B1 1+100 B+100
15、 B 2 2+110 B +110 B 3 3+50 B +50 B 4 4+80C +80C 1 1+70 C+70 C 2 2 +130 C +130 C 3 3+40 C +40 C 4 4 约束条件有两部分,第一部分是需求约束,各约束条件有两部分,第一部分是需求约束,各用户从各分厂收到的设备总数不得少于它们的用户从各分厂收到的设备总数不得少于它们的需求量:需求量:A A1 1+B+B1 1+C+C1 1=20=20A A2 2+B+B2 2+C+C2 2=15=15A A3 3+B+B3 3+C+C3 3=23=23A A4 4+B+B4 4+C+C4 4=32=32第二部分是生产能力
16、约束,各分厂生产和运输的第二部分是生产能力约束,各分厂生产和运输的设备总数不得超过其生产能力:设备总数不得超过其生产能力:A A1 1+A+A2 2+A+A3 3+A+A4 4=20=20B B 1 1+B+B 2 2+B +B 3 3+B +B 4 4=30=30C C 1 1+C+C 2 2+C +C 3 3+C +C 4 4=40=40最后,还有非负约束:最后,还有非负约束:A A1 1,A A2 2 ,A A3 3 ,A A4 4 ,B B 1 1,B B 2 2 ,B B 3 3 ,B B 4 4 ,C C 1 1,C C 2 2 ,C C 3 3,C C 4 4 0线性规划模型为:
17、线性规划模型为:Min 70AMin 70A1 1+40 A+40 A2 2+80 A+80 A3 3 60 A 60 A4 4+70B+70B1 1+100 B+100 B 2 2+110 +110 B B 3 3+50 B +50 B 4 4+80C +80C 1 1+70 C+70 C 2 2+130 C +130 C 3 3+40 C +40 C 4 4 s.t.As.t.A1 1+B+B1 1+C+C1 1=20=20 A A2 2+B+B2 2+C+C2 2=15=15 A A3 3+B+B3 3+C+C3 3=23=23 A A4 4+B+B4 4+C+C4 4=32=32A A
18、1 1+A+A2 2+A+A3 3+A+A4 4=20=20B B 1 1+B+B 2 2+B +B 3 3+B +B 4 4=30=30C C 1 1+C+C 2 2+C +C 3 3+C +C 4 4=40=40A A1 1,A A2 2 ,A A3 3 ,A A4 4 ,B B 1 1,B B 2 2 ,B B 3 3 ,B B 4 4 ,C C 1 1,C C 2 2 ,C C 3 3,C C 4 4 0四、供需非均衡运输问题的建模与求解1 1、当供给大于需求时,即、当供给大于需求时,即 n n mm bj aij=1 i=1j=1 i=1 销地销地产地产地 B B1 1 B B2 2
19、 B Bn n产量产量A A1 1A A2 2 A Amm c c11 11 c c12 12 c c1n1n c c21 21 c c22 22 c c2n2n c cm1 m1 c cm2 m2 c cmnmna a1 1a a2 2a amm销量销量 b b1 1 b b2 2 b bn n成本表成本表 销地销地产地产地 B B1 1 B B2 2 B Bn n产量产量A A1 1A A2 2 A Amm x x11 11 x x12 12 x x1n1n x x21 21 x x22 22 x x2n2n x xm1 m1 x xm2 m2 x xmnmna a1 1a a2 2a a
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