数学规划模型学习教案.pptx
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1、数学数学(shxu)规划模型规划模型第一页,共45页。4.2自来水输送自来水输送(shsn)与与货机装运货机装运生产、生活物资从若干供应点运送到一些需求生产、生活物资从若干供应点运送到一些需求(xqi)点,点,怎样安排输送方案使运费最小,或利润最大;怎样安排输送方案使运费最小,或利润最大;运输运输(ynsh)问题问题各种类型的货物装箱,由于受体积、重量等限制,如各种类型的货物装箱,由于受体积、重量等限制,如何搭配装载,使获利最高,或装箱数量最少。何搭配装载,使获利最高,或装箱数量最少。第1页/共45页第二页,共45页。其他费用其他费用:450:450元元/千吨千吨(qin dn)(qin dn
2、)应如何分配水库供水量,公司才能应如何分配水库供水量,公司才能(cinng)(cinng)获利最多?获利最多?若水库若水库(shuk)(shuk)供水量都提高一倍,公司利润可增加到多供水量都提高一倍,公司利润可增加到多少?少?元元/千吨千吨甲甲乙乙丙丙丁丁A160130220170B140130190150C190200230/引水管理费引水管理费例例例例1 1 自来水输送自来水输送自来水输送自来水输送收入:收入:900元元/千吨千吨支出支出A:50B:60C:50甲:甲:30;+50乙:乙:70;+70丙:丙:10;+20丁:丁:10;+40水水库库供供水水量量(千千吨吨)小小区区基基本本用
3、用水水量量(千千吨吨)小小区区额额外外用用水水量量(千千吨吨)(以天计)(以天计)第2页/共45页第三页,共45页。总供水量:总供水量:160确定送水方案确定送水方案(fngn)使利使利润最大润最大问题问题(wnt)分分析析A:50B:60C:50甲:甲:30;+50乙:乙:70;+70丙:丙:10;+20丁:丁:10;+40总需求量总需求量(300)每个水库每个水库(shuk)(shuk)最大供水量都提高最大供水量都提高一倍一倍利润利润=收入收入(900)其它费用其它费用(fiyong)(450)引引水管理费水管理费利润利润(元元/千吨千吨)甲甲乙乙丙丙丁丁A290320230280B310
4、320260300C260250220/供应供应限制限制B,C类似处类似处理理问题讨论问题讨论 确定送水方案确定送水方案使利润最大使利润最大需求约束可以不变需求约束可以不变第6页/共45页第七页,共45页。求解求解(qi(qi ji)ji)这类问题这类问题(wnt)一一般称为般称为“运输问题运输问题(wnt)”(TransportationProblem)总总利利润润(lrn)(lrn)8870088700(元)(元)A(100)B(120)C(100)甲甲(30;50)乙乙(70;70)丙丙(10;20)丁丁(10;40)4010050305030 Globaloptimalsolution
5、found.Objectivevalue:88700.00Totalsolveriterations:7VariableValueReducedCostX110.00000020.00000X12100.00000.000000X130.00000040.00000X140.00000020.00000X2130.000000.000000X2240.000000.000000X230.00000010.00000X2450.000000.000000X3150.000000.000000X320.00000020.00000X3330.000000.000000第7页/共45页第八页,共45
6、页。如何装运如何装运(zhungyn),使本次,使本次飞行获利最飞行获利最大?大?三个货舱三个货舱(hucng)最大载重最大载重(吨吨),最大容积最大容积(米米3)例例例例22货机货机货机货机(hu(huj)j)装运装运装运装运重量(吨)重量(吨)空间空间(米米3/吨)吨)利润(元利润(元/吨)吨)货物货物1184803100货物货物2156503800货物货物3235803500货物货物4123902850三个货舱中实际载重必须与其最大三个货舱中实际载重必须与其最大载载重成比例重成比例前仓:前仓:10;6800中仓:中仓:16;8700后仓:后仓:8;5300飞机平衡飞机平衡第8页/共45页
7、第九页,共45页。决策决策(ju(juc)c)变量变量 xij-第第i 种货物装入第种货物装入第j 个货舱个货舱(hucng)的重量的重量(吨)吨)i=1,2,3,4,j=1,2,3(分别代表前、中、后仓分别代表前、中、后仓)模型模型(mxng)(mxng)假设假设 每种货物可以分割到任意小;每种货物可以分割到任意小;货机装运货机装运每种货物可以在一个或多个货舱中任意分布;每种货物可以在一个或多个货舱中任意分布;多种货物可以混装,并保证不留空隙;多种货物可以混装,并保证不留空隙;模型建立模型建立 第9页/共45页第十页,共45页。货舱货舱(hucng)容积容积目标目标(mbi(mbio)o)函
8、函数数(利利润润)约束约束条件条件货机货机(hu(hu j)j)装运装运模型建立模型建立 货舱货舱重量重量 10;680016;87008;5300 xij-第第i 种货物装入第种货物装入第j 个货舱的重量个货舱的重量第10页/共45页第十一页,共45页。约束约束条件条件平衡平衡(pnghng)要要求求货物货物(huw)供应供应货机货机(hu j)(hu j)装运装运模型建立模型建立 10;680016;87008;5300 xij-第第i 种货物装入第种货物装入第j 个货舱的重量个货舱的重量第11页/共45页第十二页,共45页。Globaloptimalsolutionfound.Objec
9、tivevalue:121515.8VariableValueReducedCostX110.000000400.000000X120.00000057.894737X130.000000400.000000X2110.0000000.000000X220.000000239.473679X235.0000000.000000X310.0000000.000000X3212.9473690.000000X333.0000000.000000X410.000000650.000000X423.0526320.000000X430.000000650.000000货物货物(huw)2(huw)2:
10、前仓:前仓10,10,后仓后仓5 5;货物货物(huw)3:(huw)3:中仓中仓13,13,后仓后仓3 3;货物;货物(huw)4:(huw)4:中仓中仓3 3。货机货机(hu(hu j)j)装运装运模型模型(mxng)(mxng)求解求解 最大利润约最大利润约121516元元货物货物供应点供应点货舱货舱需求点需求点平衡要求平衡要求运输运输问题问题运输问题的扩展运输问题的扩展第12页/共45页第十三页,共45页。第13页/共45页第十四页,共45页。其他费用其他费用:450:450元元/千吨千吨(qin dn)(qin dn)应如何分配水库供水量,公司应如何分配水库供水量,公司(n s)(n
11、 s)才能获才能获利最多?利最多?若水库供水量都提高一倍,公司若水库供水量都提高一倍,公司(n s)(n s)利润可增加到利润可增加到多少?多少?元元/千吨千吨甲甲乙乙丙丙丁丁A160130220170B140130190150C190200230/引水管理费引水管理费例例例例1 1 自来水输送自来水输送自来水输送自来水输送收入:收入:900元元/千吨千吨支支出出A:50B:60C:50甲:甲:30;+50乙:乙:70;+70丙:丙:10;+20丁:丁:10;+40水水库库供供水水量量(千千吨吨)小小区区基基本本用用水水量量(千千吨吨)小小区区额额外外用用水水量量(千千吨吨)(以天计)(以天计
12、)第14页/共45页第十五页,共45页。总供水量:总供水量:160确定确定(qudng)送水方案使送水方案使利润最大利润最大问题问题(wnt)分分析析A:50B:60C:50甲:甲:30;+50乙:乙:70;+70丙:丙:10;+20丁:丁:10;+40总需求量总需求量(300)每个水库每个水库(shuk)(shuk)最大供水量都提高最大供水量都提高一倍一倍利润利润=收入收入(900)其它费用其它费用(fiyong)(450)引水引水管理费管理费利润利润(元元/千吨千吨)甲甲乙乙丙丙丁丁A290320230280B310320260300C260250220/供应供应限制限制B,C类似处理类似
13、处理问题讨论问题讨论 确定送水方案确定送水方案使利润最大使利润最大需求约束可以不变需求约束可以不变第18页/共45页第十九页,共45页。求解求解(qi(qi ji)ji)这类问题一般这类问题一般(ybn)称为称为“运运输问题输问题”(TransportationProblem)总总利利润润(lrn)(lrn)8870088700(元)(元)A(100)B(120)C(100)甲甲(30;50)乙乙(70;70)丙丙(10;20)丁丁(10;40)4010050305030 Globaloptimalsolutionfound.Objectivevalue:88700.00Totalsolver
14、iterations:7VariableValueReducedCostX110.00000020.00000X12100.00000.000000X130.00000040.00000X140.00000020.00000X2130.000000.000000X2240.000000.000000X230.00000010.00000X2450.000000.000000X3150.000000.000000X320.00000020.00000X3330.000000.000000第19页/共45页第二十页,共45页。如何如何(rh)装运,使本装运,使本次飞行获利次飞行获利最大?最大?三个
15、货舱最大载重三个货舱最大载重(zizhng)(吨吨),最大容积最大容积(米米3)例例例例22货机货机货机货机(hu(huj)j)装运装运装运装运重量(吨)重量(吨)空间空间(米米3/吨)吨)利润(元利润(元/吨)吨)货物货物1184803100货物货物2156503800货物货物3235803500货物货物4123902850三个货舱中实际载重必须与其最大三个货舱中实际载重必须与其最大载载重成比例重成比例前仓:前仓:10;6800中仓:中仓:16;8700后仓:后仓:8;5300飞机平衡飞机平衡第20页/共45页第二十一页,共45页。决策决策(ju(juc)c)变量变量 xij-第第i 种货物
16、种货物(huw)装入第装入第j 个货舱的重个货舱的重量量(吨)吨)i=1,2,3,4,j=1,2,3(分别代表前、中、后仓分别代表前、中、后仓)模型模型(mxng)(mxng)假设假设 每种货物可以分割到任意小;每种货物可以分割到任意小;货机装运货机装运每种货物可以在一个或多个货舱中任意分布;每种货物可以在一个或多个货舱中任意分布;多种货物可以混装,并保证不留空隙;多种货物可以混装,并保证不留空隙;模型建立模型建立 第21页/共45页第二十二页,共45页。货舱货舱(hucng)容积容积目标目标(mbi(mbio)o)函数函数(利润利润)约束约束条件条件货机货机(hu(hu j)j)装运装运模型
17、建立模型建立 货舱货舱重量重量 10;680016;87008;5300 xij-第第i 种货物装入第种货物装入第j 个货舱的重量个货舱的重量第22页/共45页第二十三页,共45页。约束约束条件条件平衡平衡(pnghng)要求要求货物货物(huw)供应供应货机货机(hu(hu j)j)装运装运模型建立模型建立 10;680016;87008;5300 xij-第第i 种货物装入第种货物装入第j 个货舱的重量个货舱的重量第23页/共45页第二十四页,共45页。Globaloptimalsolutionfound.Objectivevalue:121515.8VariableValueReduce
18、dCostX110.000000400.000000X120.00000057.894737X130.000000400.000000X2110.0000000.000000X220.000000239.473679X235.0000000.000000X310.0000000.000000X3212.9473690.000000X333.0000000.000000X410.000000650.000000X423.0526320.000000X430.000000650.000000货物货物(huw)2(huw)2:前仓:前仓10,10,后后仓仓5 5;货物货物(huw)3:(huw)3:
19、中仓中仓13,13,后仓后仓3 3;货物;货物(huw)4:(huw)4:中仓中仓3 3。货机货机(hu j)(hu j)装运装运模型模型(mxng)(mxng)求解求解 最大利润约最大利润约121516元元货物货物供应点供应点货舱货舱需求点需求点平衡要求平衡要求运输运输问题问题运输问题的扩展运输问题的扩展第24页/共45页第二十五页,共45页。4.3汽车生产与原油汽车生产与原油(yunyu)采购采购整数整数(zhngsh)规划规划第25页/共45页第二十六页,共45页。设每月生产设每月生产(shngchn)(shngchn)小、小、中、大型汽车的数量分别中、大型汽车的数量分别为为x1,x2,
20、x3x1,x2,x3例例1 1 汽车厂生产汽车厂生产(shngchn)(shngchn)计划计划 模型模型(mxng)(mxng)建立建立 小型小型中型中型大型大型现有现有量量钢材钢材1.535600时间时间28025040060000利润利润234线性线性规划规划模型模型(LP)第26页/共45页第二十七页,共45页。模型模型(mx(mxng)ng)求求解解 3)模型中增加条件模型中增加条件(tiojin):x1,x2,x3均为整数,重新求解。均为整数,重新求解。Globaloptimalsolutionfound.Objectivevalue:632.2581VariableValueRe
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