B1, B2, B3, ... , Bn,
подавших заявки соответственно на b1, b2, b3, ... , bn единиц товара (груза).
Предполагается, что сумма всех заявок равна сумме всех запасов:
m |
|
n |
ai |
b j . |
|
i |
1 |
j 1 |
Известна сто мость Cij перевозки единицы товара от каждого
пункта отправлен я Ai до каждого пункта назначения Bj. |
|
количество |
|
Требуется состав ть такой план перевозок, при котором все |
|
Сзаявки были бы выполнены |
при этом общая стоимость всех |
перевозок была ы минимальна. При такой постановке задачи |
|
показателем эффект вности плана перевозок является стоимость. |
|
бА |
|
Постав м эту задачу как задачу линейного программирования. |
|
Обознач м хi – |
груза, отправляемого из i-го пункта |
отправлен я Аi в j-й пункт назначения Вj (i=1,2,3,...,m; j=1,2,3,...,n). Неотр цательные переменные х11, х12,..., хmn должны удовлетворять следующим условиям:
1. Суммарное количество груза, направляемое из каждого пункта отправления во все пункты назначения, должно быть равно запасу груза в данном пункте.
всех пунктов отправления, должно быть равно заявке, поданной данным пунктом.
Суммарная стоимость всех перевозок, т.е. сумма величин хij, умноженных на соответствующие стоимости Сij , должна быть
2.Суммарное количество грузаД, доставляемое в каждый пункт изо
минимальной: |
m |
n |
И |
|
|||
|
|
||
S |
|
Cij xij |
min . |
|
i 1 |
j 1 |
|
Все эти условия удобнее записать в так называемую транспортную таблицу. В ней указываются:
-пункты отправления и назначения; -запасы, имеющиеся в пунктах отправления; -заявки, поданные пунктами назначения;
-стоимости перевозок из каждого пункта отправления в каждый пункт назначения.
31
Стоимости перевозок помещены в правом верхнем углу ячейки, с тем чтобы в самой ячейке при составлении плана помещать перевозки xij.
Решение транспортной задачи начинается с нахождения опорного плана.
План называется опорным, если в нем отличны от нуля не более r=m+n–1 базисных перевозок хij, а остальные перевозки равны нулю (m – кол чество строк транспортной таблицы; n – количество
столбцов). Построен е опорного плана методом нахождения |
||
минимального |
элемента заключается в нахождении наименьшего |
|
(минимального) элемента, т.е. наименьшей стоимости в транспортной |
||
С |
||
таблице, |
туда назначается наибольшая поставка. Из оставшихся |
|
элементов опять вы рается наименьший и т.д. |
||
Потенц ал – это система чисел, присвоенных каждой строке и |
||
каждому |
|
транспортной таблицы. Потенциал такой-то строки |
такого- |
|
ца – это число у этой строки или этого столбца. |
или |
||
Суть метода потенц алов – в специальном подходе при назначении |
||
этих ч сел – потенц алов. |
||
столбцу
Обозначим ui –Апотенциалы столбцов, а vj – потенциалы строк транспортной та лицы. Тогда сумма потенциалов в базисных клетках должна быть равна стоимости перевозок (условие 1), а для свободных клеток эта сумма должна ыть меньше или равна стоимости
перевозок (условие 2):
ui |
v j |
Cij ( ); |
||||
|
|
|
|
|
|
|
u |
i |
v |
j |
C |
ij |
(2). |
|
|
|
|
|||
По условию (1) назначаются потенциалы, а по условию (2) |
||||||
проверяется оптимальность плана. |
|
Подробно рассмотрены методы |
||||
оптимизация опорного плана в работе [4]. |
И |
|||||
В ряде случаев задачи |
|
линейногоДпрограммирования могут |
||||
иметь несколько оптимальных планов и требуется дополнительный анализ для выбора одного из них на основе каких-либо критериев [6].
Один из видов распределительных задач связан с отысканием оптимальной последовательности строительства объектов. меется п объектов, фронт работы на которых открыт. На каждом из объектов требуется выполнить вначале земляные работы, а затем устроить дорожную одежду. Известно время, требуемое на выполнение этих работ. Предполагается, что имеется возможность начать работы с любого объекта. Будем полагать, что расстояние между объектами невелико и затраты времени на пepeмещение малы по сравнению с временем работы и потому могут не учитываться. В теории
32
распределительных задач доказывается, что общее число возможных последовательностей строительства объектов равно числу перестановок из п по одному, т.е. n! Алгоритм, разработанный
Фладом, |
позволяет |
быстро |
находить |
оптимальную |
последовательность. Порядок его реализации следующий: |
||||
1. Находится объект с минимальным временем paбoт timin (время |
||||
С |
|
Timin (время на постройку |
||
на выполнение земляных работ) или |
||||
дорожной одежды). Если минимальное время относится к |
||||
завершающей работе – постройке дорожной одежды, то этот объект |
||||
ставится на последнее место по земляным работам. Нетрудно понять |
||||
и смысл такого действия: после завершения на объекте земляных работ работы по устройству дорожной одежды будут закончены в кратчайш й срок ( меет место как бы минимальный период свертыван я работ).
2. |
Отыск ваются следующие timin или Timin. Ставится на первое |
||
место |
по земляным ра отам |
объект, характеризующийся |
|
|
временем развертывания работ. |
||
минимальным |
|
|
|
3. |
Продолжая действовать таким же образом, отыскивается |
||
оптимальная последовательность о |
|
. |
|
|
3.1.3. Транспортная задача в сетевой постановке |
||
|
бъектов |
|
|
|
А |
||
Условия задачи задаются в виде схемы, на которой изображаются поставщики, потребителиДи связывающие их дороги. Указываются величины запасов груза и потребности в нем, а также стоимости перевозок. Пункты расположения поставщиков и потребителей изображаются кружками (называются вершинами сети). Запасы груза в кружках записываются положительными числами, а
1.Все запасы должны быть распределеныИ, потребности удовлетворены.
2.К каждой вершине должна подходить или выходить из неё хотя бы одна стрелка.
3.Общее количество стрелок должно быть на единицу меньше числа вершин.
4.Стрелки не должны образовывать замкнутый контур.
33
Опорный план проверяется на оптимальность методом потенциалов. Одной из вершин присваиваем произвольное значение (например, равное 10). Двигаясь по стрелкам, определяем потенциалы остальных вершин по правилу: если стрелка выходит из вершины, то к потенциалу этой вершины прибавляется показатель стоимости Сij, если направление стрелки противоположно, то вычитается Сij.
После вычисления потенциалов находятся характеристики ребер без стрелок по прав лу: из большего значения потенциала вычитается меньшее значен е, а разность вычитается из показателя Сij,
Если |
|
|
|
|
|
|
||
отвечающего данному ребру. Если все ребра без стрелок имеют |
||||||||
неотрицательные значен я, то составленный план является оптимальным. |
||||||||
Снесколько ре ер имеют отрицательные характеристики, то |
||||||||
выбирается ребро |
с наименьшей |
характеристикой |
и |
к |
нему |
|||
|
образовавшегося |
|
|
|
|
|
||
подрисовывается новая стрелка. Новая стрелка направляется от |
||||||||
вершины |
с меньш м потенциалом к вершине |
с |
большим |
|||||
потенц алом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Для |
определен |
величины поставки |
рассматриваются |
все |
||||
поставки |
|
замкнутого |
контора, |
имеющего |
||||
|
А |
|
|
|
|
|||
направление, противоположное новой стрелке. |
Среди них находится |
|||||||
стрелка с наименьшей поставкой. Выбранная величина прибавляется |
||||||||
ко всем поставкам в стрелках, имеющих то же направление, и |
||||||||
вычитается из поставок в стрелках, имеющих противоположное |
||||||||
направление. Стрелка, на которой выбрана поставка, ликвидируется. |
||||||||
Определить значение целевой функции. |
|
|
|
|
|
|||
|
|
3.2. Контрольные задачи |
|
|
|
|
||
Задача 3.1. Оптимальное закрепление карьеров за участками |
||||||||
дорог. |
|
Д |
|
|||||
Имеется k карьеров. Объем каждого карьера известен и равен Vk |
||||||||
(k=1,2,…,k0). В районе строительства находится несколько |
||||||||
строящихся дорог j=1,2,…,j0. Каждая дорога разбивается по |
||||||||
километрам yj=1,2,…,y0. Известны затраты Sk |
на добычу 1м3 |
|||||||
материала в каждом карьере и затраты Ина транспортировку от |
||||||||
каждого |
карьера на |
каждый участок |
каждой |
дороги |
Туj. |
звестна |
||
потребность материала на каждом участке Vjу. Требуется построить такой план перевозок, при котором будет удовлетворена полностью потребность участков. Разработать оптимальный план поставок материалов на участки методом линейного программирования
34
(построить математическую модель). Выбрать задачу по варианту для самостоятельной работы. Задания выдаются из прил. 2. По исходным данным построить начальный план перевозок методом минимального элемента. По бюллетеню информационных материалов для строителей в зависимости от расстояния определить тариф на перевозку груза. Оптимизировать полученный план методом потенциалов. Получить значения целевой функции. Построить схему доставки щебня из промышленных карьеров или со складов в регион (на линейные участки).
делать вывод. Результаты расчетов проверить в ПП MODY.EXE. |
|||||
С |
Контрольные вопросы |
|
|||
1. |
Что означает |
|
«математическое программирование»? |
||
2. |
Каковы экономическая и математическая цели задач |
||||
математ ческого программирования? |
|
|
|||
понятие |
|
методы |
математического |
||
3. |
Как спользуются основные |
||||
программ рован я? |
|
|
|
|
|
4. |
Какую |
классификацию |
методов |
математического |
|
программирования вы знаете? |
|
|
|||
5. |
Какова экономическая интерпретация задач математического |
||||
программирования? |
|
|
|
|
|
6. |
Какие задачи и цели математического программирования вам |
||||
известны? |
|
|
|
|
|
7. |
бА |
|
|||
Каковы основные правила составления циклов? |
|||||
8. |
Каков основной смысл алгоритма Флада? |
|
|||
|
|
ЗАКЛЮЧЕНИЕ |
|
||
|
|
|
Д |
||
Для решения проблем, возникающих в строительном
производстве, существует множество научных методов. Некоторые из |
|
них изучаются в рамках курса «Методы решения научно-технических |
|
задач в строительстве». |
И |
Целью данного курса является формирование у студентов научного мышления для решения научно-технических задач, для выбора рационального решения в выполнении организационнотехнологических операций и привитие навыков использования математических методов к отысканию оптимальных решений в области строительства.
35