Метод минимального элемента

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

 

 

«Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет»

Факультет экономики и менеджмента

 

 

Курсовая работа

по курсу: «Математические методы в экономике»

Тема: «Транспортная задача»

 

Дата _____________

Подпись_____________

Оценка_____________

 

 

Выполнила студентка

Специализации 080500

Группа 1072/24 (заочн.отд)

Байкова В.Д.__________________

 

Преподаватель

Артеменко Е.С.________________

 

Санкт-Петербург

Содержание

 

 

1. Введение.

2. Постановка транспортной задачи и ее математическая модель.

3. Определение опорного плана транспортной задачи.

4. Пример транспортной задачи.

5. Список литературы.

Введение

Методы линейного программирования применяются для решения многих экстремальных задач, с которыми довольно часто приходится иметь дело в экономике. Решение таких задач сводится к нахождению крайних значений (максимума и минимума) некоторых функций переменных величин.

Линейное программирование основано на решении системы линейных уравнений (с преобразованием в уравнения и неравенства), когда зависимость между изучаемыми явлениями строго функциональна. Для него характерны математическое выражение переменных величин, определенный порядок, последовательность расчетов (алгоритм), логический анализ. Применять его можно только в тех случаях, когда изучаемые переменные величины и факторы имеют математическую определенность и количественную ограниченность, когда в результате известной последовательности расчетов происходит взаимозаменяемость факторов, когда логика в расчетах, математическая логика совмещаются с логически обоснованным пониманием сущности изучаемого явления.

С помощью этого метода в промышленном производстве, например, исчисляется оптимальная общая производительность машин, агрегатов, поточных линий (при заданном ассортименте продукции и иных заданных величинах), решается задача рационального раскроя материалов (с оптимальным выходом заготовок). В сельском хозяйстве он используется для определения минимальной стоимости кормовых рационов при заданном количестве кормов (по видам и содержащимся в них питательным веществам). Задача о смесях может найти применение и в литейном производстве (состав металлургической шихты). Этим же методом решаются транспортная задача, задача рационального прикрепления предприятий-потребителей к предприятиям-производителям.

Все экономические задачи, решаемые с применением линейного программирования, отличаются альтернативностью решения и определенными ограничивающими условиями. Решить такую задачу - значит выбрать из всех допустимо возможных (альтернативных) вариантов лучший, оптимальный. Важность и ценность использования в экономике метода линейного программирования состоят в том, что оптимальный вариант выбирается из весьма значительного количества альтернативных вариантов. При помощи других способов решать такие задачи практически невозможно.

Весьма типичной задачей, решаемой с помощью линейного программирования, является транспортная задача.

Транспортная задача (transportation problem) - одна из наиболее распространенных задач математического программирования (обычно - линейного). В общем виде ее можно представить так: требуется найти такой план доставки грузов от поставщиков к потребителям, чтобы стоимость перевозки (или суммарная дальность, или объем транспортной работы в тонно-километрах) была наименьшей. Следовательно, дело сводится к наиболее рациональному прикреплению производителей к потребителям и наоборот.

 

2. Постановка транспортной задачи и ее математическая модель

 

Транспортная задача является частным типом задачи линейного программирования и формулируется следующим образом. Имеется m пунктов отправления (или пунктов производства) А_i., А_m, в которых сосредоточены запасы однородных продуктов в количестве a₁,..., а_m единиц.

Имеется n пунктов назначения (или пунктов потребления) В₁,..., В_m, потребность которых в указанных продуктах составляет b₁,..., b_n единиц. Известны также транспортные расходы С_ij, связанные с перевозкой единицы продукта из пункта A_i в пункт В_j, i 1,., m; j 1,., n. Предположим, что

т. е. общий объем производства равен общему объему потребления.

Требуется составить такой план перевозок (откуда, куда и сколько единиц продукта

везти), чтобы удовлетворить спрос всех пунктов потребления за счет реализации всего продукта, произведенного всеми пунктами производства, при минимальной общей стоимости всех перевозок.

Приведенная формулировка транспортной задачи называется замкнутой транспортной моделью. Формализуем эту задачу.

 

Пусть х_ij - количество единиц продукта, поставляемого из пункта А_i в пункт В_j. Подлежащие минимизации суммарные затраты на перевозку продуктов из всех пунктов производства во все пункты потребления выражаются формулой:

Суммарное количество продукта, направляемого из каждого пункта отправления во все пункты назначения, должно быть равно запасу продукта в данном пункте.

Формально это означает, что

, i 1,., m

Суммарное количество груза, доставляемого в каждый пункт назначения из всех пунктов отправления, должно быть равно потребности. Это условие полного удовлетворения спроса:

, j 1,., n

Объемы перевозок - неотрицательные числа, так как перевозки из пунктов потребления в пункты производства исключены:

x_ij 0, i 1,..., m; j 1,..., n

Транспортная задача сводится, таким образом, к минимизации суммарных затрат при выполнении условий полного удовлетворения спроса и равенства вывозимого количества продукта запасам его в пунктах отправления.

Определение 1.

Всякое неотрицательное решение системы линейных уравнений определяемое матрицей X=(x_ij)(i 1,., m; j 1,..., n),называется планом транспортной задачи.

 

, j 1,., n и , i 1,., m,

Определение 2.

План X*=(x*_ij)(i 1,., m; j 1,..., n), при котором функция принимает свое минимальное значение, называется оптимальным планом транспортной задачи.

 

 

Обычно исходные данные записываются в виде таблицы.

 

 

Очевидно, общее наличие груза у поставщиков равно , а общая потребность в грузе в пунктах назначения равна единице. Если общаяпотребность в грузе в пунктах назначения равна запасу груза в пунктах отправления, т.е.

,

то модель такой транспортной задачи называется закрытой.

 

В ряде случаев не требуется, чтобы весь произведенный продукт в каждом пункте производства был реализован. В таких случаях баланс производства и потребления может быть нарушен:

, i 1,..., m.

Введение этого условия приводит к открытой транспортной модели.

 

Теорема 1.

Любая транспортная задача, у которой суммарный объем запасов совпадает с суммарным объемом потребностей, имеет решение.

 

3. Определение опорного плана транспортной задачи

 

Для определения опорного плана существует несколько методов. Три из них - метод северно-западного угла, метод минимального элемента и метод Фогеля - рассмотрены ниже.

 

Метод минимального элемента

Суть метода заключается в том, что из всей таблицы стоимостей выбирают наименьшую и в клетку, которая ей соответствует, помещают меньшее из чисел и . Затем из рассмотрения

исключают либо строку, соответствующую поставщику, запасы которого полностью израсходованы, либо столбец, соответствующий потребителю, потребности которого полностью удовлетворены, либо и строку и столбец, если израсходованы запасы поставщика и удовлетворены потребности потребителя. Из оставшейся части таблицы стоимостей снова выбирают наименьшую стоимость, и процесс распределения запасов продолжают, пока все запасы не будут распределены, а потребности удовлетворены.

 

Метод Фогеля

При определении опорного плана транспортной задачи методом Фогеля находят разность по всем столбцам и по всем строкам между двумя записанными в них минимальными тарифами. Эти разности записывают в специально отведенных для этого строке и столбце в таблице условий задачи. Среди указанных разностей выбирают минимальную. В строке (или в столбце), которой

данная разность соответствует, определяют минимальная стоимость.

Если минимальная стоимость одинакова для нескольких клеток столбца (строки), то для заполнения выбирают ту клетку, которая расположена в столбце (строке), соответствующем наибольшей разности между двумя минимальными стоимостями, находящимися в данном столбце (строке).

 

Метод потенциалов

 

Метод потенциалов является модификацией симплекс-метода решения задачи линейного программирования применительно к транспортной задаче. Он позволяет, отправляясь от некоторого допустимого решения, получить оптимальное решение за конечное число итераций. Общая схема отдельной итерации такова. По допустимому решению каждому пункту задачи сопоставляется число, называемое его предварительным потенциалом. Пунктам Аi соответствуют числа ui, пунктам Bj - числа vj. Они выбираются таким образом, чтобы их разность на k-й

итерации была равна Сij - стоимости перевозки единицы продукции между пунктами Аi и Вj:

vj[k] – ui[k] Cij, i 1,..., m; j 1,., п.

Если разность предварительных потенциалов для каждой пары пунктов Аi, Вj не превосходит Сij, то полученный план перевозок является решением задачи. В противном случае указывается способ получения нового допустимого плана, связанного с меньшими транспортными издержками. За конечное число итераций находится оптимальный план задачи.

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: