48797 (Решение задач моделирования и оптимизации с помощью программ Excel и Mathcad), страница 5

Отчет:

2. Нахождение оптимального решения в системе Mathcad.

Введем обозначения:

Суда первого типа – s.

Суда второго типа – n.

Прибыль от реализации всей продукции – P.

Mathcad получил результат:

Судов первого типа – 4 штуки, судов второго типа – 2 штуки.

Прибыль составляет 140000000 руб. Совпадает с результатом решения оптимизатора Excel.

Построение таблицы полученных решений.

Вывод:

Наибольшая прибыль от реализации продукции получается при решении с помощью программы оптимизатора в Excel и в системе Mathcad.

Анализ оптимального плана и решение менеджера.

Оптимальными планами являются решения, полученные с помощью программ Excel и Mathcad, которые получили одинаковый результат:

Судна первого типа – 4 штуки, судов второго типа – 2 штуки. Прибыль будет составлять 140000000 руб.

При нахождении оптимального плана пассажировместимость остается прежней, равной 10000 человек. Для дальнейшего увеличения прибыли целесообразно увеличить пассажировместимость. Также остается неиспользованными 4600 тонн горючего и не задействованными 400 человек экипажа. В результате заморожены оборотные средства, оборотный капитал, увеличиваются расходы по хранению горючего на складе и не занятости экипажа, теряется прибыль. Завоз горючего можно сократить, а незанятое количество экипажа уволить.

Задача №3 (билет №59 ТВ).

Транспортная задача.

Определение проблемы: В современных условиях большие транспортные расходы связаны:

- с простоями в ожидании погрузочно-разгрузочных работ;

- с нерациональными перевозками;

- с затратами на бензин;

- с порожними пробегами и т. д.

В связи с этим необходимо решать задачи оптимального планирования перевозок грузов из пунктов отправления в пункты назначения.

Оптимизировать план перевозок груза можно по какому-либо экономическому показателю:

- финансовые затраты на перевозку грузов;

- время, затрачиваемое на перевозку.

Для решения таких задач в линейном программировании разработаны следующие методы:

- Симплекс-метод;

- Метод потенциалов;

- Венгерский метод.

Постановка транспортной задачи: В общем случае заключается в том, что нужно доставить необходимое количество ресурсов от разных поставщиков к разным потребителям. При этом:

- затраты на транспортировку ресурсов должны быть минимальными;

- возможности поставщиков ограничены;

- нужно полностью выполнить заявки каждого потребителя.

Построение экономико-математической модели задачи:

1. Имеются m пунктов отправления (поставщиков грузов),

А₁, А₂, А₃ …А_i, …А_m

на которых сосредоточены запасы како-либо груза в объемах соответственно:

а₁, а₂, а₃ …а_i, …а_m

где величина а_i – максимально возможное количество груза в i пункте отправления. Тогда суммарный запас груза у всех поставщиков составляет:

2. Имеются n пунктов назначения,

B₁, B₂, B₃ …B_j, …B_n

которые подали заявки на поставку грузов в объемах соответственно:

b₁, b₂, b₃, …b_j, …b_n

тогда суммарная величина заявок составляет:

3. Стоимость перевозки 1 единицы груза от поставщика А_i к потребителю B_j обозначим c_i,j (транспортный тариф).

Общая стоимость перевозок составляет матрицу транспортных издержек С.

Критерием оптимальности выберем суммарные затраты (издержки по перевозки груза).

Все исходные данные транспортной задачи записываются в виде таблицы (транспортной), в которой x_i,j – значение объема перевозки грузов от поставщика А_i к потребителю B_j.

Задача заключается в определении плана перевозок матрицы x, где

x (i = 1, m; j = 1, n ),

который удовлетворяет следующим условиям:

1. План перевозок от i поставщика всем потребителям (сумма по строке), ограничивается запасом на складе j поставщика.

2. План поставок j потребителю от всех поставщиков (сумма по столбцу) должен быть не меньше объема заявок j потребителя.

3. Из физического смысла задачи определяем, что объемы перевозок x_ij не могут быть отрицательными.

x_ij ≥ b_j; j = 1, n

4. Затраты на перевозку равны:

_{m n}

P(X) = ∑∑ c_ij* x_ij

^{i=1 j=1}

X – план перевозок, то есть матрица X.

Таким образом, экономико-математическая модель задачи можно записать в виде:

- Найти минимальное значение целевой функции:

_{m n}

P (X) = ∑∑ c_ij* x_ij min

^{i=1 j=1}

Данная экономико-математическая модель является одной из разновидностей транспортной задачи.

Условие: требуется минимизировать затраты на перевозку грузов от заводов поставщиков (А1, А2, А3) на торговые склады В1, В2, В3. Товары могут доставляться с любого завода на любой склад, при условии:

1. Минимальное количество поставляемого груза с завода А1 и завода А2 к каждому потребителю составляет 160 тонн.

2. С завода А2 на склад В1 нужно привезти не более 200 тонн груза, а с завода А3 на склад В1 – не менее 100 тонн.

Необходимо учесть:

- возможности поставщиков;

- максимально удовлетворить заявки склада.

Дано:

1. Потребности склада:

В1 – 500;

В2 – 600;

В3 – 400.

2. Мощность заводов:

А1 – 500;

А2 – 600;

А3 – 500.

3. Стоимость перевозки единицы груза:

Ручной поиск оптимального плана.

Цель: составить оптимальный план вручную

Используя стандартный программный пакет Excel, необходимо интуитивно задать пять возможных вариантов плана перевозки, я нашла наилучший интуитивный план перевозок продукции, при котором затраты на перевозку были минимальные.

Вывод:

Наилучшим планом из составленных вручную с помощью программы Excel является план №3, т.к. при данном плане затраты на перевозку минимальные и составляют 13280 руб.

Программный поиск оптимального решения.

1. Нахождение оптимального решения с помощью программы оптимизации в Excel.

Excel получил результат:

С завода А1 в склад В1 необходимо поставить 180 тонн груза, на В2 – 160 тонн, на В3 – 160 тонн. С завода А2 в склад В1 – 200 тонн, в В2 – 160 тонн, в В3 – 160 тонн. С завода А3 в склад В1 – 120 тонн, в В2 – 280 тонн, в В3 – 80 тонн.

Затраты на перевозку составляют 13140 руб.

Отчет.

2. Нахождение оптимального решения в системе Mathcad.

Mathcad получил результат:

С завода А1 в склад В1 необходимо поставить 180 тонн груза, на В2 – 160 тонн, на В3 – 160 тонн. С завода А2 в склад В1 – 200 тонн, в В2 – 160 тонн, в В3 – 160 тонн. С завода А3 в склад В1 – 120 тонн, в В2 – 280 тонн, в В3 – 80 тонн.

Затраты на перевозку составляют 13140 руб.

Построение таблицы полученных решений.

Вывод:

Наименьшие затраты на перевозку грузов получается при решении с помощью программы оптимизатора в Excel и в системе Mathcad.

Анализ результатов.

Из графика видно, что наилучшим планом, составленным вручную является план №4 с транспортными расходами 13280 руб. Оптимальным планом является план полученный с помощью оптимизаторов в Excel и Mathcad. При этом транспортные расходы составляют 13140 руб.

По оптимальному плану мощность завода А1 задействована не полностью, а мощности заводов А2 и А3 полностью.

При долгосрочных планах можно предложить на будущее увеличить мощности заводов А1, а уменьшить мощность в заводах А2 и А3.