- •Вступна лекція
- •Необхідність використання економіко-математичного моделювання і еом в удосконаленні планування і управління сільськогосподарським виробництвом
- •Умови, які допускають застосування методів лінійного програмування
- •Симплексний метод лінійного програмування
- •1. Загальна характеристика симплексного методу
- •2. Математичне формулювання задачі
- •3. Алгоритм симплексного методу
- •Елемент Елементу Відповідний елемент Елемент початко вого
- •4. Особливості алгоритму м -методу
- •1. Постановка і математична модель транспортної задачі
- •2. Метод апроксимації
- •3. Метод потенціалів
- •4. Розподільчий метод
- •2.1. Поняття про моделі і моделювання. Математична модель і моделювання.
- •Етапи економіко-математичного моделювання
- •Постановка економіко-математичної задачі і вибір критерія оптимальності
- •Встановлення переліку змінних та обмежень.
- •Збирання інформації, розроблення техніко-економічних коефіцієнтів, констант і оцінок змінних
- •Побудова числової економіко-математичної моделі
- •Підготовка задачі до розв”язування. Аналіз одержаних результатів розв”язання
- •2.3. Економіко-математичне моделювання задач раціонів годівлі сільськогосподарських тварин Постановка задачі і можливі критерії оптимальності
- •1. Поживних речовин в раціоні повинно міститись не менше необхідної кількості:
- •2.4. Економіко-математичне моделювання задач для розрахунку оптимальної кормосуміші
- •Економіко-математичне моделювання задач використання заготовлених кормів
- •Моделювання оптимальної галузевої структури та спеціалізації Постановка задачі і вибір критерія оптимальності
- •Обгрунтування системи змінних
- •Умови задачі. Їх формалізація. Інформація для формалізації умов задачі
- •Обмеження з використання земельних угідь
- •Обмеження з балансу трудових ресурсів
- •Органічні добрива
- •Мінеральні добрива
- •Обмеження з виробництва і використання кормів
- •Обмеження зі співвідношення площ посівів окремих сільськогосподарських культур та їх груп у сівозмінах
- •Обмеження з дотримання належної структури поголів'я тварин
- •Обмеження із забезпечення необхідного обсягу виробництва валової і товарної продукції
- •Обмеження в використання основних виробничих фондів і капіталовкладень
- •Обмеження з матеріально-грошових затрат
- •Інші обмеження
- •Аналіз і оцінка результатів розв'язку задачі
- •Особливості економіко-математичного моделювання виробничої структури фермерських господарств
Елемент Елементу Відповідний елемент Елемент початко вого
наступної = попередньої – ключового х рядка наступної таб-
таблиці таблиці стовпця попередньої лиці у відповідному
таблиці стовпчику
Для того, щоби в другій симплексній таблиці розрахувати який-небудь елемент згідно наведеної формули, необхідно знайти три числа. Почнемо з першого елемента стовпчика вільних членів. На його місці в першій симплексній таблиці стоїть число 400. Це перше число. Другий елемент також знаходиться в першій симплексній таблиці на перетині рядка базисної змінної х4 і стовпчика основної змінної х3. Це буде 1. Третій елемент знаходиться в початковому рядку стовпчика вільних членів, але уже другої симплексної таблиці. Він дорівнює 20. Виконаємо арифметичні дії згідно вище наведеної формули і одержимо 400 – ( 1 х 20 ) = 380.
Наступний відшукуваний елемент другої симплексної таблиці знаходиться у рядку змінної х5. Для нього числа рівні 1800, 10,20.
Елемент дорівнює 1800 – ( 10 х 20 ) = 1600.
Елемент, який знаходиться у рядку змінної х6, рівний 800–(5 х 20) = 700.
А елемент, який знаходиться в рядку змінної х7 другої симплексної таблиці, дорівнює 50 – ( 0 х 20 ) = 50.
Вкінці проведемо розрахунок елементів індексного рядка ( рядка m+1). Він рівний 0 – ( - 1200 х 20 ) = 24000.
Аналогічно проводимо перерахунок всіх останніх елементів другої і наступної симплексних таблиць.
Всі елементи другої симплексної таблиці становлять також (як і в першій) параметри економіко-математичної задачі, але в результаті перерахунку вони зазнали значних змін, а економічний зміст їх став більш складним. Із нормативів, які характеризували затрати виробничих ресурсів і вихід продукції, вони перетворилися в коефіцієнти, що характеризують пропорційність між основними змінними (площами посівів), які використовують одні і ті ж види ресурсів. На всіх ітераціях розв’язування економіко-математичної задачі, а також після знаходження оптимального варіанта їх можна використати як засіб економічного аналізу і коректування одержаних результатів.
В другій симплексній таблиці індексний рядок m+1 має від’ємні величини в стовпцях змінних х1 і х2 . Це є формальною ознакою того, що одержаний варіант розв’язку на другій ітерації є не оптимальним і що його можна покращити шляхом введення в базис змінної х2, поскільки її стовбець має найбільше за абсолютною величиною від’ємне число в m+1 рядку.
За відомою уже нам схемою складаєм третю симплексну таблицю і зробимо перерахунок всіх її елементів (табл.4).
Спочатку розраховується рядок введеної змінної х2 шляхом ділення коефіцієнтів рядка х7 другої симплексної таблиці на ключовий елемент. Дальше заповнюємо початковий стовбець змінної х2. Він, як і в попередній таблиці, заповнюється нулями за виключенням клітки, що знаходиться на перетині початкового рядка змінної х2 і початкового стовпця змінної х2. Як було зазначено вище, у цій клітці буде завжди число “1”. Після цього за правилом знаходження трьох чисел (вище наведена формула) перераховуються послідовно величини стовбця вільних членів і коефіцієнти стовбців усіх небазисних і базисних змінних.
Таблиця 4 – Третя симплексна таблиця
I |
Базисні змінні |
Сj |
Вільні члени |
800 |
950 |
1200 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Х1 |
Х2 |
Х3 |
Х4 |
Х5 |
Х6 |
Х7 |
Х8 |
||||
1 |
Х4 |
0 |
330 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
-1 |
-1 |
2 |
Х5 |
0 |
1500 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
-2 |
-10 |
3 |
Х6 |
0 |
650 |
0,5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
-1 |
-5 |
4 |
Х2 |
950 |
50 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
5 |
Х3 |
1200 |
20 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
m + 1 |
|
28750 |
-800 |
-950 |
0 |
0 |
0 |
0 |
950 |
1200 |
|
Наявність від’ємного числа в рядку m+1 третьої симплексної таблиці є свідченням того, що одержаний варіант плану є також не оптимальним і його необхідно покращувати. Поскільки від’ємне число є тільки у стовпчику змінної х1, то цей стовбець і буде ключовим. Розрахунок показав, що змінна х1 повинна вводитись на місце змінної х4, а число 1 є розв’язувальним елементом. Складаємо наступну симплексну таблицю (табл.5).
Таблиця 5 – Четверта симплексна таблиця
I |
Базисні змінні |
Сj |
Вільні члени |
800 |
950 |
1200 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Х1 |
Х2 |
Х3 |
Х4 |
Х5 |
Х6 |
Х7 |
Х8 |
||||
1 |
Х1 |
800 |
330 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
-1 |
-1 |
2 |
Х5 |
0 |
1170 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
1 |
0 |
-1 |
-9 |
3 |
Х6 |
0 |
485 |
0 |
0 |
0 |
-0,5 |
0 |
1 |
-0,5 |
-4,5 |
4 |
Х2 |
950 |
50 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
5 |
Х3 |
1200 |
20 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
m + 1 |
|
335500 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
150 |
400 |
|
В індексному рядку m+1 четвертої симплексної таблиці уже немає від’ємних чисел. Це є свідченням того, що одержаний варіант плану є оптимальним і дальше збільшення цільової функції неможливе.
Розглянемо коротко оптимальний варіант розв’язку.
Розв’язавши вище наведену систему рівнянь (с. 27), яка є канонічною формою запису умов нашої задачі, одержимо такі значення змінних:
х1 = 330; х2 = 50; х3 = 20; х4 = 0; х5 = 1170; х6 = 485; х7 = 0; х8 = 0; Zmax= 335500.
Економічна інтерпретація одержаних результатів розв’язку планово-економічної задачі наступна. Площа посіву озимої пшениці становить 330 га, гречки 50 га і картоплі 20 га. Тільки при таких розмірах посівних площ цих культур може бути одержано максимальну кількість товарної продукції – 335500 грн. При цьому виробничі ресурси використовуються не повністю (за винятком ріллі). Зокрема, залишились невикористані ресурси кінно-ручної праці в кількості 1170 людино-днів (х5 = 1170) і механізованої праці в кількості 475 машино-змін (х6 = 485).
Одержаний оптимальний план комбінування посівних площ є реальним, поскільки потреба в ресурсах не перевищує їх наявності. Це легко можна перевірити шляхом множення значень змінних, які ввійшли в оптимальний план, на норми затрат виробничих ресурсів.
Коефіцієнти небазисних змінних показують пропорційність в системі оптимального плану. При їх допомозі можна проводити в певних межах корегування в оптимальний розв’язок. Наприклад, коефіцієнти при змінній х4 означають, що кожний додатковий гектар ріллі збільшив би посівну площу озимої пшениці на 1 га. При цьому залишок кінноручної праці зменшиться на один людино-день, а механізованої – на 0,5 машино-зміни. Всі ці зміни привели би до збільшення вартості товарної продукції на 800 грн. Однак так поступати не можна, поскільки в запасі такого ресурсу як рілля немає (х4 = 0).
Коефіцієнти змінної х7 означають, що збільшення площі посіву гречки на 1 га при даних умовах привело би до зменшення площі посіву озимої пшениці на 1 га. При цьому треба було би додатково використати із залишків запасів ресурсів 1 людино-день і 0,5 машино-зміни, що є можливим, поскільки цих ресурсів в залишку є ще достатньо. І хоч би вартість товарної продукції збільшилась на 150 грн., робити цього не можна, поскільки площа посіву гречки не повинна перевищувати 50 га.
Подібний економічний зміст мають і коефіцієнти стовбця змінної х8. Різниця тільки в тому, що в даному випадку мова йде про можливі зміни в площах посівів картоплі і озимої пшениці. Поскільки згідно умови задачі площа під картоплею не може перевищувати 20 га, то ці зміни, хоч і привели би до збільшення цільової функції, є не можливими.
