
- •Методы оптимальных решений
- •Содержание
- •Введение
- •1. Моделирование – метод научного познания
- •1.1 Основные понятия моделирования
- •Вопросы *
- •1.2 Системный подход и моделирование социально-экономических систем
- •Вопросы
- •5. Численное решение
- •6. Анализ численных результатов и их применение
- •Приемы экономико-математического моделирования
- •Классификация моделей по типу информации:
- •Классификация моделей по учету фактора времени:
- •Классификация моделей по учету фактора неопределенности:
- •Классификация моделей по типу подхода к изучаемым социально-экономическим системам:
- •Вопросы
- •2.2 Принцип оптимальности в планировании и управлении
- •Вопросы
- •Математическая формулировка общей задачи линейного программирования
- •Структурная форма записи задачи линейного программирования
- •Вопросы
- •3.2 Формы записи задачи линейного программирования
- •Нормы затрат и выхода продукции
- •Решение
- •Общая форма записи задачи линейного программирования
- •Каноническая форма записи задачи линейного программирования
- •Стандартная форма записи задачи линейного программирования
- •4.2. Алгоритм графического метода
- •Нормы затрат и выхода продукции
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Построение граничных прямых, соответствующих системе ограничений
- •3. Определение области допустимых решений
- •4. Построение вектора градиента и линии уровня
- •5. Нахождение точки экстремума
- •6. Определение значения целевой функции
- •4.3. Варианты графического решения задач линейного программирования
- •Вопросы
- •Рекомендуемые источники к главе 4
- •5. Симплексный метод решения задач линейного программирования
- •5.1. Сущность симплексного метода
- •Вопросы
- •5.2. Алгоритм решения задач симплексным методом с естественным базисом
- •Показатели эффективности возделывания 1 га культур
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Приведение модели к канонической форме записи задачи, определение основных и дополнительных переменных
- •3. Составление базиса
- •4. Построение первой симплексной таблицы
- •Первая симплексная таблица (сокращенная)
- •Первая симплексная таблица (полная)
- •5. Проверка оптимальности решения
- •6. Построение второй симплексной таблицы
- •Первая симплексная таблица с разрешающим элементом
- •Вторая симплексная таблица
- •Правила нахождения коэффициентов второй симплексной таблицы
- •Вторая симплексная таблица
- •7. Построение третьей и последующих симплексных таблиц
- •Вторая симплексная таблица с разрешающим элементом
- •Третья симплексная таблица
- •Вопросы
- •5.3. Алгоритм решения задач симплексным методом с искусственным базисом
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Приведение модели к канонической форме записи задачи, определение основных и дополнительных переменных
- •3. Составление базиса, введение искусственных переменных
- •4. Построение первой симплексной таблицы
- •Первая сокращенная симплексная таблица с м-строкой
- •5. Решение вспомогательной задачи симплексным методом с естественным базисом
- •Данные о содержании питательных веществ и стоимости культур
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Приведение модели к канонической форме записи задачи, определение основных и дополнительных переменных
- •3. Составление базиса, введение искусственных переменных
- •4. Построение первой симплексной таблицы
- •Первая симплексная таблица
- •5. Проверка оптимальности решения
- •6. Построение второй симплексной таблицы
- •Первая симплексная таблица с разрешающим элементом
- •Вторая симплексная таблица
- •7. Построение третьей и последующих симплексных таблиц
- •Третья симплексная таблица
- •Вопросы
- •5.4. Алгоритм решения задач симплексным методом в Microsoft Excel 2010
- •Показатели эффективности возделывания 1 га культур
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Составление формы для ввода данных в Microsoft Excel
- •3. Ввод исходных данных в форму Microsoft Excel
- •4. Ввод формул для вычислений значений целевой функции и левой части неравенств
- •5. Настройка программы Microsoft Excel 2010
- •6. Установка значений в окне Параметры поиска решений
- •7. Анализ полученного решения
- •6.2. Постановка и математическая формулировка транспортной задачи
- •Постановка задачи
- •Матрица транспортной задачи
- •6.3. Алгоритм решения транспортной задачи (метод северо-западного угла)
- •Стоимости перевозок одной тонны картофеля (ден. Ед.)
- •Решение
- •1. Проверка типа задачи (открытая или закрытая)
- •2. Составление экономико-математической модели задачи
- •Матрица транспортной задачи (ден. Ед.)
- •3. Составление опорного плана
- •Опорный план транспортной задачи (ден. Ед.)
- •4. Проверка решения на оптимальность
- •Опорный план транспортной задачи (ден. Ед.)
- •5. Построение контура
- •Правила построения контура
- •Опорный план транспортной задачи с контуром (ден. Ед.)
- •6. Построение нового опорного плана
- •7. Проверка нового плана на оптимальность
- •Вопросы
- •6.4. Алгоритм решения транспортной задачи в Microsoft Excel 2010
- •Себестоимость перевозки 1 т сена, руб.
- •Решение
- •1. Проверка типа задачи (открытая или закрытая)
- •2. Составление экономико-математической модели задачи
- •6. Анализ полученного решения
- •Вопросы
- •6.5. Задача о назначениях
- •Общий вид транспортной матрицы задачи о назначениях
- •Экономико-математическая модель задачи о назначениях
- •Структурная форма записи задачи о назначениях
- •Вопросы и задания для самопроверки и самоподготовки
- •6.6. Алгоритм решения задачи о назначениях с помощью Microsoft Excel 2010
- •Производительность работников
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •7.2 Прямая и двойственная задача
- •Построение двойственной задачи
- •Исходные данные задачи
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Приведение модели к канонической форме записи задачи, определение основных и дополнительных переменных
- •3. Решение задачи симплексным методом
- •Последняя симплексная таблица (оптимальное решение)
- •4. Анализ двойственных оценок
- •Симплексная таблица с коэффициентами замещения и двойственными оценками
- •Вопросы
- •7.3 Основные свойства двойственных оценок
- •Вопросы
- •7.4 Алгоритм решения двойственной задачи в Microsoft Excel 2010
- •Решение
- •1. Составление экономико-математической модели задачи
- •2. Решение задачи симплексным методом
- •3. Анализ оптимального решения
- •4. Мера влияния ограничения на целевую функцию
- •5. Свойство оптимальности решения
- •Вопросы
- •Рекомендуемые источники к главе 7
- •Библиографический список
- •Приложение 1 Полезные ссылки
Вопросы *
Что такое модель?
Какие типы моделей существуют?
Каковы основные свойства моделей?
Что такое система?
Что такое объект, явление, процесс?
Какие методы изучения объектов, явлений и процессов существуют?
Каковы преимущества моделирования?
Для каких целей создаются модели?
Что такое моделирование?
Каковы объект и предмет моделирования?
Какое моделирование называют математическим?
Какой метод называется методом моделирования?
Какая модель называется математической?
Какая модель называется экономико-математической?
Что такое экономико-математическое моделирование?
Каково применение экономико-математических методов в науке и практике?
Каковы причины использования математических методов и моделирования в экономической деятельности?
В чем преимущества использования программных и компьютерных средств в моделировании экономических ситуаций?
1.2 Системный подход и моделирование социально-экономических систем
Содержание экономико-математических исследований предопределяет основные принципы разработки экономико-математических методов, к числу которых относятся адекватность и системность модели.
Адекватность модели означает требование максимального приближения теоретической модели к устойчивым, существенным характеристикам и закономерностям исследуемого (реального) процесса.
В настоящее время разработано большое количество правил и методов оценки свойств объектов при их изучении и моделировании. Совокупность методов и приемов называется системным подходом, но системный подход не является методом построения экономико-математических моделей, это методология их построения.
Основным научным принципом анализа и синтеза больших систем является системный подход, который заключается во взаимосвязанном рассмотрении всех элементов (подсистем) системы.
Под системой понимается совокупность взаимосвязанных элементов или частей, образующих единое целое (единый комплекс), направленная на достижение единой цели. Таким образом, понятие «система» базируется на трех положениях:
имеется множество взаимосвязанных элементов или частей;
это множество образует единое целое, т.е. исключение какого-либо подмножества элементов нарушит свойство целостности (единства);
данное единое целое имеет некоторую цель или назначение, характерное для всей совокупности элементов, а не для какой-нибудь комбинации из них.
Свойства системы, которые в моделировании приобретают основополагающее значение, – это целостность, связность, разнообразие, определяемое числом независимых характеристик, определенная степень сложности, эмерджентность.
Основные принципы системности:
целостность системы, то есть принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств ее составных элементов;
наличие цели и критерия исследования данного множества элементов;
наличие внешней системы;
наличие подсистем или возможность их выявления.
В задачах управления производством, как правило, встречаются системы, включающие в качестве элементов людей. Эти системы имеют ряд характерных признаков, оправдывающих применение к ним термина «большие системы».
Для больших (сложных) систем характерно наличие выделяемых частей – подсистем, вероятностный характер их взаимодействия с внешней средой и эмерджентность. Следует отметить, что подсистемы большой системы сами могут быть большими системами.
Эмерджентность выражается в том, что свойства большой системы не простое объединение свойств отдельных подсистем ее составляющих. Большие (сложные) системы обладают свойствами, не присущими ни одному из формирующих эти системы элементов. Поэтому подход к изучению целого путем анализа частей и последующего объединения их свойств непригоден к большим системам.
Цель системы есть своеобразный эталон функционирования системы. В моделировании цель системы представляется целевой функцией – математического выражения входных и выходных переменных системы, отражающего поведение системы с точки зрения целевой установки. Цель управления системой – определенное желаемое значение ее выходов при условии, что они в достаточной мере отражают состояние системы.
Чтобы оценить степень приближения системы к ее цели вводят понятие критерия оптимальности. Критерий оптимальности – правило, позволяющее оценить фактическое поведение системы в сравнении с целевым поведением и зафиксировать достаточность или недостаточность этой оценки.
Системный подход в управлении – это признание того, что любая организация представляет собой систему, состоящую из частей, каждая из которых обладает своими собственными целями. Поэтому достичь общих целей организации можно только в том случае, если рассматривать ее как сложную систему, стремясь для этого понять и оценить взаимодействие всех ее частей и объединить их на некоторой основе. Критерием выбора решения является максимум эффекта для всей системы в целом, а не для какой-нибудь отдельной части.
Практическая реализация принципа системности в моделировании предполагает создание моделей, которые бы соответствовали содержанию каждой отдельной части системы и одновременно позволяли бы построить целостную картину возможного развития объекта (системы) в будущем. В простейшем случае на практике каждую подсистему, работа которой исследуется, рассматривается как часть другой, более обширной системы, и определяется как влияет работа данной подсистемы на работу самой системы.
Для исследования конкретных экономических объектов с позиций системного подхода необходимо:
1) изучить взаимосвязанные требования экономического (в широком смысле) законодательства, определяющего характер и основы функционирования объекта;
2) определить цели развития данной системы для правильного формирования критерия оптимального функционирования, учитывая требования более общей системы, частью которой она является;
3) провести структурный анализ системы, раскрывающий характер взаимосвязи и назначение каждой подсистемы (структуризация системы);
4) исследовать особенности управления и механизма обратных связей для наилучшей реализации управленческого решения;
5) определить характер и степень влияния на систему условий ее функционирования (среды) для повышения надежности управленческих решений;
6) исследовать процессы принятия и реализации решений в каждом блоке системы с учетом его взаимодействия с другими подсистемами и его места в системе в целом.
Принцип системности имеет большое методологическое значение, являясь необходимым условием использования экономико-математических методов и, в первую очередь, оптимизационных методов и моделей.