Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Modelirovanie_obschaya_lektsia.doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
6 Мб
Скачать
☆

Транспортная задача линейного программирования (тз)

Транспортная задача линейного программирования получила широкое распространение в теоретических разработках и практических применениях на транспорте и промышленности. Особое значение она имеет в деле рационализации поставок важнейших видов промышленной и сельскохозяйственной продукции, а также оптимального планирования груза потоков и работы различных видов транспорта.

Постановка задачи

Некоторый однородный продукт, сосредоточенный у m поставщиков Ai, в количестве ai (i=1,m) единиц соответственно. Необходимо доставить его n потребителям Bj в количестве bj (j=1,n) единиц. Известно стоимость C(I,j) перевозки единицы груза от I поставщика J потребителю. Необходимо составить план перевозок позволяющие вывести все грузы полностью удовлетворив потребности и имеющие минимальную стоимость. Обозначим через x(I,j) количество единиц груза запланированных к перевозке от I поставщика j потребителю. Тогда условие можно записать в виде таблицы, которую называют матрицей планирования.

Поставщики

Потребители

Запасы

Bi

…

Bj

…

Bn

A1

C11

C1j

C1n

a1

X11

X1j

X1n

…

…

Ai

Ci1

cij

cin

ai

Xi1

xij

xin

…

…

Am

Cm1

cmi

cmn

am

Xm1

xmi

xmn

Потребности

bi

…

bj

…

bn

Составим математическую модель задачи: т.к. объем перевозки от I поставщика j потребителю запланировано в объеме x(I,j) единиц, то стоимость перевозки составляет Z=mEi*nEj*c(I,j)*x(I,j)min. Ограничения следуют из условия задачи:

  1. Все грузы должны быть вывезены – mEj=1*x(I,j)=ai(i=1,n) (сумма по строке таблицы).

  2. Все потребности должны быть удовлетворены – nEi=1*x(I,j)=bj(j=1,m) (сумма по столбцу).

  3. X(I,j)>=0 (i=1,n) (j=1,m).

Предполагается, что суммарные запасы равны суммарным потребностям.

  1. nEi=1*ai=nEj=1*bj – такая модель называется закрытой.

Теорема

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

Построение начального опорного плана

Из ограничений a и b можно определить общее количество неизвестных n*m и n+m уравнений связанных соотношением (4), то есть количество независимых переменных с не нулевыми значениями n+m-1. Клетки с не нулевыми значениями x(I,j) называют занятыми, а остальными не занятыми. То есть опорный план ТЗ содержит максимально m+n-1 занятых клеток. План транспортной задачи является опорным, если он не содержит циклов. Циклом называется набор клеток построенных строка-столбец, строка-столбец и последняя клетка совпадает с первой.

  1. Метод северо-западного угла.

Поставщики

Потребители

Запасы

B1

B2

B3

B4

B5

A1

10

7

4

1

4

100

100

-

-

-

-

A2

2

7

10

6

11

250

100

150

-

-

-

A3

8

3

3

2

2

200

-

50

100

50

-

A4

11

8

2

10

13

300

-

-

-

50

250

Потребности

200

200

100

100

250

850

850

Z=100*10+2*100+150*7+5*50+3*100+2*50+16*50+13*250=6950

Алгоритм

  1. В ячейку первой строки первого столбца заносим максимально возможный объем перевозки (min из a1 и b1). Затем, если выбраны все запасы переходим в ячейку a2-b1 если удовлетворены все потребности в ячейку a1-b2.

  2. Вычеркиваем из рассмотрения удовлетворенные потребности и выбранные запасы.

  3. Алгоритм повторяем.

  1. Метод минимальной стоимости.

Поставщики

Потребители

Запасы

B1

B2

B3

B4

B5

A1

10

7

4

1

4

100

-

-

-

100

-

A2

2

7

10

6

11

250

200

50

-

-

-

A3

8

3

3

2

2

200

-

-

-

-

200

A4

11

8

2

10

13

300

-

150

100

-

50

Потребности

200

200

100

100

250

850

850

Z=1*100+200*2+7*50+200*2+8*150+12*100+13*50=4300

Суть метода: Из всей таблицы стоимости выбирают клетку с наименьшей, и в нее размещают минимум из ai и bj. Исключат из рассмотрения либо строку, либо столбец. В оставшейся части опять выбирают минимальную стоимость и так до полного распределения.

  1. Метод двойного предпочтения

Если таблица стоимостей достаточно большая, то перебор всех элементов затруднен. В этом случае используют метод двойного предпочтения: в каждом столбце отмечают клетку с наименьшей стоимостью, затем тоже самое делают в каждой строке. В результате некоторые клетки могут иметь 2 отметки. Эти клетки заполняются в первую очередь, затем клетки с одной отметкой, а потом по методу минимальной стоимости.

Алгоритм

Метод потенциала. Нахождение оптимального плана ТЗ.

Алгоритм

  1. Проверка оптимальности плана

    1. Один из потенциалов задается произвольно, например u1=0.

    2. Рассматривается система линейных уравнений вида ui+vj=c(I,j) для занятых клеток проверяется система уравнений и находится потенциалы ui и vj для всех складов и пунктов потребления.

    3. Для всех остальных клеток проверяется условие ui+vj<=c(I,j). Если это условие выполняется для всех не занятых клеток, план является оптимальным. В противном случае переходим к шагу 2.

  2. Алгоритм улучшения опорного плана

    1. Найти клетку, для которой ui+vj-c(I,j)max.

    2. Построить цикл из этой клетки.

    3. Перебросить по этому циклу максимально возможное количество грузов, которое определяется минимальной перевозкой среди всех отрицательных вершин цикла, и получить новый допустимый план. Затем переходим к пункту 1.

V1=3

V2=5

V3=7

V4=4

B1

B2

B3

B4

Запасы

U1=0

A1

3

5

4

5

5,1

2

3,1

- 3

-

U2=-3

A2

1

2

4

3

8,1

-

3,9

4,2

-

U3=-1

A3

1

5

6

3

9,1

- 1

-

2,8

6,3

2

7

7

6,3

22,3

22,3

V1=

V2=

V3=

V4=

B1

B2

B3

B4

Запасы

U1=

A1

3-

5

4+

5

5,1

0

5,1

U2=

A2

1

2

4

3

8,1

7

1,1

U3=

A3

1+

5

6-

3

9,1

2

0,8

6,3

2

7

7

6,3

22,3

22,3

F1=81.8

F2=79.8

F3=64.5