- •Транспортная задача.
- •Вопрос 21, 22. Постановка транспортной задачи по критерию стоимости в матричной форме.
- •Вопрос 23. Построение исходного опорного плана.
- •2. Метод наименьшего элемента
- •Вопрос 24 Алгоpитм pешения тpанспоpтной задачи методом потенциалов.
- •Метод потенциалов. 2 версия ответа.
- •Вопрос 25. Понятия контуpа пеpесчета (цикла) . Пpизнак оптимальности плана.
Транспортная задача.
Вопрос 21, 22. Постановка транспортной задачи по критерию стоимости в матричной форме.
Рассмотрим простейший вариант модели транспортной задачи (ТЗ), когда речь идет о рациональной перевозке некоторого однородного продукта от производителя к потребителям; при этом имеется баланс между суммарным спросом потребителей и возможностями поставщиков по их удовлетворению. Причем потребителям безразлично, из каких пунктов производства будет поступать продукция, лишь бы их заявки были полностью удовлетворены. Так как от схемы прикрепления потребителей к поставщикам существенно зависит объем транспортной работы, возникает задача о наиболее рацио-нальном прикреплении, правильном направлении перевозок грузов, при котором потреб-ности полностью удовлетворяются, вся продукция от поставщиков вывозиться, а затраты на транспортировку минимальны.
Транспортную задачу можно сформулировать следующим образом, представив ее в виде таблицы, которую называют распределительной. Распределительную таблицу назы-вают иногда табличной или матричной моделью ТЗ.
Поставщики |
Потребители |
Запас груза, ai |
||||
B1 |
B2 |
… |
Bn |
|
||
A1 |
c11 x11 |
c12 x12 |
… |
c1n x1n |
a1 |
|
A2 |
c12 x12 |
c22 x22 |
… |
c2n x2n |
a2 |
|
… |
… |
… |
… |
… |
… |
|
Am |
cm1 xm1 |
cm2 xm2 |
… |
cmn xmn |
am |
|
Потребность в грузе, bj |
b1 |
b2 |
… |
bn |
|
|
В m пунктах отправления
A1, …, Am
сосредоточен однородный груз в количествах
соответственно a1,
…, am
единиц. Имеющийся груз необходимо
доставить потребителям B1,
…, Bn,
спрос которых выражается величинами
b1, …, bn
единиц. Известна стоимость cij
перевозки единицы груза из i-го
пункта отправления в j-й
пункт назначения. Удельные транспортные
издержки (расходы) записывают в форме
матрицы
,
которую называют матрицей тарифов.
Требуется спланировать перевозки, т.е.
указать, сколько единиц груза должно
быть отправлено от i-го
поставщика j-му
потребителю, так, чтобы максимально
удовлетворить спрос потребителей и
чтобы суммарные транспортные затраты
на перевозки были при этом минимальными.
Рассмотрим простейший случай, когда
суммарные запасы поставщиков равны
суммарным потребностям
Для составления математической модели
задачи введем переменные xij
,
обозначающие количество единиц груза,
которые необходимо доставить из i-го
пункта отправления в j-й
пункт назначения. Все эти переменные
можно записать в виде матрицы
,
которая будет называться матрицей
перевозок:
.
Цель транспортной задачи – минимизировать общие затраты на реализацию плана перевозок, которые можно представить целевой функцией:
.
(17.1.1.)
Переменные должны удовлетворять следующим условиям:
1) ограничения по запасам:
(17.1.2.)
2) ограничения по потребностям:
(17.1.3.)
3) условия неотрицательности:
xij 0 . (17.1.4.)
где cij – стоимость перевозки единицы груза из i-го пункта отправления в j-й пункт назначения;
- количество груза, сосредоточенного в
пункте
;
- количество груза, необходимое для
доставки потребителю
.
Если план перевозок удовлетворяет ограничениям (17.1.2) – (17.1.4.), то такой план называется допустимым. Допустимый план перевозок, доставляющий минимум целевой функции называется оптимальным. В следующей теореме, которую примем без доказательства, введем критерий существования допустимого плана.
Теорема 17.1. (о существовании допустимого плана).
Для того чтобы ТЗ имела допустимые планы, необходимо и достаточно выпол-нение равенства
(17.1.5.)
Модель ТЗ называется закрытой, если суммарный объем груза, имеющегося у поставщиков, равен суммарному спросу потребителей, т.е. выполняется равенство
.
Если для ТЗ выполняется одно из условий:
или
,
то модель задачи называется открытой.
Для разрешимости ТЗ с открытой моделью
необходимо преобразовать ее в закры-тую.
Так, при выполнении условия
необходимо ввести фиктивный
-й
пункт назначения
,
т.е. в матрице задачи предусматривается
дополнительный столбец. Спрос фиктивного
потребителя полагают равным небалансу,
т.е.
,
а все тарифы – одинаковыми, чаще всего
равными нулю
.
Аналогично при выполнении условия
вводится фиктивный поставщик
,
у которого запас груза равен
,
а тарифы дополнительной строки
распределительной таблицы равны нулю,
т.е.
.
При преобразовании открытой задачи в закрытую целевая функция не меняется, так как все слагаемые, соответствующие дополнительным перевозкам, равны нулю.
