- •Математика в экономике Учебное пособие
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Программа дисциплины Цели и задачи освоения учебной дисциплины
- •Содержание дисциплины
- •I. Линейное программирование
- •1.1. Общая задача линейного программирования Задачи математического и линейного программирования
- •Математические модели простейших экономических задач Задача использования ресурсов
- •Задача о составлении рациона питания
- •Каноническая форма задачи линейного программирования
- •Приведение общей задачи линейного программирования к канонической форме
- •Задачи для самостоятельного решения
- •1.2. Графический метод решения задач линейного программирования Задача с двумя переменными
- •Графический метод решения задач линейного программирования с п переменными
- •Задачи для самостоятельного решения
- •1.3. Основные положения о решении злп
- •Теоремы о взаимосвязи опорных решений и угловых точек области допустимых решений
- •1.4. Симплексный метод решения задач линейного программирования Симплекс-метод
- •Симплексные таблицы
- •Задачи для самостоятельного решения
- •1.5. Теория двойственности Виды математических моделей двойственных задач
- •Общие правила составления двойственных задач
- •Первая теорема двойственности
- •Вторая теорема двойственности
- •Задачи для самостоятельного решения
- •1.6. Транспортная задача линейного программирования
- •Формулировка транспортной задачи
- •Математическая модель транспортной задачи
- •Опорное решение транспортной задачи
- •Необходимое и достаточное условия разрешимости транспортной задачи
- •Метод вычеркивания
- •Методы построения начального опорного решения Метод северо-западного угла
- •Метод минимальной стоимости
- •Переход от одного опорного решения к другому
- •Распределительный метод
- •Метод потенциалов
- •Особенности решения транспортных задач с неправильным балансом
- •Алгоритм решения транспортной задачи методом потенциалов
- •Транспортная задача по критерию времени
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Глава II. Теория игр
- •2.1. Математические модели конфликтных ситуаций
- •2.2. Чистые и смешанные стратегии Основная теорема теории игр
- •Основная теорема теории игр
- •Геометрическая интерпретация игры 2x2, игры 2xп.
- •Общие методы решения конечных игр. Сведение их к задачам линейного программирования
- •Игры с «природой».
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Глава III. Теория массового обслуживания
- •3.1. Марковский случайный процесс
- •Понятие о марковском процессе
- •Потоки событий. Простейший поток.
- •Граф состоянии. Размеченный граф состояний
- •Уравнения Колмогорова для вероятностей состояния
- •Финальные вероятности состояний
- •3.2. Системы массового обслуживания
- •Смо с отказами
- •Смо с неограниченным ожиданием
- •Формулы для установившегося режима
- •Смо с ожиданием и с ограниченной длиной очереди
- •Формулы для установившегося режима
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Глава IV. Целочисленное программирование
- •4.1 Общая формулировка задачи целочисленного программирования Общая формулировка задачи
- •Графический метод решения задач
- •Прогнозирование эффективного использования производственных площадей
- •Метод Гомори
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Глава V. Нелинейное программирование
- •5.1. Задачи нелинейного программирования
- •Общая постановка задачи нелинейного программирования
- •Графический метод решения задач нелинейного программирования с двумя переменными
- •Задача с нелинейной целевой функцией и нелинейной системой ограничений
- •5.2. Метод множителей Лагранжа. Постановка задачи
- •Расчет экономико-математической модели при нелинейных реализациях продукции.
- •5.3. Дробно-линейное программирование Математическая модель задачи
- •Алгоритм решения.
- •Сведение экономико-математической модели дробно-линейного программирования к задаче линейного программирования
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Глава VI. Динамическое программирование
- •6.1. Постановка задачи динамического программирования
- •Некоторые экономические задачи, решаемые методами динамического программирования Оптимальная стратегия замены оборудования
- •Оптимальное распределение ресурсов
- •Распределение инвестиций для эффективного использования потенциала предприятия
- •Нахождение рациональных затрат при строительстве трубопроводов и транспортных артерий
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Глава VII. Сетевые модели
- •7.1. Основные понятия сетевой модели Основные понятия
- •Расчет временных параметров сетевого графика
- •Построение сетевого графика и распределение ресурсов
- •Учет стоимостных факторов при реализации сетевого графика
- •Обоснование привлекательности проекта по выпуску продукции
- •Минимизация сети
- •Алгоритм решения
- •Нахождение кратчайшего пути
- •Задача замены автомобильного парка
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Тест для самоконтроля
- •Список используемой литературы
- •Список рекомендуемой литературы Основная литература:
- •Дополнительная литература:
- •Ключ к тесту для самоконтроля
Обоснование привлекательности проекта по выпуску продукции
Для финансирования проектов по строительству и наладке изготовления конкурентоспособной продукции в большинстве случаев фирмам требуются инвестиции. Включение в проект материалов с оптимизацией сетевых моделей в части обоснования сроков возврата инвестиций делает проект более привлекательным и способствует принятию инвестором положительного решения.
Пример 46. Предприятие решило для улучшения финансового состояния наладить выпуск конкурентоспособной продукции (мороженого). Для переоборудования цеха (участка) под выпуск этой продукции необходимо выполнить:
подготовку технического задания на переоборудование участка (30 дн.);
заказ и поставку нового оборудования (60 дн.);
заказ и поставку нового электрооборудования (50 дн.);
демонтаж старого и установку нового оборудования (90 дн.);
демонтаж старого и установку нового электрооборудования
(80 дн.);
6) переобучение персонала (30 дн.);
7) испытания и сдачу в эксплуатацию оборудования для производства мороженого (20 дн.).
Ожидается, что производительность после ввода новой линии составит 20 т мороженого в смену. Прибыль от реализации 1 т продукции составит 0,5 тыс. р. в смену. Деньги на покупку и переоборудование участка в размере 2 000 тыс. р. взяты в банке под 20% годовых (из расчета 1500 тыс. р. на закупку оборудования и 500 тыс. р. на работы по демонтажу старого оборудования и установке нового оборудования). Затраты на проведение работ в нормальном и максимальном режимах указаны в таблице 31. Определить, через какое время может быть возвращен кредит в банк.
Таблица 31 - Затраты на проведение работ в нормальном и максимальном режимах.
Работа |
Нормальный режим |
Максимальный режим |
||
Продолжительность, дн |
Затраты,тыс. р. |
Продолжительность, дн. |
Затраты, тыс. р. |
|
1 |
30 |
20 |
25 |
30 |
2 |
60 |
40 |
45 |
60 |
3 |
50 |
30 |
40 |
40 |
4 |
90 |
70 |
70 |
100 |
5 |
80 |
60 |
65 |
70 |
6 |
30 |
25 |
20 |
25 |
7 |
20 |
20 |
17 |
25 |
Итого |
360 |
265 |
282 |
350 |
Решение. 1. Составим график проведения работ по пуску новой линии:
Рисунок 43
На проведение переоборудования необходимо
30 + 60 + 50 + 90 + 80 + 30 + 20 = 360 дн.
2. График можно улучшить, выполняя некоторые работы параллельно. Получим график (рис. 44).
Рисунок 44
На этом графике обозначены работы:
0,1 — подготовка технического задания;
— заказ и поставка нового оборудования;
— заказ и поставка нового электрооборудования;
2.4— установка нового оборудования;
3,4 — установка нового электрооборудования;
— переобучение персонала;
4.5— сдача в эксплуатацию новой линии.
По графику путь (0,1), (1,2), (2,4), (4,5) имеет продолжительность 200 дн.; (0,1), (1,3), (3,4), (4,5) — 180 дн.; (0,1), (1,4), (4,5)—80дн.
Критическим путем графика является путь, на котором находятся работы (0,1), (1,2), (2,4), (4,5) продолжительностью 30+60+90+20=200 дн.
График улучшился на 360 — 200 = 160 дн.
Определим, через какое время после начала выпуска мороженого может быть возвращен кредит в банк.
Через 200 дн. после начала работ предприятие истратит 1500 тыс. р. на приобретение оборудования (согласно условию примера) и 265 тыс. р. на его установку и сдачу в эксплуатацию (см. табл. 31, столбец "Затраты" при нормальном режиме).
В наличии у предприятия останется 2000-1500-265=235 тыс. р.
Построим графики изменения кредита в зависимости от времени получения прибыли предприятием — от выпуска мороженого (рис. 45).
Рисунок 45
Для построения графика изменения кредита в зависимости от времени составим уравнение. Через 360 дн. после выдачи банком кредита под 20% годовых долг предприятия составит 2400 тыс. р. Поэтому известны две точки этой прямой: А(0, 2000), В(360,2400). Согласно уравнению прямой, проходящей через две точки:
(у - уА)/( уВ - уА)= ( х - хА)/( хВ - хА),
(у-2000)/(2400-2000)=(х-0)/(360-0).
Решая уравнение, получим 10х - 9у + 18000 = 0. (69)
Найдем уравнение прибыли предприятия. Известно, что через 200 дн. после начала работ у предприятия осталось от кредита 235 тыс. р. Через 100 дн. после начала выпуска продукции предприятие получит прибыль
0,5(тыс. р.) · 20(т) · 100(дн.) = 1000 тыс. р.
и у него будет в наличии 1000 + 235 = 1235 тыс. р.
Таким образом, для нахождения уравнения прибыли имеем две точки: С(200,235), D(300,1235). Тогда
(у - уС)/(уD - уС) = (х - xC)/(xD - хС),
(у - 235)/(1235 - 235) = (х - 200)/(300 - 200), (70)
10х-у- 1765 = 0.
Решая совместно уравнения (69) и (70), определим время, когда кредит может быть возвращен в банк:
Откуда получаем у = 2471, х = 423,6 ≈ 424 дн.
3. График выполнения работ может быть сжат за счет выполнения некоторых операций в максимально интенсивном режиме.
Вычислим наклоны кривой "затраты-продолжительность" для каждой операции. Результаты расчетов даны в табл. 32.
Учитывая наклоны кривой, производим сжатие операций (0,1), (2,4), (3,4), (4,5), получим сетевой график (рис. 46).
Таблица 32 - Наклоны кривой "затраты-продолжительность".
Операция |
Наклон |
0,1 |
2 |
1,2 |
1,3 |
1,3 |
1 |
2,4 |
1,5 |
3,4 |
0,7 |
1,4 |
1 |
4,5 |
1,7 |
Рисунок 46
Новый график имеет 2 критических пути: (0,1), (1,2), (2,4), (4,5) и (0,1), (1,3), (3,4), (4,5) с продолжительностью 157 дн.
Таким образом, критический путь сокращен с 200 до 157 дн., а это означает, что предприятие начнет производить мороженое через 157 дн. после начала работ.
Определим, сколько предприятию придется заплатить за "сжатие" критического пути (см. табл. 31):
(0,1) : 30 - 20 = 10 тыс. р.;
(1,2) : 60 - 40 = 20 тыс. р.;
(2,4) : 100 - 70 = 30 тыс. р.;
(3,4) : 70-60 = 10 тыс. р.;
(4,5): 25 - 20 = 5 тыс. р.
Таким образом, "сжатие" работ (0,1), (1,2), (2,4), (3,4), (4,5) обойдется предприятию в 10 + 20 + 30 + 10 + 5 = 75 тыс. р.
График изменения кредита в зависимости от времени остается прежним (см. рис. 46). Его вид определяет уравнение 10х - 9у + 18000 = 0.
Найдем уравнение прибыли.
Через 157 дн. после начала работ у предприятия осталось от кредита
2000 - 1500 - 265 - 75 = 160 тыс. р.
Через 100 дн. после начала выпуска продукции предприятие получит прибыль
20(тыс. р.) · 0.5(тыс. р.) · 100(дн.) = 1000 тыс. р.,
и у него будет в наличии 1000 + 160 = 1160 тыс. р.
Таким образом, для нахождения уравнения прибыли предприятия имеем две точки: С ' (157,160) и D'(257,1160).
Согласно уравнению прямой, проходящей через 2 точки, получим
(у - уС ')/(уD' - уС') = (х - xC ')/(xD ' - хС '),
(у - 160)/(1160 - 160) = (х - 157)/(257 - 157), (71)
10х-у- 1410 = 0.
Решая совместно уравнения (69) и (71), определим время, когда кредит может быть возвращен в банк:
у
= 2426,25, х
= 383,6 ≈ 384 дн.
Таким образом, через 384 дн. предприятие может вернуть кредит в банк. По сравнению с предыдущим случаем (см. п. 2) предприятие вернет в банк деньги раньше на 424—384 = 40 дн.
При нормальном режиме работ критический путь составляет 200 дн., стоимость работ — 265 тыс. р.
Критический путь уменьшен до 157 дн., минимальная стоимость работ составляет 265+75 = 340 тыс. р, при максимальном режиме.
