Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

СППР_КР

.pdf
Скачиваний:
26
Добавлен:
23.03.2015
Размер:
565.17 Кб
Скачать

1

Міністерство освіти, науки, молоді і спорту України

Чорноморський державний університет імені Петра Могили

Факультет комп’ютерних наук

Кафедра інтелектуальних інформаційних систем

Системи підтримки прийняття рішень

Методичні вказівки до виконання курсової роботи

Автор:

д.т.н., проф. Ю.П. Кондратенко

Миколаїв – 2011

2

КУРСОВА РОБОТА

(для груп 501-м, 501-с, 502-с комп’ютерного факультету ЧДУ ім. Петра Могили)

Дисципліна - Системи підтримки прийняття рішень

Тема: Синтез системи підтримки прийняття рішень (СППР) для оптимізації парку

транспортних засобів та маршрутів вантажних перевезень в умовах невизначеності

Вхідні дані:

1.Координати вузлів, в яких знаходяться замовники вантажів.

2.Вантажомісткість транспортних одиниць (гомогенний/гетерогенний флот).

3.Генерація загальних обсягів замовлень для 5-ти можливих програм.

4.Генерація замовлень вантажу в кожному з вузлів (чіткі значення/нечіткі значення).

5.Дані для розрахунку матриці рішень.

6.Методи формування маршрутів: а) sweeping-алгоритм, saving-алгоритм.

7.Визначення оптимального складу транспортного парку, тобто оптимальної кількості транспортних засобів для компанії-перевізника (гомогенний/гетерогенний флот) при реалізації різнотипних програм сумарних замовлень в залежності від кон’юнктури ринку на основі класичних, похідних та комбінованих критеріїв.

8.Обчислювальне середовище – MATLAB.

Координати вузлів, в яких знаходяться замовники вантажів

Таблиця 1

Координати вузлів розгалуженої транспортної системи

№ вузла

Xi

Yi

№ вузла

Xi

Yi

№ вузла

Xi

Yi

1

22

22

26

41

46

51

29

39

2

36

26

27

55

34

52

54

38

3

21

45

28

35

16

53

55

57

4

45

35

29

52

26

54

67

41

5

55

20

30

43

26

55

10

70

6

33

34

31

31

76

56

6

25

7

50

50

32

22

53

57

65

27

8

55

45

33

26

29

58

40

60

9

26

59

34

50

40

59

70

64

3

10

 

40

 

66

35

55

50

60

 

64

4

11

 

55

 

65

36

54

10

61

 

36

6

12

 

35

 

51

37

60

15

62

 

30

20

13

 

62

 

35

38

47

66

63

 

20

30

14

 

62

 

57

39

30

60

64

 

15

5

15

 

62

 

24

40

30

50

65

 

50

70

16

 

21

 

36

41

12

17

66

 

57

72

17

 

33

 

44

42

15

14

67

 

45

42

18

 

9

 

56

43

16

19

68

 

38

33

19

 

62

 

48

44

21

48

69

 

50

4

20

 

66

 

14

45

50

30

70

 

66

8

21

 

44

 

13

46

51

42

71

 

59

5

22

 

26

 

13

47

50

15

72

 

35

60

23

 

11

 

28

48

48

21

73

 

27

24

24

 

7

 

43

49

12

38

74

 

40

20

25

 

17

 

64

50

15

56

75

 

40

37

Х0 =40,

Y0 =40 -

координати базового вузла (№ =0),

в якому

знаходиться складський комплекс і транспортна компанія

Загальна кількість вузлів для кожного з варіантів – 35.

Відлік вузлів починається з номера вузла, який співпадає з номером варіанта.

При необхідності треба використовувати циклічний перехід від вузла 75 до вузла 1 при формуванні початкових даних на основі Таблиці 1.

Вантажомісткість транспортних одиниць (гомогенний/гетерогенний флот)

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 2

Вантажомісткість Dmax

транспортних одиниць (гомогенний флот) в тоннах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dmax

 

Dmax

Dmax

 

 

варіанта

 

 

варіанта

 

варіанта

 

 

 

1

1,0

 

26

13,5

51

18,5

 

 

2

1,5

 

27

14,0

52

19,0

 

 

3

2,0

 

28

14,5

53

28,5

 

 

4

2,5

 

29

15,0

54

27,0

 

 

5

3,0

 

30

15,5

55

27,5

 

 

6

3,5

 

31

16,0

56

28,0

 

 

7

4,0

 

32

16,5

57

29,0

 

 

8

4,5

 

33

17,0

58

29,5

 

 

9

5,0

 

34

17,5

59

30,0

 

 

10

5,5

 

35

18,0

60

30,5

 

4

11

6,0

36

19,5

61

31,0

12

6,5

37

20,0

62

31,5

13

7,0

38

20,5

63

32,0

14

7,5

39

21,0

64

32,5

15

8,0

40

21,5

65

33,0

16

8,5

41

22,0

66

33,5

17

9,0

42

22,5

67

34,0

18

9,5

43

23,0

68

34,5

19

10,0

44

23,5

69

35,0

20

10,5

45

24,0

70

35,5

21

11,0

46

24,5

71

36,0

22

11,5

47

25,0

72

36,5

23

12,0

48

25,5

73

37,0

24

12,5

49

26,0

74

37,5

25

13,0

50

26,5

75

38,0

Генерація загальних обсягів замовлень для 5-ти можливих програм загальних вантажних перевезень F1, F2 , F3 , F4 , F5

Значення F1 обчислюється за наступною формулою:

F1 3* Dmax 1 1 ,

а значення інших програм за формулою

Fk Fk 1 1 k , k 2,3,4,5 ,

де k 0,1 , k 1,...,5 - випадкові числа, які формуються за допомогою генератора випадкових чисел rand(1,5) в обчислювальному середовищі MATLAB, наприклад:

rand(1,5)

ans = 0.8147 0.9058 0.1270 0.9134 0.6324

Генерація замовлень вантажу в кожному з вузлів (чіткі значення)

Замовлення в вузлах для всіх програм визначається за наступним алгоритмом:

1. Генеруємо значення випадкових чисел j 0,1 для кожного з вузлів за допомогою

генератора випадкових чисел rand(1,35) в обчислювальному середовищі MATLAB, j 1,..., N; N 35 .

Генерація замовлень вантажу в кожному з вузлів (чіткі значення/нечіткі значення). 2. Знаходимо суму всіх генерованих випадкових чисел

N

Sum j .

j 1

Qij max

5

3.

Знаходимо нормалізований параметр j , j 1,..., N для кожного j -го вузла

 

 

 

 

 

j

 

 

j

.

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

Sum

 

N

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

j 1

4.

Замовлення в вузлах Qi , j 1,..., N;i 1,...,5 при реалізації i -ї програми F

 

 

j

 

 

 

 

 

 

i

вантажних перевезень визначаються за формулою

 

 

 

 

 

 

Qi

 

j

* F .

 

 

 

 

j

 

 

i

5.

Серед отриманих випадковим чином замовлень в вузлах обираємо максимальне

замовлення Qi

. Перевіряємо виконання умови

 

 

 

 

j max

 

 

 

 

 

 

 

 

Dmax ,

що забезпечує можливість обслуговування будь-якого вузла за один рейс транспортного засобу. Якщо умова Qij max Dmax не виконується, то необхідно самостійно скоригувати значення

Dmax за формулою

Dmax Qij max D ,

де D - додатне число,

 

 

 

яке вибирають з інтервалу D 0;

i

 

0,1*Qj max .

Дані для розрахунку матриці рішень:

 

 

 

 

Таблиця 4

Вартісні параметри C1,C2 ,C3 ,C4 ,C5 для формування кількісних оцінок

 

eij i 1,..., M ; j 1,...,5 альтернативних варіантів рішень Ei

при різних програмах обсягу загальних вантажних перевезень F1, F2 , F3 , F4 , F5

 

 

 

 

 

 

 

№ п/п

Параметр

Значення

Характеристика параметра

 

 

1

C1

10100

Прибуткова вартість 1 т вантажу

 

 

2

C2

35

Вартість перевезення на 1 км

 

 

3

C3

2800

Вартість додаткових

 

 

 

 

 

експлуатаційних витрат

 

 

4

C4

4500

Вартість фрахту одного

 

 

 

 

 

допоміжного транспортного засобу

 

 

5

C5

3000

Вартість простою одного

 

 

 

 

 

транспортного засобу

 

6

 

 

 

 

Таблиця 5

 

Ймовірності q1,q2 , q3 ,q4 ,q5 появи відповідних

 

 

 

зовнішніх станів F1, F2 , F3 , F4 , F5

 

 

 

 

 

 

 

 

q1

q2

q3

q4

 

q5

варіанта

 

 

 

 

 

 

1

0,310804

0,133513

0,159181

0,373758

 

0,022744

2

0,398521

0,086496

0,021846

0,19309

 

0,300047

3

0,088533

0,175052

0,629361

0,077471

 

0,029582

4

0,325773

0,219724

0,336977

0,092044

 

0,025482

5

0,250253

0,187302

0,194257

0,161749

 

0,20644

6

0,059838

0,215732

0,300141

0,364949

 

0,059341

7

0,110191

0,328728

0,133623

0,103747

 

0,323711

8

0,158397

0,169515

0,260689

0,174606

 

0,236792

9

0,289265

0,166073

0,11155

0,21486

 

0,218251

10

0,408004

0,387837

0,047022

0,093766

 

0,063371

11

0,078778

0,142868

0,389984

0,058687

 

0,329683

12

0,330944

0,258183

0,13289

0,101158

 

0,176826

13

0,295027

0,232321

0,074496

0,098257

 

0,299899

14

0,207169

0,162383

0,172399

0,181044

 

0,277004

15

0,288624

0,204787

0,034787

0,183161

 

0,288642

16

0,159597

0,085323

0,148447

0,09619

 

0,510443

17

0,199637

0,025537

0,445912

0,124244

 

0,204669

18

0,227286

0,131744

0,237313

0,198812

 

0,204844

19

0,350647

0,344875

0,254599

0,012933

 

0,036945

20

0,318207

0,309756

0,019825

0,308046

 

0,044165

21

0,340796

0,067514

0,122018

0,379561

 

0,090112

22

0,019438

0,309608

0,192222

0,265947

 

0,212785

23

0,239217

0,132237

0,231347

0,162982

 

0,234217

24

0,466543

0,005945

0,007694

0,118526

 

0,401292

25

0,430069

0,213612

0,027261

0,290742

 

0,038317

26

0,309123

0,066163

0,06894

0,392895

 

0,162879

27

0,22794

0,24363

0,199102

0,167721

 

0,161608

28

0,16528

0,131143

0,30834

0,219601

 

0,175635

29

0,240966

0,194299

0,238123

0,085138

 

0,241474

30

0,089879

0,086972

0,236751

0,256689

 

0,329709

31

0,254791

0,217237

0,197399

0,225205

 

0,105368

32

0,018704

0,154515

0,174111

0,399043

 

0,253627

33

0,132709

0,313452

0,356876

0,189541

 

0,007422

34

0,020288

0,302839

0,083026

0,161451

 

0,432396

35

0,036146

0,278412

0,255572

0,367661

 

0,062209

36

0,51419

0,281331

0,114589

0,023565

 

0,066324

37

0,288945

0,034857

0,153234

0,368097

 

0,154867

7

38

0,13889

0,100292

0,274022

0,40002

0,086776

39

0,241808

0,232422

0,198548

0,202609

0,124613

40

0,04878

0,215785

0,114884

0,139788

0,480763

41

0,12876

0,242356

0,272751

0,076853

0,279279

42

0,129285

0,182408

0,262837

0,11363

0,311839

43

0,256812

0,334178

0,163306

0,228032

0,017672

44

0,364162

0,0358

0,199601

0,062534

0,337902

45

0,090422

0,214198

0,216184

0,348979

0,130218

46

0,341927

0,074459

0,213877

0,074535

0,295201

47

0,142925

0,308536

0,163108

0,209697

0,175734

48

0,248713

0,001783

0,196554

0,190167

0,362782

49

0,202751

0,221485

0,233695

0,222669

0,1194

50

0,185659

0,201063

0,195535

0,175905

0,241839

51

0,092186

0,290125

0,215188

0,301822

0,100679

52

0,248541

0,030875

0,138443

0,325776

0,256365

53

0,228499

0,139445

0,28308

0,116556

0,23242

54

0,074144

0,11849

0,242947

0,318599

0,24582

55

0,054946

0,369426

0,161946

0,091337

0,322345

56

0,19423

0,168137

0,365961

0,011903

0,259769

57

0,261615

0,248232

0,238771

0,202826

0,048557

58

0,200177

0,106942

0,32354

0,294057

0,075284

59

0,198359

0,089408

0,210969

0,162655

0,338608

60

0,110131

0,071615

0,288866

0,445185

0,084203

61

0,432373

0,078311

0,119561

0,350993

0,018763

62

0,097944

0,333766

0,115664

0,237154

0,215473

63

0,153418

0,17578

0,142795

0,260603

0,267403

64

0,236647

0,186135

0,078023

0,272669

0,226525

65

0,33653

0,054755

0,318929

0,217851

0,071934

66

0,374881

0,333355

0,076112

0,071484

0,144169

67

0,261095

0,296803

0,107795

0,11448

0,219828

68

0,054826

0,138802

0,067515

0,350617

0,388239

69

0,138841

0,477314

0,211724

0,026667

0,145454

70

0,105517

0,164646

0,178533

0,200743

0,350561

71

0,41202

0,03723

0,152465

0,082298

0,315987

72

0,091715

0,086533

0,333046

0,352992

0,135714

73

0,35849

0,054291

0,189399

0,313765

0,084054

74

0,158033

0,119345

0,119935

0,324776

0,277911

75

0,306971

0,079265

0,298916

0,155618

0,15923

8

Етапи виконання курсового проекту

Етап 1. Формування вхідних даних і затвердження завдання на курсове проектування згідно відповідного варіанта.

Етап 2. Формування симетричної матриці відстаней між заданими вузлами. Графічна візуалізація простору вузлів з їх відповідною нумерацією.

Етап 3. Формування послідовності обходу вузлів (задача TSP = Traveling Salesman Problem або задача комівояжера) на основі saving-алгоритму, в основу якого покладено формування

saving-таблиці відстаней Sij l0i l0 j lij . Пари вузлів в saving-таблиці відстаней розташовуються в порядку почергового зменшення величини Sij .

Графічна візуалізація відповідного Гамільтонового циклу.

Етап 4. Формування маршрутів транспортних засобів з вантажомісткістю Dmax на основі

результатів saving-алгоритму для всіх 5-ти програм сумарних замовлень. Визначення

загальної кількості маршрутів R , що відповідає необхідній кількості транспортних

засобів, довжини кожного маршруту Lr ,r 1,..., R , кількості перевезеного вантажу

Q та залишкової кількості вантажу Dr Dmax Q на кожному з маршрутів,

r

 

r

 

 

R

 

 

сумарну довжину всіх маршрутів L Lr

та при повній реалізації кожної з програм

 

 

r 1

 

 

F1, F2 , F3 , F4 , F5 , а також показник ефективності завантаження транспортних засобів

E при реалізації кожної програми, що визначається за формулою

 

1

R

Dr

 

E

1

.

 

 

 

R r 1

Dmax

Графічна візуалізація простору маршрутів з їх відповідною нумерацією.

Етап 5. Формування маршрутів транспортних засобів з вантажомісткістю Dmax на основі

результатів модифікованого для задачі CVRP (Capacitative Vehicle Routing Problem) saving-алгоритму для всіх 5-ти програм сумарних замовлень. Даний алгоритм при визначенні першого вузла на маршруті починає з найвищої пари вузлів, які ще не включені в маршрути, а першим вузлом в такій парі виступає вузол, який в savingтаблиці відстаней зустрічається першим. Визначення загальної кількості маршрутів R , що відповідає необхідній кількості транспортних засобів, довжини кожного маршруту

Lr ,r 1,..., R , кількості перевезеного вантажу Q та залишкової кількості вантажу

r

Dr Dmax Q на кожному з маршрутів, сумарну довжину всіх маршрутів

r

9

R

 

 

 

L Lr та при повній реалізації кожної з програм F1, F2 , F3 , F4 , F5 , а також

r 1

 

 

 

показник ефективності завантаження транспортних засобів E при реалізації кожної

програми, що визначається за формулою

 

 

 

 

1

R

 

Dr

 

E

1

 

.

 

 

 

R r 1

 

Dmax

Графічна візуалізація простору маршрутів з їх відповідною нумерацією.

Етап 6. Формування послідовності обходу вузлів (задача TSP-комівояжера) на основі sweepingалгоритму з використанням полярних координат. Графічна візуалізація відповідного Гамільтонового циклу.

Етап 7. Формування маршрутів транспортних засобів з вантажомісткістю Dmax на основі результатів sweeping-алгоритму для всіх 5-ти програм сумарних замовлень. Визначення загальної кількості маршрутів R , що відповідає необхідній кількості транспортних

засобів, довжини кожного маршруту Lr ,r 1,..., R ,

кількості перевезеного вантажу

Q та залишкової кількості вантажу Dr

Dmax

Q на кожному з маршрутів,

r

 

r

R

сумарну довжину всіх маршрутів L Lr та при повній реалізації кожної з програм

r 1

F1, F2 , F3 , F4 , F5 , а також показник ефективності завантаження транспортних засобів

E при реалізації кожної програми. Графічна візуалізація простору маршрутів з їх відповідною нумерацією.

Етап 8. Реалізація етапів 6 та 7 для інших початкових умов при реалізації sweeping-алгоритму з використанням полярних координат, тобто для іншого початкового положення променя, з якого починається планування першого маршруту. Графічна візуалізація простору маршрутів з їх відповідною нумерацією.

Етап 9. Здійснення порівняльного аналізу загальних довжин всіх маршрутів та показників ефективності завантаження транспортних засобів при реалізації кожної з програм

вантажних перевезень F1, F2 , F3 , F4 , F5 на основі результатів етапів 4,5,7,8. Обираємо

найкращий варіант планування маршрутів за критерієм мінімізації загальної довжини маршрутів при реалізації всіх програм.

Етап 10. Для обраного найкращого варіанту розв’язуємо послідовно задачу оптимізації кожного маршруту (як задачу TSP-комівояжера), використовуючи метод штрафів або стандартні процедури в обчислювальному середовищі MATLAB для задачі TSP з метою мінімізації довжин маршрутів для попередньо сформованого (Етап 9) складу вузлів на кожному з маршрутів. Наведення результатів порівняльного аналізу параметрів

10

маршрутів, сформованих на етапах 9 та 10. Графічна візуалізація простору маршрутів з їх відповідною нумерацією.

Етап 11. Формування матриці рішень eij стосовно розміру парку транспортних засобів для зовнішніх умов, представлених у вигляді різних програм вантажних перевезень

F1, F2 , F3 , F4 , F5 , ймовірність появи яких задана множиною q1,q2 , q3 ,q4 ,q5 . Множина альтернативних рішень E E1, E2 , E3 , E4 ,..., ERmax відповідає варіантам

розміру парку транспортних засобів, наприклад,

E1 3, E2 4, E3 5, E4 6,..., ERmax Rmax , де Rmax - максимальна кількість маршрутів при реалізації програми вантажних перевезень F5 .

Загальна кількість альтернативних рішень M в матриці рішень визначається наступним чином:

E1 F1div Dmax ;

ERmax F5div Dmax 2 Rmax ;

M ERmax E1 1.

Елементи eij матриці рішень eij обчислюються за наступними алгоритмами: а) у випадку фрахтування додаткових транспортних засобів

Rj Sr

 

Rj

 

eij C1* dsj

C2 * Lrj C3* Rj C4 Rj m , Rj m ;

r 1 s 1

 

r 1

 

б) у випадку простою частини транспортних засобів

 

Rj

Sr

Rj

eij C1* dsj

C2 * Lrj C3* Rj C5 m Rj , m Rj ,

 

r 1

s 1

r 1

m - кількість танкерів згідно альтернативного рішення Ei ,i 1,..., M ;

Rj - кількість маршрутів при реалізації j -ї програми вантажних перевезень

Fj , j 1,...,5;

R j

Lrj - загальна довжина всіх маршрутів при реалізації j -ї програми вантажних

r 1

перевезень Fj , j 1,...,5;

Sr

dsj - загальна кількість відвантаженого вантажу на r -му маршруті при реалізації j

s 1

програми вантажних перевезень Fj , j 1,...,5;

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]