- •Глава 3. Решение задач оптимизации.
- •3.1. Общие сведения о задачах оптимизации.
- •3.1.1. Что такое оптимальное решение.
- •3.1.2. Классификация задач оптимизации.
- •3.2. Математическая формализация задачи.
- •Определение 3.1.. Уравнение, описывающее критерий оптимизации принимаемого решения с математической точки зрения, называютцелевой функцией.
- •3.3. Решение задачи в среде msexcel(на примере задачи планирования производства).
- •3.3.2. Решение задачи.
- •3.4. Анализ полученного решения.
- •3.4.1. Назначение имен ячейкам.
- •3.4.2. Анализ оптимального решения.
- •Отчет по результатам.
- •Отчет по устойчивости.
- •Отчет по пределам.
- •3.4.3. Параметрический анализ.
- •Создание сценария.
- •Диспетчер сценариев.
- •Изменение сценария.
- •Результаты работы.
- •3.5. Примеры решения задач оптимизации.
- •3.5.1. Транспортная задача
- •Задание 3.4. Самостоятельно повторите решение транспортной задачи на рабочем листе msExcelи решите следующие задачи.
- •3.5.2. Задача о назначениях
- •Задание 3.5. Самостоятельно повторите решение задачи о назначениях на рабочем листе msExcelи решите следующие задачи.
- •3.5.3. Планирование производства
- •Задание 3.6. Самостоятельно повторите решение задачи о планировании производства и решите следующие задачи.
- •3.5.4. Планирование штатного расписания
- •Задание. Самостоятельно повторите решение задачи о планировании штатного расписания и решите следующие задачи.
- •Задачи к главе 3.
- •Варианты развития предприятий I—Ill u потребность в сортовом прокате по годам планового периода
- •Варианты реконструкции предприятий I — III и ограничения задачи
Задание 3.5. Самостоятельно повторите решение задачи о назначениях на рабочем листе msExcelи решите следующие задачи.
Задача 1. Пять человек с номерамиMl, М2, ..., М5 способны выполнить пять заданий с номерами Т1, Т2, ..., Т5. В силу разной квалификации на выполнение этих заданий им потребуется различное время. Как следует распределить людей по заданиям, чтобы минимизировать время выполнения? Время выполнения (в часах ) приведено таблице.
Сотрудники |
Задания | ||||
Т1 |
Т2 |
T3 |
Т4 |
Т5 | |
Ml |
10 |
5 |
9 |
18 |
11 |
М2 |
13 |
19 |
6 |
12 |
14 |
М3 |
3 |
2 |
4 |
4 |
5 |
М4 |
18 |
9 |
12 |
17 |
15 |
М5 |
11 |
6 |
14 |
19 |
10 |
Задача 2. В городе А намечено провести городскую олимпиаду по математике среди школьников, причем отдельно по семи разделам. Для этого каждая школа должна представить на олимпиаду по 7 учащихся для участия по одному учащемуся в каждом разделе. Школа N определила 7 учащихся в команду, причем известно, что каждый из семи учащихся может за отпущенное время решить правильно следующее количество задач:
Номер участника |
Количество правильно решенных задач по каждому разделу | ||||||
Номер раздела | |||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 | |
1 |
11 |
15 |
20 |
16 |
13 |
26 |
11 |
2 |
12 |
13 |
22 |
14 |
16 |
29 |
13 |
3 |
14 |
16 |
24 |
22 |
22 |
32 |
16 |
4 |
14 |
12 |
20 |
19 |
20 |
31 |
15 |
5 |
16 |
13 |
22 |
20 |
23 |
34 |
17 |
6 |
13 |
15 |
18 |
14 |
26 |
29 |
18 |
7 |
12 |
11 |
16 |
17 |
17 |
24 |
10 |
Определите, кто и в каком разделе олимпиады должен участвовать.
3.5.3. Планирование производства
Цех производит Nвидов продукции. Для производства всех видов продукции используетсяMвидов исходных материалов. Расход каждого вида сырья на производство каждого вида продукции известен. Также известны суточные запасы сырья, максимальный суточный спрос на изготовляемую продукцию, стоимость сырья и цены на продукцию. Сколько и какой продукции следует производить, чтобы прибыль от реализации продукции была максимальной?
Для решения поставленной задачи прежде всего построим математическую модель. Общая прибыль Z, которая является целевой функцией данной задачи, определяется как разность общих денежных поступлений, получаемых от реализации товаров, и совокупных затрат на сырье:
. (3.5.11)
Здесь Cj– цена единицы продукции типаj,Si– стоимость единицыi-го сырья. ПроизведениеKjCjпредставляет собой выручку от продажи товара типаj, произведениеDiSi– затраты наi-й исходный продукт. Суммируя частные выручки и затраты мы определяем прибыль. Выражение (3.5.11) для простоты не учитывает дополнительные производственные затраты. Суммарный расходi-го исходного продуктаDiвычисляется по формуле
, (3.5.12)
где Kj– суточный объем производстваj-го продукта,Rij– расходi-го сырья на производство единицы продукции типаj, а суммирование проводится по всем видам выпускаемой продукции. Суточный объем производства ограничен запасами сырья (Ai) и максимальным спросом (Bj), кроме этого, объем производства и затраты сырья должны быть неотрицательны:
, . (3.5.13)
Найдем оптимальный план производства продуктов трех видов, для выпуска которых требуется четыре вида сырья. На рисунке 3.20 показан фрагмент листа MSExcelс исходными данными, рисунок 3.21 представляет решение задачи. Для удобства составления формул все данные о сырье введены в виде столбцов, а данные о продукции – в виде строк. Затраты сырья вычисляются в ячейкахF17:F20в соответствии с выражением (3.5.12). Например, в ячейкеF17введена формула
«=СУММПРОИЗВ($B$17:$D$17;B10:D10)».
Первый аргумент функции «СУММПРОИЗВ» абсолютно ссылается на ячейки с количеством произведенного товара, а второй аргумент делает относительную ссылку на соответствующую строчку таблицы «Затраты сырья на единицу продукции». Вычисление прибыли происходит в ячейке B20, где находится формула
«=СУММПРОИЗВ(B17:D17;F4:H4)-СУММПРОИЗВ(F17:F20;C3:C6)».
Здесь первая сумма – выручка от продаж товара, вторая – затраты на сырье.
Диалог «Поиск решения» для данной задачи показан на рис. 3.22. Условия (3.5.13) заданы в виде трех ограничений (условие Di0 выполняется автоматически при выполнении условияKj0). В параметрах поиска укажите, что используется линейная модель, и выполните поиск оптимального плана производства.
Рис. 3.20. Исходные данные для задачи о планировании производства.
Рис. 3.21. Оптимальный план производства.
Рис. 3.22. Диалоговое окно «Поиск решения» для задачи о планировании производства.