Файл: Математическое программирование и производственные задачи..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.10.2024

Просмотров: 54

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

0K b j^ b j, j =

1, 2, . .

Л ; Z = l, 2, . .

(1.6)

Таким образом,

задача

1.1 становится задачей

стохасти­

ческого линейного

программирования.

 

Как указывалось, в зависимости от преследуемых целей в стохастическом программировании существуют различные по­

становки задач.

В данном параграфе рассматривается

сле­

дующая

постановка.

 

Если

закон

распределения величины b\ U— 1,2, . .

., л;

1 = 1, 2, .

. .. L) известен, то, заменив ее математическим ожи­

данием

 

решение стохастической задачи можно свести

к решению детерминированной задачи. Но закон распределе­ ния случайных величин не всегда бывает известен. Поэтому для выявления закона распределения и определения матема­ тического ожидания заранее производится обработка стати­ стических данных.

 

Задача 1.2. Найти такие значения

величин х\ и yj, ко­

торые минимизируют функцию

 

 

 

 

 

 

Л = л *

\ i-i

2 Су У} )

(1 - 7 )

 

 

 

 

 

 

j - 1

/

 

при

условиях

 

 

 

 

 

 

 

 

Р ф

а и х ‘-

у'--1 <. Ь '-у > -р ‘,

/= 1, 2,

., л; 1=1, 2,

. . .,L ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 1.8)

где р] (у= 1 ,

2,

. . .,

л;

/=1, 2, . . .,

L)—заданные вероят­

ности;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х\>А\,

i = 1,

2,

. .

.,

т-

1 = 1,

2............ L-,

(1.9)

y/sSy'sSy.,

,

7= 1,

2,

. .

.,

л;

/= 1,

2, . . ., L.

(1.10)

В работе [47] для решения задачи (1.7) — (1.10) предла­ гается алгоритм, основанный на обработке статистических данных относительно случайных величин Ь}1 . Но для приме­ нения указанного алгоритма необходимо иметь достаточно большой объем статистического материала. С другой стороны,

103


при большой номенклатуре выпускаемой продукции число не­ известных в задаче (а также число ограничений) будет вели­ ко, что приводит к определенным затруднениям при реше­ нии задачи. Поэтому возникает необходимость в упрощении структуры задачи. Если принять

х\= А \ , 1= 1 , 2, . . ., т- / = } , 2, . . L,

(1.11)

то сразу можно избавиться от этих переменных. Тогда вместо задачи 1.1 получим следующую задачу.

Задача 1.3. Найти величины yl, минимизирующие

ли­

нейную функцию (1.5), при условиях (1.3) и

 

 

 

у^1 > й ‘- Ь ‘-\

у = 1, 2, .

. .,

п-

/= 1, 2 ........... L,

 

(1.12)

где

 

 

 

 

 

 

 

 

гп

 

. .

.,

п-

/=1, 2, . . .,

L.

 

 

е1‘ = ^ а и А\, /= 1, 2,

 

 

<-1

 

 

 

 

 

 

 

 

Из постановки видно, что при фиксированных

Ь1

задача

имеет простую структуру. Нетрудно заметить, что для

разре­

шимости задачи

необходимо

выполнение условий

 

 

 

у/, /=1, 2............я;

/=1, 2, . . ., L.

 

(1.13)

Эти условия являются и достаточными. Действительно,

при выполнении

условий

(1.13)

можно непосредственно по­

строить решение задачи

1.3:

 

 

 

 

 

 

у}~_1 =

max [dlj —blj - 1-,

уу].

 

(1.14)

Ясно, что стохастический вариант этой задачи тоже будет

иметь простую структуру по сравнению с задачей

1.2.

 

 

Из (1.14) видно,

что при £ j_1= 6 / =

rfj имеем у;-_1= уу,

т. е.

если в течение (/—1 )-го промежутка

времени от поставщика

получается точно тот объем материала, который употребляет­ ся в производстве за /-ый промежуток, то достаточно в нача­ ле (/—1)-го промежутка времени иметь минимальный объем запаса. Однако в реальных условиях редко встречается такая ситуация. Поэтому величины ЬУ рассматриваются как слу­

104


чайные, вследствие чего случайными будут и величины

Если закон распределения случайных величин Tjj изве­ стен, то стохастический вариант задачи 1.3 сводится к детер­ минированному. Но закон распределения случайной величины не всегда известен. В таких случаях целесообразно вместо стохастического варианта задачи 1.3 рассматривать параме­ трическую задачу, в качестве параметров принимая случай­ ные величины vjj. Нетрудно показать, что минимальное зна­ чение целевой функции (1.5) является неубывающей вогнутой функцией от параметров Учитывая вогнутость и кусочно­ линейную структуру этой функции, заключаем, что ее градиент принимает возможное наибольшее значение на подобласти,

близкой к вершине ^l.= d l. (у' = 1, 2, . . ., tv, /= 1, 2, . . ., L)

параллелепипеда 0^Сг/.£^й‘. Следовательно, на указанной подобласти функция имеет наибольшее приращение, т. е. вблизи указанной вершины целевая функция задачи 1.3 бо­ лее чувствительна относительно исходных данных. Из оп­ ределения vjj видно, что минимальное значение целевой функции (1.5) является невозрастающей функцией от Ь}1

(этот факт чувствуется и из экономической сущности задачи

1.3).

Таким образом, наилучшей подобластью (в смысле ми­ нимального значения целевой функции) является параллеле­ пипед 0<v;j<yy. Исходя из этого, отрезок [0, _уу ] можно принимать в качестве доверительного интервала случайной ве­ личины у*. Сужение доверительного интервала производится

на основе обработки статистических данных.

Можно убедить­

ся, что в качестве

минимального объема запаса ( уу) нужно

брать

верхнюю

границу

доверительного

интервала ■/)'

</= 1,

2, . . ., L).

Практически уу не может неограниченно

убывать. Через некоторое время

(исходя из статистики реали­

зации

случайных

величин

f]j )

она станет неподвижной или

с незначительной амплитудой будет колебаться вокруг данной стационарной точки, которую и можно принять в качестве уу.

Приведем еще одну постановку задачи управления запа­ сами. Предположим, что из-за нехватки единицы материала /-го вида в течение / -го промежутка времени предприятие не­ сет ущерб в сумме «у . Введем переменные

105


z J = * J - > + y r f j,

 

7=1,

2

 

/=1,

2, . .

L.

 

При 2 j> 0

имеем, что zlj =

y lj ,

а при

zy< 0—потребнос­

ти производства в материале /-го

вида не

удовлетворяются

в объеме |zj|.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача

1.4.

Минимизировать функцию

 

 

 

 

 

 

Л =

V v

ау|2}1

 

 

(1.15)

 

 

 

 

 

/-1

 

 

 

 

 

при условиях

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1| J_ ?l- 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I <

+

W -1-

-zr

/— 1, 2............я;

/=1, 2,

.

. ., Z.;

 

1

1

 

 

 

 

 

 

(1.16)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- d ^ z ^ y j

, 7= 1,

2, . . ., я; /=1,

2, . .

L.

(1.17)

По существу

задача

(1.15)— (1.17)

является

нелиней­

ной (даже при фиксированных

bJ ). Если величины

Ь1. слу­

чайные, то она будет нелинейной стохастической задачей, ко­ торая более правильно отражает реальную действительность.

§ 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ СХЕМ ПЕРЕВОЗОК

Организационные трудности в строительстве, как и хозяй­ ственные неполадки, подчас возникают в результате непра­ вильного планирования материально-технического снабжения, в частности, планирования перевозок строительных материа­ лов.

Повышение качественного уровня планирования и управ­ ления экономикой является важным условием улучшения организации производства в строительстве.

Сложившиеся организационно-технические условия тре­ буют новых хозяйственных решений во всем комплексе вопро­ сов экономики строительства. Изо дня в день повышается актуальность систематического совершенствования организа­ ции производства на базе внедрения научной организации труда и управления в строительстве.

106


Старые формы управления и планирования строительствавытесняются, заменяются новыми. Для научно обоснованного планирования и управления строительством требуются мате­ матические методы экономического анализа строительства и его производственных подразделений (в строгой увязке между собой).

Современные экономико-математические методы позволя­ ют дать оптимальные решения по каждой конкретной органи­ зационной и планово-экономической задаче, встречающейся в строительном производстве.

Необходимо отметить, что транспортные расходы в се­ бестоимости промышленной продукции пока составляют зна­ чительную долю. В промышленности удельный вес транс­ портных затрат составляет, в среднем 13%, а в ее отдельных отраслях—еще выше. Так, например, в угольной промышлен­ ности удельный вес транспортных расходов составляет 27,8%, в промышленности строительных материалов—28,3%, а в целом в стране транспортные расходы составляют более 27 миллионов рублей в год. Отсюда и вытекает необходи­ мость научно обоснованного подхода к вопросам учета тран­

спортных затрат, планирования

и

нормирования

перевозок

в материально-техническом снабжении.

 

 

 

Постановка транспортной задачи. Классическая транс­

портная задача

ставится следующим образом.

Пусть имеются

т баз

(карьеров)

Л„, . .

.,

А,„—с объемами строитель­

ного

материала

г-го

вида а[,

а 2,г

. .

а'т и п потребителей

(строительных

объектов) Въ

Я>,

. . .,

В п—с соответствую­

щими потоебностями: b[, Ьг2, . .

.,

Ь'п. Стоимость

перевозки

единицы материала г -го вида из

I-го пункта отправления

(базы) в у'-ый пункт назначения

равна

crt. и

предполагается

известной для всех комбинаций (г, у). Пусть х\}—количество материала r -го вида, перевозимого по маршруту (г, у). Экономический смысл задачи заключается в том, чтобы оп­ ределить такие величины x tjr (объемы перевозок) для всех маршрутов (г, у), при которых суммарная стоимость пере­ возок была бы минимальной.

Условия транспортной задачи для материала г -ro вида схематично можно представить в виде табл. 2.1.

107