(ден. ед.).
Исследуем опорный план на оптимальность.
Найдем значения потенциалов, используя
первое условие оптимальности. Для заполненных поставками клеток .
, ,
,, ,
, , ,
.
Проверим выполнение второго условия
оптимальности. Для всех пустых клеток должно выполняться неравенство: .
Второе условие оптимальности выполняется
для всех свободных клеток, следовательно, план оптимален.
Наименьшие транспортные затраты .
Ответ: ;
оптимальный план распределения поставок расположен в таб. 3.
При решении
оптимизационных экономических задач необходимо пройти через следующие этапы:
·
Составить
математическую модель экономической задачи;
·
Решить
полученную экстремальную математическую задачу;
·
Дать
экономическую интерпретацию ответу.
Рассмотрим
прохождение этих этапов на примере задачи об использовании ресурсов.
Пример. Для изготовления изделий
двух видов А и В на заводе используют сырье четырех типов (І, ІІ, ІІІ, IV). Для выпуска изделия А
необходимо 2 единицы сырья І типа; 1 ед. сырья ІІ типа; 2 ед. сырья ІІІ типа; 1 ед. сырья IV типа. Для изготовления
изделия В требуется 3 единицы сырья І типа; 1 ед. сырья ІІ типа; 1 ед. сырья ІІІ типа. Запасы сырья
составляют: І типа – 21 ед., ІІ типа – 8 ед., ІІІ типа – 12 ед., IV типа – 5 ед. Выпуск
одного изделия типа А приносит 3 грн. прибыли, а одного изделия типа В – 2 грн.
прибыли. Составить план производства, обеспечивающий наибольшую прибыль.
Решение.
·
Составление
математической модели.
Вопрос
задачи, сформулированный в виде «составить план производства, обеспечивающий
наибольшую прибыль», означает, что необходимо определить, какое количество
изделий А и В нужно производить (для достижения наибольшей прибыли).
Так как необходимо
определить количество изделий А и В, то введем следующие обозначения:
– количество изделий А, планируемое к
выпуску;
– количество изделий В, планируемое к
выпуску;
Z (целевая функция задачи)
по своему экономическому смыслу – это прибыль. (Т.к. из условия задачи мы
видим, что слово «наибольшая», связанное с экстремумом, соответствует
прибыли).
Получим:
– математическая модель задачи.
·
Решение
полученной экстремальной задачи:
Для решения
задачи воспользуемся возможностями Microsoft Excel.
§
Откройте
Microsoft Excel.
§
В
ячейки первой строки (в данном случае А1 и В1) введите обозначения имеющихся в
задаче переменных , (язык и
шрифт значения не имеют, т. к. обозначения необходимы для понимания
смыслов соответствующих им чисел).
§
В
ячейки второй строки (в данном случае А2 и В2), соответствующие заполненным
ячейкам первой, введите произвольные значения переменных (для простоты возьмем
значения 1, хотя на самом деле это могут быть любые числа). Тем самым мы
присваиваем и пока значения 1.
В ячейку А4
введите обозначение целевой функции Z=.
§
В
ячейку В4 введите формулу вычисления целевой функции из математической модели
задачи
(), подставляя вместо и
, соответствующие им значения из ячеек А2 и
В2. (Вспомните, что введение формулы начинается со знака =)
После нажатия
кнопки Enter на экране монитора должно быть следующее. (Продумайте, как изменится
картинка, если ввести иные значения и ,
к примеру, не 1, а 2. А теперь поэкспериментируйте. Оправдался ваш прогноз?)
В ячейки А5 и
В5 введите соответственно слова: А5 – Ограничение, В5 – Правая часть ограничения.
§
В
ячейку А6 введите формулу вычисления левой части первого ограничения , подставляя вместо и
, соответствующие им значения из ячеек А2 и
В2.
§
В
ячейку В6 введите свободный член первого ограничения – 21. После нажатия кнопки
Enter на экране монитора
должно быть следующее.
§
Аналогично
в ячейку А7 введите формулу вычисления левой части второго ограничения , а в В7 его свободный член – 8; в ячейку А8
введите формулу вычисления левой части третьего ограничения , а в В8 его свободный член – 12; в ячейку А9
введите формулу вычисления левой части четвертого ограничения , а в В9 его свободный член – 5;
§
После
нажатия кнопки Enter на экране монитора должно быть следующее.
Таким образом,
мы ввели все данные условия задачи в компьютер и подготовились к тому, чтобы
задачу решить.
§
В
меню Сервис выберите команду Поиск решения (именно
она является инструментом для поиска решений задач оптимизации)
§
В
этой команде вам будет предложено установить целевую ячейку. Именно слово «целевую»
поможет вам в дальнейшем вспомнить, о чем идет речь. Конечно же, о значении
целевой функции. Введите это значение, щелкнув левой кнопкой мышки на ячейке В4
(содержащей в данном случае числовое значение целевой функции). Получите:
§
Т.к. в данной задаче функция Z исследуется на максимум,
то оставляем Равной: • максимальному значению.
Если решаем
задачу на минимум, то нужно поставить метку • перед словами минимальному
значению.
§
Далее
нажмите на стрелку, расположенную в правой части пространства ячейки Изменяя
ячейки:, в результате чего на экране должно появиться следующее
В полученное
пространство необходимо ввести диапазон изменяющихся в задаче переменных (т.е. ячейки,
содержащие числовые значения и ,
т. к. именно и могут
принимать различные числовые значения, среди которых мы и пытаемся отыскать оптимальное
решение задачи).
Т.е.
заполненная ячейка должна принять вид:
§
После
этого заполняют пространство ячейки Ограничения: Для чего нужно
щелкнуть по кнопке Добавить, в результате чего на экране появится
новое окно:
В Ссылка
на ячейку: введите номер ячейки, содержащей левую часть ограничения (в
данном случае для первого ограничения – это ячейка А6).
Выберите знак
ограничения в соответствии с математической моделью из предлагаемых вариантов
(в данном случае <=, т. к. первое ограничение со знаком )
В Ограничение:
введите номер ячейки, содержащей свободный член ограничения (в данном случае
для первого ограничения – это ячейка В6).
Т.о. перед
вами на экране должна быть следующая картинка:
Это вы ввели
только первое ограничение, а есть еще и другие, поэтому нажмите кнопку Добавить
и аналогичным образом введите второе, третье и четвертое ограничения.
§
Но
после того, как все ограничения системы введены, еще рано нажимать ОК,
т. к. в математической модели имеется условие неотрицательности переменных
(), а в описании задачи для компьютера оно еще
не упоминалось.
Поэтому после
введения последнего ограничения вновь нажмите кнопку Добавить и в
Ссылка на ячейку: введите номер ячейки, содержащей числовое
значение ; выберите знак >=; а в Ограничение: введите 0.
Еще раз
нажмите Добавить и аналогичным образом создайте условие неотрицательности
для .
§
Таким
образом, компьютер получил все те ограничения, которые есть в условии задачи,
поэтому теперь можно нажать ОК. В результате на экране появится
следующее:
Появилось?
Если ДА, то нажимайте Выполнить.
И согласитесь
на то, чтобы Сохранить найденное решение. Т.е. в появившемся окне
нажмите ОК.
§
Обратите
внимание на то, какие теперь значения принимают , и Z.
= 4; = 4; Z = 20 – Это и есть найденное
оптимальное решение задачи () и соответствующее
экстремальное
значение целевой функции ().
Математически
задача решена. Осталось дать экономическую
интерпретацию
полученному.
·
Дадим
экономическую интерпретацию ответу.
Для
достижения наибольшей прибыли 20 грн. необходимо производить 4 изделия А и 4
изделия В.
1.
Вітлінський В.В., Наконечний С.І., Терещенко Т.О. Математичне
програмування. – К.: КНЕУ, 2001.
2.
Исследование
операций в экономике/ Под ред. проф. Н.Ш. Кремера. – М.: Банки и биржи,
ЮНИТИ, 2000.
3.
Конюховский П.В. Математические
методы исследования операций в экономике: учебное пособие. – СПб. – Москва –
Харьков – Минск, 2005.
4.
Кулян В.Р.
и др. Математическое программирование. – К.: МАУП, 2005.
5.
Таха,
Хемди. Введение в исследование операций. – М.: Издательский дом «Вильямс»,
2001.