第二节 目标规划的图解法

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目标规划——建模与图解法

目标规划——建模与图解法

目标规划模型一般形式
L K min Pl [ ( lk d k lk d k )] l 1 k 1 n s.t. ckj x j d k d k g k , k 1,2, , K (LGP ) j 1 n aij x j (, )bi , i 1,2,, m j 1 x j , d k , d k 0, j 1,2, , n, k 1,2, , K
目标规划问题的提出
例5.1 某公司分厂用一条生产线生产两 种产品A和B ,每周生产线运行时间为 60小时,生产一台A产品需要4小时,生 产一台B产品需要6小时.根据市场预测, A、B产品平均销售量分别为每周9、8 台,它们销售利润分别为12、18万元。 在制定生产计划时,经理考虑下述4项 目标:
首先,产量不能超过市场预测的需求;
目标函数的基本形式有三种: (1) 要求恰好达到目标值,即使相应 目标约束的正、负偏差变量都要尽可 能地小。这时取 min(d+ + d- ); (2) 要求不超过目标值,即使相应目 标约束的正偏差变量要尽可能地小。 这时取 min(d+ ); (3) 要求不低于目标值,即使相应目 标约束的负偏差变量要尽可能地小。 这时取 min (d- );
不等式需要找到一个目标上界,这里可以估计为 252(=129 + 188),于是有
12x1 + 18x2 252; 第四个目标为: x1 9,x2 8;
目标规划模型的基本概念
(1)正、负偏差变量d+,d我们用正偏差变量d+ 表示决策值超过 目标值的部分;负偏差变量d- 表示决策 值不足目标值的部分。因决策值不可能 既超过目标值同时又末达到目标值,故 恒有 d+ d- = 0 . (2)绝对约束和目标约束 我们把所有等式、不等式约束分为两 部分:绝对约束和目标约束。

目标规划的图解法

目标规划的图解法

O
50
E 500/11;500/11 ; d1 d1 d2 d2 0 D 360/7;360/7 ; d1 d1 d2 0,d2 92/7
C 100 l2
150
d
2
d
2
l4
x1 l1
小结
第一节 目标规划的基本概念与数学模型 一 问题的提出 二 目标规划的基本概念
1 决策变量与偏差变量 2 目标约束与绝对约束 3 目标规划的目标函数达成函数 4 优先因子与权系数
x1
2 x2
d3d3 6
x1,x2
0,di,di
0,(i
1,2,3) x2
l2
(l1)
(l2)
考虑P2 级目标,由于直线 交,所以在R1 内无法使
dl22与(Rl031不)因相此
在不退化P1 级目标时,不可能使P2 级
目标完全满足.这样R2 就缩为一点,
因为在R1中,使 达到d 最小的为A点,
所以:x* = (10 ,0),
关于最优解:线性规划是在可行解域内寻找某一点;
使单个目标达到最优值最大值或最小值 而目标规划是在
可行域内;首先寻找到一个使P1级目标均满足的区域R1; 然后再在R1中寻找一个使P2级目标均满足或尽最大可能 满足的区域R2R1;再在R2中寻找一个满足P3的各目标的 区 域 R3R2R1;…; 如 此 下 去 ; 直 到 寻 找 到 一 个 区 域 RkRk1…R1;满足Pk级的各目标;这个Rk即为所求的解 域;如果某一个Ri 1 i k已退化为一点;则计算终止;这一 点即为满意解;它只能满足P1;…;Pi 级目标;而无法进一步 改进;当然;此时或许有低于Pi级目标被满足;这纯属巧合
2x1 1.5x2 180

目标规划的图解法

目标规划的图解法
解 作图3-3:
(l1 ) (l 2 ) (l3 )
Min Z Pd P d P d 1 1 2 2 3 3
x1 x2 d1 d1 10 2 x1 x2 d 2 d 2 26 x 2 x d d 1 2 3 3 6 x , x 0, d , d 0, (i 1, 2,3) i i 1 2 x2
d2
(l1 ) (l2 ) (l3 ) (l4 ) 最后考虑P3 级,此时 要求目标越小越好, 由图3-2可知R3 为四 按优先级高低,首先 边形CDEF 区域, 考虑P1 级目标,要求 目标越小越好,就在 绝约束的可行解域 △OAB中进一步缩小 为△OAC,记作R1来自Bl3l4
d1
l2
C
d3
s.t
5 x1 10 x2 60 x 2 x d d 0 1 2 1 1 4 x1 4 x2 d 2 d 2 36 再考虑 P2 级目标, 6 x 8 x d d 48 1 2 3 3 x , x 0, d , d要求目标越小越 ( i 1, 2, 3) i i 0, 1 2 好,因而解空间 x2 R2为△OCD 区域
(l1 ) (l2 ) (l3 ) (l4 )

将约束方程以直线形式画在图上,这里只使用决策变 量(即 x , x ),偏差变量在画直线时被去掉,直线画好后, 在该直线上标出目标函数中与该直线相关的偏差变量增大时 直线的平移方向(用垂直于直线的箭头来反映).如图 32.
Min Z Pd 1 1 P 2d2 P 3d3
(l1 )
考虑P2 级目标,由于直线 l2 与R1不相 ( l3 ) 交,所以在R1 内无法使 d 2 0 因此 在不退化P1 级目标时,不可能使P2 级 目标完全满足.这样R2 就缩为一点, d 因为在R1中,使 达到最小的为 A点, 所以:x* = (10 ,0), d

运筹学目标规划

运筹学目标规划

目标规划举例
• 例1. 某工厂生产I、II两种产品,已知有关数据如 表。试求获利最大的生产方案。
产品I 产品II 拥有量 1 11 原材料(kg) 2 1 2 10 设备(hr) 10 利润(元/件) 8
• • • • •
实际上,工厂在作决策时,要考虑一系列因素: (1) 产品I的产量不大于产品II; (2)原材料超过时,采购成本增加; (3) 设备台时尽量用完; (4) 尽可能达到并超过计划利润指标56元。
第 5章
目标规划
(Goal programming)
第1节 目标规划的数学模型
第2节 目标规划的图解法
第3节 目标规划的单纯形法
第1节 目标规划的数学模型 一、目标规划概述
目标规划是在线性规划的基础上,为适应经济管 理中多目标决策的需要而逐步发展起来的一个分支。 线性规划只研究在满足一定条件下,单一目标函 数取得最优解,在实际问题中,可能会同时考虑几个 方面都达到最优:产量最高,成本最低,质量最好, 利润最大,环境达标,运输满足等。 目标规划能更好地兼顾统筹处理多种目标的关系, 求得更切合实际要求的解。
解: 分析 第一目标:min z1= P 1d1
设备(台时) 单件利润
1 8
2 10
10
第二目标:min z2= P (d d )
第三目标:min z3= P d
2 2 3 3
2
规划模型:
min Z P d P2 (d d ) P3d 2 x1 x2 11 x1 x2 d1 d1 0 x1 2 x2 d 2 d 2 10 8 x 10 x d d 56 1 2 3 3 x1, 2 0, d , d 0 ( j 1 , 2 , 3 ) j j

韩伯棠管理运筹学(第三版)_第九章_目标规划

韩伯棠管理运筹学(第三版)_第九章_目标规划

• step • • • • • • • • • • • • •
3 目标函数值为 : 1100 变量 解 相差值 --------------------x1 166.667 0 x2 250 0 d10 0 d1+ 36666.667 0 d233.333 0 d2+ 0 15.167 d30 26 d3+ 0 26 d41100 0 d4+ 0 2
练习:某厂生产Ⅰ、Ⅱ 两种产品,有关数据如 表所示。试求获利最大 的生产方案?
Ⅰ 原材料 设备(台时) 2 1
Ⅱ 1 2
拥有量 11 10
单件利润
8
10
在此基础上考虑: 1、产品Ⅱ的产量不低于产品Ⅰ的产量; 2、充分利用设备有效台时,不加班; 3、利润不小于 56 元。 解: 分析 第一目标:P1d1 即产品Ⅰ的产量不大于Ⅱ的产量。 第二目标: P2 ( d2 d2 )
运筹学
运筹谋划
一石多鸟
第九章 目标规划
1
第七章
目标规划
• §1 目标规划问题举例 • §2 目标规划的图解法
• §3 复杂情况下的目标规划
• §4.加权目标规划
2
§1 目标规划问题举例
例1.企业生产 • 不同企业的生产目标是不同的。多数企业 追求最大的经济效益。但随着环境问题的 日益突出,可持续发展已经成为全社会所 必须考虑的问题。因此,企业生产就不能 再如以往那样只考虑企业利润,必须承担 起社会责任,要考虑环境污染、社会效益、 公众形象等多个方面。兼顾好这几者关系, 企业才可能过引入目标值和偏差变量,可 以将目标函数转化为目标约束。 目标值:是指预先给定的某个目标的一个 期望值。 实现值或决策值:是指当决策变量xj 选定 以后,目标函数的对应值。 偏差变量(事先无法确定的未知数):是 指实现值和目标值之间的差异,记为 d 。 正偏差变量:表示实现值超过目标值的部 分,记为 d+。 负偏差变量:表示实现值未达到目标值的 部分,记为 d-。

目标规划的图解法共33页

目标规划的图解法共33页

σmn+2m
(二)、单纯形法的计算步骤
1、建立初始单纯形表。
一般假定初始解在原点,即以约束条件中的所有负偏 差变量或松弛变量为初始基变量,按目标优先等级从 左至右分别计算出各列的检验数,填入表的下半部 。
2、检验是否为满意解。判别准则如下: ⑴.首先检查αk (k=1.2…K)是否全部为零?如果全部为 零,则表示目标均已全部达到,获得满意解,停止计 算转到第6步;否则转入⑵。
1×60=60
1×58.3=58.3 < 100 由上可知:若A、B的计划产量为60件和58.3件时,
所需甲资源数量将超过现有库存。在现有条件下,此
解为非可行解。为此,企业必须采取措施降低A、B产
品对甲资源的消耗量,由原来的100%降至78.5%
(140÷178.3=0.785),才能使生产方案(60,
2、考虑产品受市场影响,为避免积压,A、B的生产
量不超过 60 件和 100 件;
3、由于甲资源供应比较紧张,不要超过现有量140。
试建立目标规划模型,并用图解法求解。
解:以产品 A、B 的单件利润比 2.5 :1 为权系数,
模型如下:
min
Z
P1
d
1
P2
(
2
.5
d
3
d
4
)
P3
d
2
30 2
d
2
d
2
)
P3
d
3
d
1

x1 x1
x2
d
1
d
1
0
2 x2
d
2
d
2
10
d
1
8
x

目标规划的图解法

目标规划的图解法
11x1 2x2 25 (resource2) x1, x2 0
假定重新确定这个问题的目标为:
P1: z的值应不低于1900; P2: 资源1必须全部利用. 将该问题转化为目标规划问题, 列出数学模型.
2019/5/23
3
根据题意, 以优先因子为序, 列出对应关系 优先因子
P1 : 100x1 50x2 1900 P2 : 10x1 16x2 200 约束转化:引入偏差变量
例 用图解法求如下目标规划问题
min
z

P1d1

P2
(d
2

d
2
)

P3d
3
s.t. 2x1 x2 11
x1 x2 d1 d1 0
x1
2x 2

d
2

d
2

10
8x1
10x2

d
3

d
3

56
x1
,
x
2
,
d
i
,
d
i

0, i
(1)
x1
2x2

d
2

d
2

4
x1
2x2

d
3

d
3

8
x1 ,x2 ,di ,di 0,i 1,2,3
min
z
P1d
3

P2d
2

P3 (d1

d
1
)
(2)
s.t.
6 x1 2 x2 d1 d1 24

运筹学课堂PPT4.2目标规划的图解法

运筹学课堂PPT4.2目标规划的图解法

x1
,
x2
,
d
j
,
d
j
d1 0
d1
80
(3)
最优解空间:ABCD
(2) C
B
x1
(1) (3)
min
Z
P1d1
P2
(d
2
d
2
)
P3
(d
3
d
3
)
P4d
4
3x1 12
(1)
x2
4 x2 16
复习:两平行直线间的距离公式
Ax By d d C(目标约束)
y
d d 0
Ax By C
d 0 ( x0 , y0 )
d
正负偏差变量中至少有一个零,如:
A2 B2
x Ax By C
Ax By d d C d 0, d 0
Ax By d C
Ax By C d C(在下半平面)
P2d4
P3d
3
P4 (2d1
d
2
)
x1 30 x2 20 / 3
x2
d1 0
d1 0
d
2
25 /
3
d2 0
d
3
680
d
3
0
d
4
0
d4 0
D
E(35/2,15)
(2)
min Z (0, 0, 680, 25 / 3)
F(30,20/3)
A
B
x1
(1)
(4) (3)
4.2 目标规划的图解法
差变量大于零的区域。
(1) (2) (3)
(平行) (4)
(2)
x1
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d1 0 , d1 0
min z P ( d d d d 2 2 ) 1 1 1
4
1 1 d1 d 2 2 2 2

x2
d
1
d2


d1
d2
x1
请练习:
137页
习题 6 6.3题
x2
90 80 70 60 50 40 30 20 10
求在下述各目标函数下的满意解:
(1)min z P1 (d1 d1 d 2 d 2 ) (2)min z 2 P1 (d1 d1 ) P1 (d 2 d 2 ) (3)min z P1 (d1 d1 ) 2 P1 (d 2 d 2 ) (3)min z P1 (d1 d1 ) P2 (d 2 d 2 )
min f (d ) P d 2.5 P d P d P d 1 1 2 2 2 3 3 4
300 x1 120 x2 d1 d1 24000 x d d 60 2 1 2 x d d 100 3 3 2 20 x 10 x d d 1 2 4 4 1400 x 、x 、d 、d 0,i 1, 2, 3, 4 i i 1 2

x1 x2 80 x1 x2 90 x1 60 ④ x2 40
10
20
30
40
50
60
70
80
90
x1


x2
90 80 70 60 50 40 30 20 10
d4
min f (d ) P d P d 5 P d P d 1 1 2 2 3 3 3 4
① 300 x 120 x d d 24000 1 2 1 1
20 40 60 80
x1

图 6-1
20 x1 10 x2 d4 d4 1400
min f (d ) P d 2.5 P d P d P d 1 1 2 2 2 3 3 4
满意解 次优解
x1

10
20
30
40
50
60
70
80
90

20 x1 10 x2 d4 d4 1400
图 6-1
min f (d ) P d 2.5 P d P d P d 1 1 2 2 2 3 3 4
x2
d1
d4
d1 ③
d2 d2
①:右上方
d
4
d d
3
③ :左方
100 80 60 40 20
x2
d1
d1 ②
d2
①:右上方
d
4
d4 d2
d d
3
③ :左方 ③ ④:下方
100 80 60 40 20
3
②:左下方
无解
min(d4 0)

20 40 80
min(d4 0)
60

第三目标: 总工时最好 不超过1400小时,不得已 x1 时,超过量越小越好.
1 2( x1 d1 ) x2 2 2 x1 x2 d1 d1 2 2 d 2 0 , d 2 0 1 2( x1 d 2 ) 3 x2 6 2 x1 3 x2 d 2 d 2 6 2

① ② ③ ④

20 40 80
60
x1
图 6-1

x2
d1
d1 ②
100 80 60 40 20
300 x1 120 x2 24000 ① ② x1 60 ③ x 100 2 ③ 20 x 10 x 1400 ④ 1 2
① 300 x 120 x d d 24000 1 2 1 1
20 40 60

80
x1
图 6-1
直线上的点:
x2
d1
d1
300 x1 120 x2 24000 d1 =d1 =0
直线左下方的点:
300 x1 120 x2 24000 d1 >0,d1 0
100 80 60 40 20
直线右上方的点:
300 x1 120 x2 24000 d1 =0,d1 0
x1 60, x2 50
E (60, 50)

20 40 80
60④x1满意来自 次优解图 6-1四、已知目标规划问题的约束条件如下:
2 x1 x2 d1 d1 2 2 x1 3 x2 d 2 d 2 6 x1 6 x , x ; d , d 0,i 1, 2 i i 1 2
300 x1 120 x2 24000 x1 60 x2 100 20 x 10 x 1400 1 2
把 x1做为横轴,x2做为纵轴,建立直角坐标系, 作出去掉偏差变量后的约束方程的图形.
x2

100 80 60 40 20
300 x1 120 x2 24000 x1 60 ③ x2 100 20 x 10 x 1400 1 2

d2
d2
d
4
d1
d1
d3
d3
x1 x2 d1 d1 80 x x d d 1 2 2 2 90 x d d 1 3 3 60 x d d 40 2 4 4

A(60, 30)
① 300 x 120 x d d 24000 1 2 1 1
20 40 60 80
x1
图 6-1
x2
d1
d4
d1 ②
d2 d2
x1 d2 d 2 60
d3 d3


d
4
100 80 60 40 20

x2 d3 d3 100
6.2
目标规划的图解法
当目标规划模型中只含两个决策 变量(不计偏差变量)时,可以用图解 法求出满意解。
例 某工厂生产A、B两种机床.在一个周期内 有效工时为1400小时;平均每生产一台A需要 20小时,一台B需要10小时;市场预测,一个 周期内A的需求量为60台,B的需求量为100台; 每台利润A为300元,B为120元. 试制定满足下列目标的生产计划: 第一目标: 尽量完成本周期的利润指标24000元; 第二目标: 生产量不超过最大销售量; 第三目标: 总工时最好不超过1400小时,不得已时, 超过量越小越好.
3

④:下方
②:左下方
无解
E

20 40 80
min(d4 0)
min(d4 0)
60
x1
图 6-1

x2
d1
d1 ②
d2 d2 d3 d3
E : ①和② 的交点

100 80 60 40 20
300 x1 120 x2 24000 x1 60
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