目标规划例题
目标规划
某企业生产甲、乙两种产品,需要用到A,B,C 三种设备,关于产品的赢利
与使用设备的工时及限制如表 2 所示。
问该企业应如何安排生产,才能达到下列目标: 表 2
甲乙设备的生产能力(h )
A (h/件) 2 2 12
B (h/件) 4 0 16
C (h/件) 0 5 15
赢利(元/件) 200 300
(1)力求使利润指标不低于 1500 元;
(2)考虑到市场需求,甲、乙两种产品的产量比应尽量保持 1:2;
(3)设备 A 为贵重设备,严格禁止超时使用;
(4)设备C 可以适当加班,但要控制;设备B 既要求充分利用,又尽可能不加班。
在重要性上,设备B 是设备C 的 3 倍。
建立相应的目标规划模型并求解。
解设备 A 是刚性约束,其余是柔性约束。
首先,最重要的指标是企业的利润,
因此,将它的优先级列为第一级;其次,甲、乙两种产品的产量保持 1:2 的比例,列为 第二级;再次,设备B,C 的工作时间要有所控制,列为第三级。
在第三级中,设备B 的 重要性是设备C 的三倍,因此,它们的权重不一样,设备B 前的系数是设备C 前系数
的 3 倍。
设生产甲乙两种产品的件数分别为x1, x2, ,相应的目标规划模型为
min z = P1d1- + P2 ( d2+ + d2- ) + P3 ( 3d3+ + 3d3- + d4+ )
121211122213324412221220030015002040515,,,0(1,2,3,4...)i i x x x x d d x x d d x d d x d d x x d d i -+-+-+-+-++≤⎧⎪++-=⎪⎪-+-=⎪⎨+-=⎪⎪+-=⎪≥=⎪⎩
LINGO 程序编码
model:
sets:
level/1..3/:p,z,goal;
variable/1..2/:x;
h_con_num/1..1/:b;
s_con_num/1..4/:g,dplus,dminus;
h_con(h_con_num,variable):a;
s_con(s_con_num,variable):c;
obj(level,s_con_num)/1 1,2 2,3 3,3 4/:wplus,wminus;
endsets
data:
ctr=?;
goal=? ? 0;
b=12;
g=1500 0 16 15;
a=2 2;
c=200 300 2 -1 4 0 0 5;
wplus=0 1 3 1;
wminus=1 1 3 0;
enddata
min=@sum(level:p*z);
p(ctr)=1;
@for(level(i)|i#ne#ctr:p(i)=0);
@for(level(i):z(i)=@sum(obj(i,j):wplus(i,j)*dplus(j)+wminus(i,j)*
dminus(j)));
@for(h_con_num(i):@sum(variable(j):a(i,j)*x(j))<b(i));
@for(s_con_num(i):@sum(variable(j):c(i,j)*x(j))+dminus(i)-dplus(i)=g(i));
@for(level(i)|i #lt# @size(level):@bnd(0,z(i),goal(i)));
End
程序解释
当程序运行时,会出现一个对话框。
在做第一级目标计算时,ctr 输入1,goal(1)和goal(2)输入两个较大的值,表明这
两项约束不起作用。
求得第一级的最优偏差为0,进行第二轮计算。
在第二级目标的运算中,ctr 输入2。
由于第一级的偏差为0,因此goal(1)的输入值
为0,goal(2)输入一个较大的值。
求得第二级的最优偏差仍为0,进行第三级计算。
在第三级的计算中,ctr 输入3。
由于第一级、第二级的偏差均是0,因此,goal(1) 和goal(2)的输入值也均是0。
最终结果是:x1=2, x2=4最优利润是1600 元,第三级的最优偏差为29。
线性规划典型例题
例1:生产计划问题某工厂明年根据合同,每个季度末向销售公司提供产品,有关信息如下表。
若当季生产的产品过多,季末有积余,则一个季度每积压一吨产品需支付存贮费O.2万元。
现该厂考虑明年的最佳生产方案,使该厂在完成合同的情况下,全年的生产费用最低。
试建立模型。
解:法1 设每个季度分别生产x1,x2,x3,x4则要满足每个季度的需求x4≥26x1+ x2≥40x1+ x2+ x3≥70x1+ x2+ x3+ x4=80考虑到每个季度的生产能力 0≤x1≤300≤x2≤400≤x3≤200≤x4≤10每个季度的费用为:此季度生产费用+上季度储存费用第一季度15.0x1第二季度14 x2 0.2(x1-20)第三季度15.3x3+0.2(x1+ x2-40)第四季度14.8x4+0.2(x1+ x2+ x3-70)工厂一年的费用即为这四个季度费用之和,得目标函数;minf=15.6 x1+14.4 x2+15.5 x3+14.8 x4-26s.t.x1+ x2≥40x1+ x2+ x3≥70x1+ x2+ x3+ x4=8020≤x1≤30 0≤x2≤40 0≤x3≤20 0≤x4≤10。
法2:设第i季度生产而用于第j季度末交货的产品数量为xij吨根据合同要求有:xll=20x12+x22=20x13+x23+x33=30x14+x24+x34+x44=10又根据每季度的生产能力有:xll+x12+x13+x14≤30x22+x23+x24≤40x33+x34≤20x44≤10第i季度生产的用于第j季度交货的每吨产品的费用cij=dj+0.2(j-i),于是,有线性规划模型。
minf=15.Oxll+15.2x12+15.4xl3+15.6xl4+14x22+14.2x23+14.4x24+15.3 x33+15.5x34+14.8x44s.t. xll=20,x12+x22=20,x13+x23+x13=30,x14+x24+x34+x44=10,x1l+x12+x13+x14≤30,x22+x23+x24≤40,x33+x34≤20,x44≤10,xij≥0, i=1,…,4;j=1,…,4,j≥i。
运筹学——目标规划
OR2
运筹学——目标规划
5.2目标规划的图解法
n 图解法的基本步骤:
n (1)先作硬约束与决策变量的非负约束, 同一般线性规划作图法。
n (2)作目标约束,此时,先让di- -di+= 0,然后标出di- 及di+的增加方向(实际上
是目标值减少与增加的方向)。
n (3)按优先级的次序,逐级让目标规划 的目标函数中极小化偏差变量取0,从而 逐步缩小可行域,最后找出问题的解。
此问题即为多目标决策问题,目标规划就是解这类 问题的方法。
A
B
限量
原材料(kg)
2
1
11
设备(台时)
1
2
10
单位利润
8
10
•minZ=P1 d1+ +P2 (d2-+ d2+) +P3 d3-
OR2
运筹学——目标规划
例2的解法
解:问题分析:找差别、定概念(与单目标规划相 比)
1)绝对约束:必须严格满足的等式约束和不 等式约束,称之为绝对约束。
OR2
运筹学——目标规划
n 例4:
OR2
运筹学——目标规划
5.3 目标规划的单纯形解法
n 考虑目标规划数学模型的一些特点,作以下规定:
n 1)因目标函数为求最小化,所以要求
n 2)因非基变量检验数中含有不同等级的
优先因子,即
,因
p1≫p2≫…≫pk;从每个检验数的整体看: 检验数的正、负首先决定于p1的系数a1j的 正负,若a1j=0, 则此检验数的正、负就决定于p2的系数 a2j的正负,依次类推。
minZ=P1 d1+ +P2 (d2-+ d2+) +P3 d3-
运筹学第五章 目标规划
第五章 目标规划§5.1重点、难点提要一、目标规划的基本概念与模型特征 (1)目标规划的基本概念。
当人们在实践中遇到一些矛盾的目标,由于资源稀缺和其它原因,这些目标可能无法同时达到,可以把任何起作用的约束都称为“目标”。
无论它们是否达到,总的目的是要给出一个最优的结果,使之尽可能接近制定的目标。
目标规划是处理多目标的一种重要方法,人们把目标按重要性分成不同的优先等级,并对同一个优先等级中的不同目标赋权,使其在许多领域都有广泛应用。
在目标规划中至少有两个不同的目标;有两类变量:决策变量和偏差变量;两类约束:资源约束(也称硬约束)和目标约束(也称软约束)。
(2)模型特征。
目标规划的一般模型:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=≥=≥==-+=≤⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+-=+-===++--∑∑∑∑.,,2,1;0,;,,2,10,,2,1,,2,1..)(min 1111K k d d n j x K k g d d x c m i b x a t s d d P Z k k j n j k k k j kj i nj j ij Lr K k k rk k rk r ωω 其中r P 为目标优先因子,+-rk rk ωω,为目标权系数,+-k k d d ,为偏差变量。
1)正、负偏差变量,i i d d +-。
正偏差变量i d +表示决策值超过目标值的部分;负偏差变量i d -表示决策值未达到目标值的部分。
因为决策值不可能既超过目标值同时又未达到目标值,所以有0i i d d +-⨯=。
2)硬约束和软约束。
硬约束是指必须严格满足的等式约束和不等式约束;软约束是目标规划特有的。
我们可以把约束右端项看成是要努力追求的目标值,但允许发生正、负偏差,通过在约束中加入正、负偏差变量来表示努力的结果与目标的差距,于是称它们为目标约束。
3)优先因子与权系数。
一个规划问题通常有若干个目标,但决策者在要求达到这些目标时,是有主次或缓急之分的。
目标规划和线性规划的区别]
(Goal programming)
目标规划概述 目标规划的数学模型
目标规划的图解法 目标规划的单纯形法
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。
(一)、目标规划与线性规划的比较
1、线性规划只讨论一个线性目标函数在一组线性约束 条件下的极值问题;而目标规划是多个目标决策,可求 得更切合实际的解。
(二)、目标规划的基本概念
例题4—1
线性规划模型为:
maxZ = 8x1 + 10 x2 2x1 + x2 ≤11 ①
x1 +2x2 ≤10 ②
x1, x2≥0 X*=(4,3)T Z*=62
目标函数的地位突出,约束条件是必须严 格满足的等式或不等式,是绝对化的“硬约 束”,此种问题若要求太多时,很容易相互矛 盾,得不到可行解。如根据市场情况再加以下 要求:
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-。
在一次决策中,实现值不可能既超过目标值又未达到 目标值,故有 d+× d- =0,并规定d+≥0, d-≥0
当完成或超额完成规定的指标则表示:d+≥0, d-=0 当未完成规定的指标则表示: d+=0, d-≥0 当恰好完成指标时则表示: d+=0, d-=0 ∴ d+× d- =0 成立。
后面乘任意大的数还是小。必须“满足”第一级才能 “满足”第二级,依次类推。
权系数ωlk :区别具有相同优先因子的两个目标的 重要性差别,决策者可视具体情况而定。 (优先因子和权系数的大小具有主观性和模糊性,它 不是运筹学本身的问题,主要是决策人自身的经验, 可用专家评定法给以量化。)
目标规划Goalprogramming
⑴.恰好到达目的值,取
d
l
。d
l
⑵.允许超出目的值,取 d。l
⑶.不允许超出目的值,取 d。l
优先因子和权系数相相应旳偏差变量构成旳,要求实
现极小化旳目旳函数,即达成函数。
(三)、小结
• 目旳函数
变量 约束条件
解
线性规划LP
min , max 系数可正负 xi, xs xa
系统约束 (绝对约束)
目旳值之间旳差别,记为 d 。 正偏差变量:表达实现值超出目旳值旳部分,记为 d
+。 负偏差变量:表达实现值未到达目旳值旳部分,记为
d-。
在一次决策中,实现值不可能既超出目的值又未到 达目的值,故有 d+× d- =0,并要求d+≥0, d-≥0
当完毕或超额完毕要求旳指标则表达:d+≥0, d-=0 当未完毕要求旳指标则表达: d+=0, d-≥0 当恰好完毕指标时则表达: d+=0, d-=0 ∴ d+× d- =0 成立。
⑶.要求超出目旳值,即超出量不限,但不低于目旳值, 也就是负偏差变量尽量小,则minZ = f(d-)。
对于由绝对约束转化而来旳目旳函数,也照上述处理即 可。
4、优先因子(优先等级)与优先权系数
优先因子Pk 是将决策目旳按其主要程度排序并表 达出来。P1>>P2>>…>>Pl>>Pl+1>>…>>PL , l=1.2…L。
2x1 +x2 ≤11
x1 - x2 + d1- - d1+ = 0
x1 +2x2 + d2- - d2+ =10
8x1 +10x2 + d3- - d3+ =56
目标规划模型的求解(NO17)
工序
产品 A 工时定额
B
生产能力
加工
10
9
210
装配
5
6
120
毛利(元/件)
400
500
23
工厂领导提出下列目标:
(1)每个作业班的毛利不少于9800元;
(2)充分利用两个工序的工时,且已知加工工时费是装配 工时费的二倍;
(3) 尽量减少加班。
问:该工厂应如何生产,才能使这些目标依序实现?试建
立其数学模型。
8
初始单纯形表
min
Z
P1d1
P2
d
2
P3
(d
3
d
3
)
s.t.
3x1 x2
d1 d1 60
x1
x2
2x3
d
2
d
2
10
x1
x2
x3
d
3
d
3
20
xi
0;
d
i
0;
d
i
0(i
1,2,3)
min z1 d1 60 3x1 x2 d1 min z2 d2 min z3 d3 d3 20 x1 x2 x3 2d3
建立模型的电 子表格模型
4x1+3x2+ d3--d3+ =30
20
优化 目标1
P1: minZ1=d1-
优化 目标2
minZ2= d2++d2-
21
优化 目标3
P3: minZ3=d3-
此表也即为最优表,最优解为 x1 4.8, x2 4.8, d2 2, d3 3.6 :
目标的达到情况:
Z
运筹学第五章
A 原材料(kg) 设备(台时) 2 1 B 1 2 限量 11 10
单位利润
8
10
minZ=P1 d1+ +P2 (d2-+ d2+) +P3 d3OR2 4
例2的解法
解:问题分析:找差别、定概念(与单目标规划相 比) 1)绝对约束:必须严格满足的等式约束和不 等式约束,称之为绝对约束。 2x1+1.5x2≤50 (1) (2) 2)目标约束:那些不必严格满足的等式约束和 不等式约束,称之为目标约束(软约束)。目标 约束是目标规划特有的,这些约束不一定要求严 格完全满足,允许发生正或负偏差,因此在这些 约束中可以加入正负偏差变量。
16
例4:min Z
x1 x1 s .t . x 1 x2 x1
OR2
p d p d p (2 d d x d d 40 x d d 50 d d 24 d d 30 , x ,d ,d 0 ( i 1, 2 , 3 ,4 )
OPERATIONS RESEARCH
运筹学
徐 玲
OR2
1
第五章
目标规划
要求 1、理解概念 2、掌握建模 3、掌握图解法和单纯形解法 4、理解目标规划的灵敏度分析
OR2
2
5.1目标规划的概念及数学模型1
多目标问题 多目标线性规划 产品 例1
资源 原材料(kg) 设备(台时) 单位利润
OR2 8
7)目标规划的目标函数: 目标规划的目标函数是按各约束的正、负偏 差变量和赋予相应的优先因子而构造的。 目标函数的基本形式有三种: 1、要求恰好达到目标值,即正负偏差变量都要尽 可能地小,这时, minZ=f(d++d-). 2、要求不超过目标值,即允许达不到目标值但正 偏差变量要尽可能地小,这时, minZ=f(d+). 3、要求超过目标值,即超过量不限但负偏差变量 要尽可能的小,这时, minZ=f(d-) 显然,本题目标函数表示为:
管理运筹学第4章-目标规划
多目标决策问题
多目标规划的矩阵表示: 多目标规划的矩阵表示:
max Z = CX
AX ≤ b
X ≥0
z1 z 其中: 其中: Z = 2 M zm
C = (cij )m×n c11 c = 21 M c m1 c12 c 22 cm 2 L c1n L c2n M L c mn
目标规划的数学模型---相关概念
1、设 x1 , x 2 为决策变量,此外,引进正负偏差变 量 d i+ d i−
d i+ 表示: 决策值超过目标值的部分。 正偏差变量
负偏差变量 d i−表示: 决策值未达到目标值的部分。 因决策值不可能既超过目标值又同时未达到目标值, 即恒有 d + × d − = 0
例:LP----目标规划:加入正负偏差变量
目标规划的数学模型---相关概念
3、优先因子(优先等级)与权系数 依据达到目标的主次或轻重缓急而存在的系数(权)。
要求第一个达到的目标赋予优先因子P1,次位目标P2 …… 并规定PK > PK+1……,表示更大的优先权。
若要区别具有相同优先因子的两个目标的差别,此时可 以分别赋予它们不同的权系数 wi
+ i
目标规划的一般数学模型—p103
− + min z = ∑ Pl ∑ ( wlk d k− + wlk d k+ ) l =1 k =1 L K
式中,
− + wlk , wlk 为权系数
n c kj x j + d k− − d k+ = g k , k = 1K K ∑ j =1 n a x ≤ (=, ≥)b , i = 1L m i ∑ ij j j =1 x j ≥ 0, j = 1L n − + d k , d k ≥ 0, k = 1L K
目标规划与多目标规划
总费用为3360.
Reduced Cost 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
硬约束(供应约束)
系列软约束 (1)用户4必须全部满足
(2)供应用户1的产品中,工厂3的产品不少于100单位
(3)每个用户的满足率不低于80%; 四个用户的80%需求量分别为160,80,360,200,即
(4)应尽量满足个用户的要求
(5)新运费尽量不超过不考虑各个目标费用的10%: (6)因道路限制,工厂2到用户4的路线的运输任务应尽量避免: (7) 用户1和用户3的满足率尽量平衡:
2 目标规划的模型
例2 在上述例1的基础上,计划人员还要求考虑如下意见:
1 由于产品II销售疲软,故希望产品II的产量不超过产品I产 量的一半;
2 原材料严重短缺,生产中应避免过量消耗;
3 最好能够节约4小时设备工时;
4 计划利润不少于48元。
分析:把这四条意见分别看成营销部门、材料部门、设备管理 部门、财务部门四个部门的目标愿望。那么在决策的时候,如 何协调者四个部门的意愿呢。同等对待每个目标意愿,势必陷 于矛盾中。故当务之急是确定四个目标的重要程度或轻重缓急。 然后根据重要程度逐一协调。下面引入一些新的变量来解决问 题。
目标决策值f
X2-x1/2 5x1+10x2 4x1+4x2 6x1+8x2
简单的线性规划典型例题
简单的线性规划典型例题篇一:典型例题:简单的线性规划问题典型例题【例1】求不等式|x-1|+|y-1|≤2表示的平面区域的面积.【例2】某矿山车队有4辆载重量为10 t的甲型卡车和7辆载重量为6 t的乙型卡车,有9名驾驶员此车队每天至少要运360 t矿石至冶炼厂.已知甲型卡车每辆每天可往返6次,乙型卡车每辆每天可往返8次甲型卡车每辆每天的成本费为252元,乙型卡车每辆每天的成本费为160元.问每天派出甲型车与乙型车各多少辆,车队所花成本费最低?参考答案例1:【分析】依据条件画出所表达的区域,再根据区域的特点求其面积.【解】|x-1|+|y-1|≤2可化为或其平面区域如图:或或∴面积S=×4×4=8【点拨】画平面区域时作图要尽量准确,要注意边界.例2:【分析】弄清题意,明确与运输成本有关的变量的各型车的辆数,找出它们的约束条件,列出目标函数,用图解法求其整数最优解.【解】设每天派出甲型车x辆、乙型车y辆,车队所花成本费为z元,那么z=252x+160y,作出不等式组所表示的平面区域,即可行域,如图作出直线l0:252x+160y=0,把直线l向右上方平移,使其经过可行域上的整点,且使在y轴上的截距最小.观察图形,可见当直线252x+160y=t经过点(2,5)时,满足上述要求.此时,z=252x+160y取得最小值,即x=2,y=5时,zmin=252×2+160×5=1304.答:每天派出甲型车2辆,乙型车5辆,车队所用成本费最低.【点拨】用图解法解线性规划题时,求整数最优解是个难点,对作图精度要求较高,平行直线系f(x,y)=t的斜率要画准,可行域内的整点要找准,最好使用“网点法”先作出可行域中的各整点.篇二:不等式线性规划知识点梳理及经典例题及解析线性规划讲义【考纲说明】(1)了解线性规划的意义、了解可行域的意义;(2)掌握简单的二元线性规划问题的解法.(3)巩固图解法求线性目标函数的最大、最小值的方法;(4)会用画网格的方法求解整数线性规划问题.(5)培养学生的数学应用意识和解决问题的能力.【知识梳理】简单的线性规划问题一、知识点1. 目标函数: P=2x+y是一个含有两个变量x和y的函数,称为目标函数.2.可行域:约束条件所表示的平面区域称为可行域.3. 整点:坐标为整数的点叫做整点.4.线性规划问题:求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值的问题,通常称为线性规划问题.只含有两个变量的简单线性规划问题可用图解法来解决.5. 整数线性规划:要求量取整数的线性规划称为整数线性规划.二、疑难知识导析线性规划是一门研究如何使用最少的人力、物力和财力去最优地完成科学研究、工业设计、经济管理中实际问题的专门学科.主要在以下两类问题中得到应用:一是在人力、物力、财务等资源一定的条件下,如何使用它们来完成最多的任务;二是给一项任务,如何合理安排和规划,能以最少的人力、物力、资金等资源来完成该项任务.1.对于不含边界的区域,要将边界画成虚线.2.确定二元一次不等式所表示的平面区域有多种方法,常用的一种方法是“选点法”:任选一个不在直线上的点,检验它的坐标是否满足所给的不等式,若适合,则该点所在的一侧即为不等式所表示的平面区域;否则,直线的另一侧为所求的平面区域.若直线不过原点,通常选择原点代入检验. 3. 平移直线y=-kx+P时,直线必须经过可行域.4.对于有实际背景的线性规划问题,可行域通常是位于第一象限内的一个凸多边形区域,此时变动直线的最佳位置一般通过这个凸多边形的顶点.5.简单线性规划问题就是求线性目标函数在线性约束条件下的最优解,无论此类题目是以什么实际问题提出,其求解的格式与步骤是不变的:(1)寻找线性约束条件,线性目标函数;(2)由二元一次不等式表示的平面区域做出可行域;(3)在可行域内求目标函数的最优解.积储知识:一.1.点P(x0,y0)在直线Ax+By+C=0上,则点P坐标适合方程,即Ax0+By0+C=02. 点P(x0,y0)在直线Ax+By+C=0上方(左上或右上),则当B>0时,Ax0+By0+C>0;当B0时,Ax0+By0+C0 注意:(1)在直线Ax+By+C=0同一侧的所有点,把它的坐标(x,y)代入Ax+By+C,所得实数的符号都相同,(2)在直线Ax+By+C=0的两侧的两点,把它的坐标代入Ax+By+C,所得到实数的符号相反,即:1.点P(x1,y1)和点Q(x2,y2)在直线Ax+By+C=0的同侧,则有(Ax1+By1+C)( Ax2+By2+C)>02.点P(x1,y1)和点Q(x2,y2)在直线Ax+By+C=0的两侧,则有(Ax1+By1+C)( Ax2+By2+C)①二元一次不等式Ax+By+C>0(或②二元一次不等式Ax+By+C≥0(或≤0)在平面直角坐标系中表示直线Ax+By+C=0某一侧所有点组成的平面区域且包括边界;注意:作图时,不包括边界画成虚线;包括边界画成实线. 三、判断二元一次不等式表示哪一侧平面区域的方法: 方法一:取特殊点检验; “直线定界、特殊点定域原因:由于对在直线Ax+By+C=0的同一侧的所有点(x,y),把它的坐标(x,y)代入Ax+By+C,所得到的实数的符号都相同,所以只需在此直线的某一侧取一个特殊点(x0,y0),从Ax0+By0+C的正负即可判断Ax+By+C>0表示直线哪一侧的平面区域.特殊地, 当C≠0时,常把原点作为特殊点,当C=0时,可用(0,1)或(1,0)当特殊点,若点坐标代入适合不等式则此点所在的区域为需画的区域,否则是另一侧区域为需画区域。
