Міністерство освіти та науки України
Національний університет «Львівська політехніка»
Лабораторна робота №4(частина 2)
«Побудова моделі транспортної задачі та її аналіз»
Варіант 19
Львів 2017
Побудова моделі транспортної задачі та її аналіз
І. Загальні положення
Існує доволі широке коло задач математичного програмування, в економіко-математичних моделях яких одна або кілька змінних мають набувати цілих значень. До таких задач можна віднести транспортну задачу.
Класична транспортна задача – задача про найбільш економний план перевезення однорідного продукту чи взаємозамінних продуктів з пунктів виробництва в пункти споживання.
Транспортна задача належить до типу розподільчих задач лінійного програмування. Економічний зміст таких задач може стосуватися різноманітних проблем, що переважно зовсім не пов’язано із перевезенням вантажів, як, наприклад, задачі оптимального розміщення виробництва, складів, оптимального призначення тощо.
ІІ. Теоретичні відомості
Класична транспортна задача лінійного програмування формулюється так: деякий однорідний продукт, що знаходиться у m постачальників Аі в обсягах одиниць відповідно необхідно перевезти n споживачам в обсягах одиниць. При цьому виконується умова, що загальний наявний обсяг продукції у постачальників дорівнює загальному попиту всіх споживачів. Відомі вартості перевезень одиниці продукції від кожного Аі-го постачальника до кожного Вj-го споживача, що подані як елементи матриці С:
.
Необхідно визначити план перевезень, за якого вся продукція була б вивезена від постачальників, повністю задоволені потреби споживачів і загальна вартість всіх перевезень була б мінімальною.
У такій постановці задачі ефективність плану перевезень визначається його вартістю і така задача має назву транспортної задачі за критерієм вартості перевезень.
Запишемо її математичну модель. Позначимо через обсяг продукції, що перевозиться від постачальника до споживача . Тоді умови задачі зручно подати у вигляді табл. 4.1:
Таблиця 4.1
Умова транспортної задачі
Споживачі
Постачальники
В1
В2
...
Вn
b1
b2
...
bn
A1
а1
с11
x11
с12
x12
...
с1n
x1n
A2
а2
с21
x21
с22
x22
…
с2n
x2n
…
…
…
…
…
…
Am
аm
сm1
xm1
сm2
xm2
…
сmn
xmn
Мають виконуватися такі умови:
сумарний обсяг продукції, що вивозиться з кожного і-го пункту, має дорівнювати запасу продукції в даному пункті:
;
сумарний обсяг продукції, що ввезений кожному j-му споживачеві, має дорівнювати його потребам:
;
сумарна вартість всіх перевезень повинна бути мінімальною:
Очевидно, що .
У скороченій формі запису математична модель транспортної задачі за критерієм вартості перевезень має такий вигляд:
(4.1)
за обмежень:
; (4.2)
; (4.3)
. (4.4)
У розглянутій задачі має виконуватися умова:
. (4.5)
Транспортну задачу називають збалансованою, або закритою, якщо виконується умова (4.5). Якщо ж така умова не виконується, то транспортну задачу називають незбалансованою, або відкритою.
ІІІ. Завдання
ПАТ «Срібні джерела» займається виробництвом та продажем мінеральної та солодкої води в Західному регіоні. Стандартні пляшки місткістю 1 л наповнюються напоями і далі надходять до пакувальної ділянки. Щодня з пакувальної ділянки відправляється 20 000 упакувань по 12 пляшок кожна. З пакувальної ділянки продукція направляється на склади підприємства, які розташовані у місці концентрації основних споживачів і є географічно віддаленими від місця розливу та пакування. ПАТ «Срібні джерела» володіє 2 складами, загальна потужність яких 60 000 упакувань в тиждень.
Зі складу місцеві доставки до конкретних споживачів здійснюються самим підприємством власним парком невеликих фургонів, які можуть розвозити будь-які види продукції зі складу. Загальна потужність фургонів відповідає потужності складів і навіть її перевищує.
Продукція ПАТ «Срібні джерела» доставляється споживачам через низку гуртівень та роздрібних магазинів. Кожен посередник може обслуговуватись із будь-якого складу. Дані про потреби посередників та тарифи перевезень подані в табл. 4.2.
Таблиця 4.2
Дані про потреби посередників та тарифи перевезень
Посередники
Потреба,
пляшок/тиждень
Тариф перевезень
із складу 1, грн./упакування
із складу 2, грн./упакування
П1
12000
5,3
8,1
П2
54000
8,1
7,3
П3
24000
8,4
6,9
П4
72000
8
7,3
П5
60000
6,8
7,5
П6
18000
6,7
5,9
П7
150000
7
6,4
П8
90000
7,6
6,3
П9
75000
6,9
9,1
П10
120000
7,4
6,3
П11
9000
8,7
7,9
П12
36000
7,4
6,1
Необхідно визначити посередників, яких обслуговуватиме склад 1 та склад 2 відповідно, враховуючи, що потужність складу 1 складає 300000 пляшок/тиждень, а складу 2 - 420000 пляшок/тиждень, щоб досягнути мінімуму витрат на транспортування при повному задоволенні споживачів.
Хід роботи:
Формуємо умову транспортної задачі
Потужність
Потреба
Склад 1
Склад 2
35000
25000
П1
1000
x1
x13
П2
4500
x2
x14
П3
2000
x3
x15
П4
6000
x4
x16
П5
5000
x5
x17
П6
1500
x6
x18
П7
12500
x7
x19
П8
7500
x8
x20
П9
6250
x9
x21
П10
10000
x10
x22
П11
750
x11
x23
П12
3000
x12
x24
Формуємо обмеження
x1+x13=1000
x2+x14=4500
x3+x15=2000
x4+x16=6000
x5+x17=5000
x6+x18=1500
x7+x19=12500
x8+x20=7500
x9+x21=6250
x10+x22=10000
x11+x23=750
x12+x24=3000
x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8+x9+x10+x11+x12=35000
x13+x14+x15+x16+x17+x18+x19+x20+x21+x22+x23+x24=25000
xi≥0
Записуємо цільову функцію:
F=x1*5,3+x2*8,1+x3*8,4+x4*8+x5*6,8+x6*6,7+x7*7+x8*7,6+x9*6,9+x10*7,4+x11*8,7+x12*7,4+x13*8,1+x14*7,3+x15*6,9+x16*7,3+x17*7,5+x18*5,9+x19*6,4+x20*6,3+x21*9,1+x22*6,3+x23*7,9+x24*6,1→min
За допомогою надстройки «пошук рішення» знаходимо оптимальні кількості поставок.
Потужність
Потреба
Склад 1
Склад 2
35000
25000
П1
1000
1000
0
П2
4500
4500
0
П3
2000
2000
0
П4
6000
3417
2583
П5
5000
2833
2167
П6
1500
1083
417
П7
12500
6417
6083
П8
7500
3917
3583
П9
6250
3458
2792
П10
10000
3833
6167
П11
750
708
42
П12
3000
1833
1167
Висновок: в ході даної роботи, метою якої було побудувати модель транспортної задачі, було сформовано умову задачі, обмеження та цільова функція. Функція прямує до мінімуму оскільки потрібно мінімізувати витрати, пов’язані з постачанням. За допомогою надстройки «пошук рішення» в Excel було визначено оптимальні кількості поставок. Транспортна модель є збалансованою, оскільки виконується умова (4.5). За цієї моделі витрати на транспортування будуть складати 429825 од.