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文檔簡介
1、1,第六章 運 輸 問 題,1運 輸 模 型 2運輸問題的計算機求解 3運輸問題的應用 4*運輸問題的表上作業(yè)法,2,問題的提出: 一般的運輸問題就是要解決把某種產(chǎn)品(或原料、資源等)從若干個產(chǎn)地調(diào)運到若干個銷地,在每個產(chǎn)地的供給量與每個銷地的需求量已知,并知道各地之間的運輸單價的前提下,如何確定一個使得總的運輸費用最小的方案。,1運 輸 模 型,3,例1、某公司從兩個產(chǎn)地A1、A2將物品運往三個銷地B1、B2、B3,各產(chǎn)地的產(chǎn)量、各銷地的銷量和各產(chǎn)地運往各個銷地每件物品的運費如下表所示, 問:應如何調(diào)運可使總運輸費用最???,1運 輸 模 型,4,解: 產(chǎn)銷平衡問題: 總產(chǎn)量 = 總銷量 設(shè)
2、xij 為從產(chǎn)地Ai運往銷地Bj的運輸量,得到下列運輸量表:,1運 輸 模 型,5,Min Z= 6x11+4x12+6x13+6x21+5x22+5x23,s.t. x11 + x12 + x13 = 200 x21 + x22 + x23 = 300 x11 + x21 = 150 x12 + x22 = 150 x13 + x23 = 200 xij0 (i=1、2;j=1、2、3),1運 輸 模 型,6,1運 輸 模 型,一般運輸模型: (1)A1、A2、Am 表示某物資的m個產(chǎn)地; B1、B2、Bn 表示某物質(zhì)的n個銷地; (2)si 表示產(chǎn)地Ai的產(chǎn)量; dj 表示銷地Bj 的銷量
3、; (3)cij 表示把物資從產(chǎn)地Ai運往銷地Bj的單位運價。 xij 表示從產(chǎn)地Ai運往銷地Bj的運輸量。 (4)Z 表示總的運輸費用 如果: s1 + s2 + + sm = d1 + d2 + + dn , 則稱該運輸問題為產(chǎn)銷平衡問題;否則,稱產(chǎn)銷不平衡。 下面,首先討論產(chǎn)銷平衡問題。,7,運輸問題數(shù)據(jù)表,1運 輸 模 型,8,運輸問題變量表,1運 輸 模 型,9,1運 輸 模 型,產(chǎn)銷平衡運輸問題的數(shù)學模型: m n Min Z = cij xij i = 1 j = 1 n s.t. xij = si i = 1,2,m j = 1 m xij = dj j = 1,2,n i =
4、 1 xij 0 (i = 1,2,m ; j = 1,2,n) 在實際問題建模時,經(jīng)常會出現(xiàn)如下一些變化(很值得關(guān)注): 1)有時目標函數(shù)求最大,如求利潤最大或營業(yè)額最大等; 2)產(chǎn)銷不平衡時,可增加一個假想的產(chǎn)地(銷大于產(chǎn)時)或銷地(產(chǎn)大于銷時),從而使得總產(chǎn)量總銷量(因為計算機求解時需要保持是產(chǎn)銷平衡的狀態(tài))。,10,2運輸問題的計算機求解,例2、某公司從兩個產(chǎn)地A1、A2將物品運往三個銷地B1、B2、B3,各產(chǎn)地的產(chǎn)量、各銷地的銷量和各產(chǎn)地運往各銷地物品的單位運價如下表所示,問:應如何調(diào)運可使總運輸費用最小? 解:增加一個假想的銷地B*4,由任意產(chǎn)地到該銷地的單位運價為0, B*4的銷
5、量為100(600-500100)。,11,2運輸問題的計算機求解,例3、某公司從兩個產(chǎn)地A1、A2將物品運往三個銷地B1、B2、B3,各產(chǎn)地的產(chǎn)量、各銷地的銷量和各產(chǎn)地運往各銷地物品的單位運價如下表所示,問:應如何調(diào)運可使總運輸費用最小? 解:增加一個假想的產(chǎn)地A*3,由該產(chǎn)地到任意銷地的單位運價為0, A*3的產(chǎn)量為150(650-500150)。,12,3運輸問題的應用,一、產(chǎn)銷不平衡的運輸問題 案例1、汽車客運公司有豪華、中檔和普通三種型號的客車5輛、10輛和15輛,每輛車上均載客40人,汽運公司每天要送400人到B1城市,送600人到B2城市。每輛客車每天只能送一次,從客運公司到B1
6、和B2城市的票價如下表所示: 試建立平衡的運價表?,13,3運輸問題的應用,解:由于每輛車額定40人,所以到B1和B2兩個城市各需要10輛車和15輛車。把豪華、中檔和普通三種型號的客車看成是產(chǎn)地,把B1和B2兩個城市看成是銷地,總產(chǎn)量比總銷量多出5,所以要假設(shè)一銷地B*3。 通過軟件求解,甲每天發(fā)5輛車到B1城市,乙每天發(fā)5輛車到B1城市,5輛車到B2城市,丙每天發(fā)10車輛到B2城市,多余5輛,最大收入為Z=40(580+560+550+1040)=54000(元),14,3運輸問題的應用,案例2、石家莊北方研究院有一、二、三共三個區(qū)。每年分別需要用煤3000、1000、2000噸,由河北臨城
7、、山西盂縣兩處煤礦負責供應,價格、質(zhì)量相同。供應能力分別為1500、4000噸,運價為: 由于需大于供,經(jīng)院研究決定一區(qū)供應量可減少0-300噸,二區(qū)必須滿足需求量,三區(qū)供應量不少于1500噸,試求總費用為最低的調(diào)運方案。,15,3運輸問題的應用,解: 根據(jù)題意,可把一區(qū)分成一區(qū)(必須要滿足供應)和一區(qū)(不需要一定滿足),把三區(qū)分成三區(qū)(必須要滿足供應)和三區(qū)(不需要一定滿足),作出產(chǎn)銷平衡的單位運價表: 這里 M 代表一個很大的正數(shù),其作用是強迫相應的 x31、 x33、 x34取值為0。在計算機求解時,可把M設(shè)定成106或以上的數(shù)。 根據(jù)計算結(jié)果知道,一區(qū)只能得到2700噸煤,二區(qū)得到10
8、00噸煤,三區(qū)只能得到1800噸。,16,3運輸問題的應用,案例3、設(shè)有A、B、C三個化肥廠供應1、2、3、4四個地區(qū)的農(nóng)用化肥。假設(shè)肥料效果相同,由三個化肥廠到四個地區(qū)的單位運價有關(guān)數(shù)據(jù)如下表: 試求總費用為最低的化肥調(diào)撥方案。,17,3運輸問題的應用,解: 根據(jù)題意,作出產(chǎn)銷平衡與運價表: 最低要求必須滿足,因此把假想產(chǎn)地到1、2和4的相應單位運價設(shè)定為M ;而最高要求與最低要求的差額按需要安排,因此把假想產(chǎn)地到1、3和4的相應單位運價設(shè)定為 0。 4的銷量50是考慮問題本身適當取的數(shù)據(jù),是根據(jù)產(chǎn)銷平衡要求(實際總產(chǎn)量減去最低需求量,即:160-11050),確定 4的銷量為 50。D的產(chǎn)
9、量50也是根據(jù)產(chǎn)銷平衡要求適當取的數(shù)據(jù),即最大總需求量減去實際總產(chǎn)量(210-16050)。,18,3運輸問題的應用,二、生產(chǎn)與儲存問題 案例4、某廠按合同規(guī)定須于當年每個季度末分別提供10、15、25、20臺同一規(guī)格的柴油機。已知該廠各季度的生產(chǎn)能力及生產(chǎn)每臺柴油機的成本如下表。如果生產(chǎn)出來的柴油機當季不交貨,每臺每積壓一個季度需儲存、維護等費用0.15萬元。試求在完成合同的情況下,使該廠全年生產(chǎn)總費用為最小的決策方案。,19,3運輸問題的應用,解: 設(shè) xij為第 i 季度生產(chǎn)交付第 j 季度銷售的柴油機數(shù)目,那么應滿足: 交 貨: 生 產(chǎn): x11 = 10 x11 + x12 + x1
10、3 + x14 25 x12 + x22 = 15 x22 + x23 + x24 35 x13 + x23 + x33 = 25 x33 + x34 30 x14 + x24 + x34 + x44 = 20 x44 10 把第 i 季度生產(chǎn)的柴油機數(shù)目看作第 i 個產(chǎn)地的產(chǎn)量; 把第 j 季度銷售的柴油機數(shù)目看作第 j 個銷地的銷量。 把單位成本加上單位儲存、維護等費用看作單位運價,可構(gòu)造下列產(chǎn)銷平衡的單位運價表:,20,3運輸問題的應用,目標函數(shù):Min Z= 10.8 x11 +10.95 x12 +11.1 x13 +11.25 x14 +11.1 x22 +11.25 x23 +1
11、1.4 x24 +11.0 x33 +11.15 x34 +11.3 x44 D看作是每個季度多余的產(chǎn)能,實際并不生產(chǎn),所以單位運價為0。,21,3運輸問題的應用,案例5、光明儀器廠生產(chǎn)電腦繡花機是以銷定產(chǎn)的。已知1至6月份各月的生產(chǎn)能力、合同銷量和單臺電腦繡花機平均生產(chǎn)費用見下表: 已知上年末庫存103臺繡花機(需要在今年上半年全部售完),如果當月生產(chǎn)出來的機器當月不交貨,則需要運到分廠庫房,每臺增加運輸成本0.1萬元,每臺機器每月的平均倉儲費、維護費為0.2萬元。在7-8月份銷售淡季,全廠停產(chǎn)2個月,因此在6月份完成銷售合同后還要留出庫存80臺。加班生產(chǎn)機器每臺增加成本1萬元。問應如何安排
12、1-6月份的生產(chǎn),可使總的生產(chǎn)費用(包括運輸、倉儲、維護)最少?,22,3運輸問題的應用,解: 這個生產(chǎn)存儲問題可化為運輸問題來做。 考慮:各月生產(chǎn)與交貨分別視為產(chǎn)地和銷地 1)1-6月份合計生產(chǎn)能力為743臺(包括上年末儲存量103臺) ,銷量為707臺(包括6月份預留的庫存80臺)。由于計算機計算時,需要是產(chǎn)銷平衡的單位運價表,則假想一銷地,其銷量為36臺; 2)一臺繡花機的單位成本單位生產(chǎn)費用單位運輸費單位倉儲費*倉儲月數(shù),把單位成本看成是單位運價; 3) 1-6表示1-6月份正常生產(chǎn)情況, 1-6表示1-6月份加班生產(chǎn)情況; 4) 6月份的需求除70臺銷量外,還要80臺預留庫存,其需求
13、應為70+80=150臺; 5)上年末庫存103臺(需要運至分廠庫房),只有倉儲費和運輸費,把它列為第0行,由于必須要售清,所以到虛擬地的單位運價為M;,23,3運輸問題的應用,產(chǎn)銷平衡的單位運價表:,24,3運輸問題的應用,用“管理運籌學”軟件解得的結(jié)果是:16月最低生產(chǎn)費用為8307.5萬元,每月的銷售安排如下表所示:,25,案例6、某航運公司承擔六個港口城市A、B、C、D、E、F間四條航線的貨物運輸任務。各航線的起點、終點、日航班數(shù)如下:,假定各航線使用的船只相同,各城市間的航程天數(shù)如下:,每條船每次裝卸貨時間各需1天,問該公司至少應配備多少條船?,3運輸問題的應用,三、轉(zhuǎn)運問題,26,
14、所需船只包括兩個部分:載貨船、調(diào)度船。 (1)載貨航行需要的船只數(shù):3*19+2*5+9+15=91條,3運輸問題的應用,問題的核心是:如何使調(diào)度船的數(shù)量為最少? 亦即如何按照最近原則調(diào)度船只。,27,(2)各港口調(diào)度需要的船只數(shù)(即每天為以后載貨準備的空載船只數(shù)): 各港口每天船只的余缺數(shù)為:,3運輸問題的應用,28,3運輸問題的應用,為使配備船只數(shù)盡可能少,建立如下運輸模型: 設(shè)xij表示每天從港口i調(diào)往港口j的空船數(shù),則cijxij就表示 ij航線上周轉(zhuǎn)的空船數(shù),cijxij表示所有航線周轉(zhuǎn)的空船總數(shù)。,2 3 5 14 13 17 7 8 3,調(diào)度需要的船只數(shù)為:2+5+13+17+3
15、=40條,共計最少需要船只:91+40=131條,29,3運輸問題的應用,案例7、某公司有A1、 A2、 A3三個分廠生產(chǎn)某種物資,分別供應B1、 B2、 B3、 B4四個地區(qū)的銷售公司銷售。假設(shè)質(zhì)量相同,有關(guān)數(shù)據(jù)如下表: 假設(shè): 1.每個分廠的物資不一定直接發(fā)運到銷地,可以從其中幾個產(chǎn)地集中一起運; 2.運往各銷地的物資可以先運給其中幾個銷地,再轉(zhuǎn)運給其他銷地; 3.除產(chǎn)銷地之外,還有幾個中轉(zhuǎn)站,在產(chǎn)地之間、銷地之間或在產(chǎn)地與銷地之間轉(zhuǎn)運。,30,3運輸問題的應用,分廠、中轉(zhuǎn)站和銷售公司之間的單位運價如下表所示: 試求總費用為最低的調(diào)運方案?,31,解:設(shè) xij 為從 i 到 j 的運輸量
16、,可得到有下列特點的線性規(guī)劃模型: 目標函數(shù): Min Z = 所有可能的運輸費用(單價運價與運輸量乘積之和) 約束條件: 對產(chǎn)地(分廠)i :輸出量 - 輸入量 = 產(chǎn)量 對轉(zhuǎn)運點(中轉(zhuǎn)站):輸入量 - 輸出量 = 0 對銷地(銷售公司)j :輸入量 - 輸出量 = 銷量,3運輸問題的應用,32,3運輸問題的應用,把此轉(zhuǎn)運問題轉(zhuǎn)化為一般運輸問題: 1、把三個分廠、四個中轉(zhuǎn)站和四個銷售公司都同時看作是輸出地(相當于運價表中的產(chǎn)地)和輸入地(相當于銷地); 2、單位運價表中不可能方案的單位運價取作M,自身對自身的單位運價為0; 3、Ai:輸出量為 20(最大可能的發(fā)出量), 輸入量為13、16和
17、11(最大可能的接受量),其中20為各點可能變化的最大流量; Ti :輸入量、輸出量均為 20 (最大可能的發(fā)出量和接受量); Bj: 輸出量分別為17、14、15和14(最大可能的發(fā)出量,因為各個銷地要保留本身必要的銷量),輸入量為 20(最大可能的接受量),其中20為各點可能變化的最大流量。 4、對于最優(yōu)方案,其中 xi i 為自身對自身的運量,實際上不進行運作。,33,3運輸問題的應用,擴大后的運輸問題產(chǎn)銷平衡的單位運價表:,34,3運輸問題的應用,經(jīng)過計算機求解得:,35,3運輸問題的應用,各分廠到各銷售公司的最佳運輸方案為: A1A2:2 A1B3:5 A2B1:6 A3B2:3 A3B4:6 B1B2:3 總的運輸費用為68 * 此題若沒有中轉(zhuǎn)站,則總的運輸費用將達到85 *,36,4*運輸問題的表上作業(yè)
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