运筹学教学课件-第三章运输问题.ppt

《运筹学教学课件-第三章运输问题.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《运筹学教学课件-第三章运输问题.ppt（111页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、1,第三章 运输问题,运输问题与有关概念运输问题的求解表上作业法运输问题应用建模,本章内容重点,2,1.运输问题模型及有关概念,问题的提出 一般的运输问题就是要解决把某种产品从若干个产地调运到若干个销地，在每个产地的供应量与每个销地的需求量已知，并知道各地之间的运输单价的前提下，如何确定一个使得总的运输费用最小的方案。,3,1.运输问题模型及有关概念,例4.1:某公司从两个产地A1、A2将物品运往三个销地B1、B2、B3，各产地的产量、各销地的销量和各产地运往各销地每件物品的运费如下表所示，问：应如何调运可使总运输费用最小？,4,解：产销平衡问题：总产量=总销量 设 xij 为从产地Ai运往销

2、地Bj的运输量，得到下列运输量表：,1.运输问题模型及有关概念,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.运输问题模型及有关概念,6,1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1,系数矩阵,1.运输问题模型及有关概念,7,模型系数矩阵特征 1.共有m+n行，分别表示各产地和销地；mn列，分别表示各决策变

3、量；2.每列只有两个 1，其余为 0，分别表示只有一个产地和一个销地被使用。,1.运输问题模型及有关概念,8,一般运输问题的线性规划模型及求解思路 一般运输问题的提法：假设 A1,A2,Am 表示某物资的m个产地；B1,B2,Bn 表示某物资的n个销地；ai表示产地 Ai 的产量；bj 表示销地 Bj 的销量；cij 表示把物资从产地 Ai 运往销地 Bj 的单位运价（表4-3）。如果 a1+a2+am=b1+b2+bn则称该运输问题为产销平衡问题；否则，称产销不平衡。首先讨论产销平衡问题。,1.运输问题模型及有关概念,9,表4-3 运输问题数据表,1.运输问题模型及有关概念,设 xij 为从

4、产地 Ai 运往销地 Bj 的运输量，根据这个运输问题的要求，可以建立运输变量表（表 4-4）。,10,表4-4 运输问题变量表,1.运输问题模型及有关概念,11,m nMin Z=cij xij（4-1）i=1 j=1 n s.t.xij ai i=1,2,m（4-2）j=1 m xij(=,)bj j=1,2,n（4-3）i=1 xij 0(i=1,2,m;j=1,2,n)（4-4）,1.运输问题模型及有关概念,于是得到下列一般运输问题的模型：,在模型（4-1）（4-4）中，式（4-2）为 m 个产地的产量约束；式（4-3）为 n 个销地的销量约束。,12,m n Min Z=cij xi

5、j i=1 j=1 n s.t.xij=ai i=1,2,m(4-5)j=1 m xij=bj j=1,2,n(4-6)i=1 xij0(i=1,2,m;j=1,2,n),1.运输问题模型及有关概念,对于产销平衡问题，可得到下列运输问题的模型：,13,在产销平衡问题中，仔细观察式（4-2）、（4-3）分别变为（4-5）、（4-6），约束条件成 为等式。在实际问题建模时，还会出现如下一 些变化：（1）有时目标函数求最大，如求利润最 大或营业额最大等；（2）当某些运输线路上的能力有限制时，模型中可直接加入（等式或不等式）约束；,1.运输问题模型及有关概念,14,(3)产销不平衡的情况。当销量大于产

6、量时可加入一个虚设的产地去生产不足的物资，这相当于在式（4-2）每一式中加上 1 个松弛变量，共 m 个；当产量大于销量时可加入一个虚设的销地去消化多余的物资，这相当于在式（4-3）每一式中加上 1 个松弛变量，共 n 个。,1.运输问题模型及有关概念,15,运输问题是一种特殊的线性规划问题，在求解时依然可以采用单纯形法的思路，如图4-1所示。由于运输规划系数矩阵的特殊性，如果直接使用线性规划单纯形法求解计算，则无法利用这些有利条件。人们在分析运输规划系数矩阵特征的基础上建立了针对运输问题的表上作业法。在这里需要讨论基本可行解、检验数以及基的转换等问题。,1.运输问题模型及有关概念,16,1.

7、运输问题模型及有关概念,图4-1 运输问题的求解思路,17,运输问题求解的有关概念 考虑产销平衡问题，由于我们关心的量均在表4-3与表4-4中，因此考虑把表4-3与表4-4合成一个表,如下表4-5表4-5 运输问题求解作业数据表(下页）,1.运输问题模型及有关概念,18,1.运输问题模型及有关概念,19,中任意m+n阶子式等于零，取第一行到m+n1行与对应的列（共m+n-1列）组成的m+n1阶子式,20,故r(A)=m+n1所以运输问题有m+n1个基变量。,21,运输问题的基变量共有 m+n-1 个，A的秩为 m+n-1。运输问题的 m+n-1 个变量构成基变量的充分必要条件是不含闭回路。重要

8、概念:闭回路、闭回路的顶点,特点,运输问题基变量的,1.运输问题模型及有关概念,22,定义4.1 在表4-5的决策变量格中，凡是能够排列成下列形式的 xab,xac,xdc,xde,xst,xsb(4-7)或 xab,xcb,xcd,xed,xst,xat(4-8)其中，a,d,s 各不相同；b,c,t 各不相同，我们称之为变量集合的一个闭回路，并将式（4-7）、式（4-8）中的变量称为这个闭回路的顶点。,为了说明这个特征，我们不加证明的给出一些概念和结论。下面的讨论建立在表4-5中决策变量格的基础上。,1.运输问题模型及有关概念,23,例如，x13,x16,x36,x34,x24,x23；x

9、23,x53,x55,x45,x41,x21；x11,x14,x34,x31等都是闭回路。若把闭回路的各变量格看作节点，在表中可以画出如下形式的闭回路：,1.运输问题模型及有关概念,24,根据定义可以看出闭回路的一些明显特点：(1)闭回路均为一封闭折线，它的每一条边，或为水平的，或为垂直的；(2)闭回路的每一条边（水平的或垂直的）均有且仅有两个闭回路的顶点（变量格）。,1.运输问题模型及有关概念,25,x23,x43,x11,x12,x25,x31,x42,表33,表33中闭回路的变量集合是x11,x12,x42,x 43,x 23,x 25,x 35,x 31共有8个顶点，这8个顶点间用水平

10、或垂直线段连接起来，组成一条封闭的回路。,26,表34,一条回路中的顶点数一定是偶数，回路遇到顶点必须转90度与另一顶点连接，表33中的变量x 32及x33不是回闭路的顶点，只是连线的交点。,表34中闭回路是,例如变量组,A不能组成一条闭回路，但A中包含有闭回路,B的变量数是奇数，显然不是闭回路，也不含有闭回路；,27,C是一条闭回路，若把C重新写成 就不难看出C仍是一条闭回路。,【定理1】若变量组B 包含有闭回路，则B中的变量对应的例向量线性相关。,【证】由线性代数知，向量组中部分向量组线性相关则该向量组线性相关，显然，将C中列向量分别乘以正负号线性组合后等于零，即,因而C中的列向量线性相关

11、，所以B中列向量线性相关。,【定理2】若变量组 中包含一个部分组构成闭回路，那么该变量组所对应的系数列向量 线性相关。,28,定理3 变量组 xab,xcd,xef,xst 所对应的系数列向量pab,pcd,pef,pst 线性无关的充分必要条件是这个变量组中不包含闭回路。推论 产销平衡运输问题的 m+n-1 个变量构成基变量的充分必要条件是它不含闭回路。这个推论给出了运输问题基本解的重要性质，也为寻求基本可行解提供了依据。,这个推论告诉了一个求基变量的简单方法，同时也可以判断一组变量是否可以作为某个运输问题的基变量。这种方法是直接在运价表中进行的，不需要在系数矩阵A中去寻找，从而给运输问题求

12、初始基可行解带来极大的方便。,29,例如，m=3,n=4，在运价表Cij的格子的右上方填上相应的xij，如表3-5所示。,表35,30,这个运输问题的基变量数目是3+41=6。变量组中有7个变量，显然不能构成一组基变量，又如中有6个变量，但包含有一条闭回路故不能构成一组基变量。变量组有6个变量且不含有任何闭回路，故可以构成此问题的一组基变量。,31,2.运输问题求解 表上作业法,上一节已经分析了，对于产销平衡问题，我们关心的量均可以表示在表4-5中。因此可以建立基于表4-5的求解运输问题的方法表上作业法。这里求解运输问题的思想和单纯形法完全类似，即首先确定一个初始基本可行解，然后根据最优性判别

13、准则来检查这个基本可行解是不是最优的。如果是则计算结束；如果不是，则进行换基，直至求出最优解为止。,32,2.运输问题求解 表上作业法,一、初始基本可行解的确定 根据上面的讨论，要求得运输问题的初始基本可行解，必须保证找到 m+n 1 个不构成闭回路的基变量。一般的方法步骤如下：(1)在运输问题求解作业数据表中任选一个单元格 xij(Ai 行 Bj 列交叉位置上的格),令 xij=min ai,bj,即从 Ai 向 Bj 运最大量(使行或列在允许的范围内尽量饱和，即使一个约 束方程得以满足),填入 xij 的相应位 置；,33,2.运输问题求解 表上作业法,(2)从 ai 或 bj 中分别减去

14、 xij 的值，即调整 Ai 的拥有量及 Bj 的需求量；,(3)若 ai=0，则划去对应的行（把拥有的量全部运走），若 bj=0 则划去对应的列（把需要的量全部运来），且每次只划去一行或一列（即每次要去掉且只去掉一个约束）；(4)若运输平衡表中所有的行与列均被划去，则得到了一个初始基本可行解。否则在剩下的运输平衡表中选下一个变量，转(4)。,34,上述计算过程可用流程图描述如下（图4-2）,35,2.运输问题求解 表上作业法,按照上述方法所产生的一组变量的取值将满足下面条件：(1)所得的变量均为非负，且变量总数恰好为 m+n 1 个；(2)所有的约束条件均得到满足；(3)所得的变量不构成闭回

15、路。,因此，根据定理4.1及其推论，所得的解一定是运输问题的基本可行解。在上面的方法中，xij 的选取方法并没有给予限制，若采取不同的规则来选取 xij，则得到不同的方法，较常用的方法有西北角法和最小元素法。下面分别举例予以说明。,36,2.运输问题求解 表上作业法,1、初始基本可行解的确定（1）西北角法：从西北角（左上角）格开始，在格内的右下角标上允许取得的最大数。然后按行（列）标下一格的数。若某行（列）的产量（销量）已满足，则把该行（列）的其他格划去。如此进行下去，直至得到一个基本可行解。,37,例1：设有运输问题如下表所示，求其最优解。,38,第一次,第二次,第三次,第四次,39,2.运

16、输问题求解 表上作业法,（2）最小元素法：从运价最小的格开始，在格内的右下角标上允许取得的最大数。然后按运价从小到大顺序填数。若某行（列）的产量（销量）已满足，则把该行（列）的其他格划去。如此进行下去，直至得到一个基本可行解。,最小元素法的思想是就近优先运送，即最小运价Cij对应的变量xij优先赋值然后再在剩下的运价中取最小运价对应的变量赋值并满足约束，依次下去，直到最后一个初始基可行解。,40,【例2】求表36所示的运输问题的初始基可行解。,表36,41,0,0,0,【解】,30,15,10,25,20,15,45,20,20,0,0,0,产地,销地,42,注:应用西北角法和最小元素法，每次

17、填完数，都只划去一行或一列，只有最后一个元例外（同时划去一行和一列）。当填上一个数后行、列同时饱和时，也应任意划去一行（列），在保留的列（行）中没被划去的格内标一个0。,2.运输问题求解 表上作业法,43,2.运输问题求解 表上作业法,表1,44,2.运输问题求解 表上作业法,45,2.运输问题求解 表上作业法,46,最优性检验就是检查所得到的方案是不是最优方案。检查的方法与单纯形方法中的原理相同，即计算检验数。由于目标要求极小，因此，当所有的检验数都大于或等于零时该调运方案就是最优方案；否则就不是最优，需要进行调整。下面介绍两种求检验数的方法。,二、基本可行解的最优性检验,2.运输问题求解

18、表上作业法,47,1、闭回路法 为了方便，我们以表1给出的初始基本可行解方案为例，考察初始方案的任意一个非基变量，比如 x24。根据初始方案，产地 A2 的产品是不运往销地 B4 的。如果现在改变初始方案，把 A2 的产品运送1 个单位给 B4，那么为了保持产销平衡，就必须使 x14 或 x34 减少 1 个单位；而如果 x14 减少 1 个单位，第 1 行的运输量就必须增加 1 个单位，例如 x13 增加 1 个单位，那么为了保持产销平衡，就必须使 x23 减少 1 个单位。,2.运输问题求解 表上作业法,48,这个过程就是寻找一个以非基变量 x24 为起始顶点的闭回路 x24，x14，x1

19、3，x23，这个闭回路的其他顶点均为基变量(对应着填上数字的格)。容易计算出上述调整使总的运输费用发生的变化为 8 10+3 2-1，即总的运费减少 1 个单位，这就说明原始方案不是最优方案，可以进行调整以得到更好的方案。,2.运输问题求解 表上作业法,49,可以证明，如果对闭回路的方向不加区别（即只要起点及其他所有顶点完全相同，而不区别行进方向），那么以每一个非基量为起始顶点的闭回路就存在而且唯一。因此，对每一个非基变量可以找到而且只能找到唯一的一个闭回路。表4-10中用虚线画出以非基变量 x22 为起始顶点的闭回路。,2.运输问题求解 表上作业法,50,表4-10 以非基变量 x22 为起

20、始顶点的闭回路,51,可以计算出以非基变量 x22 为起始顶点的闭回路调整使总的运输费用发生的变化为 9 2+3 10+5 4 1 即总的运费增加 1 个单位，这就说明这个调整不能改善目标值。从上面的讨论可以看出，当某个非基变量增加一个单位时，有若干个基变量的取值受其影响。,2.运输问题求解 表上作业法,52,这样，利用单位产品变化（运输的单位费用）可计算出它们对目标函数的综合影响，其作用与线性规划单纯形方法中的检验数完全相同。故也称这个综合影响为该非基变量对应的检验数。上面计算的两个非基变量的检验数为 24=-1，22=1。闭回路方法原理就是通过寻找闭回路来找到非基变量的检验数。,2.运输问

21、题求解 表上作业法,53,如果规定作为起始顶点的非基变量为第 1 个顶点，闭回路的其他顶点依次为第 2 个顶点、第 3 个顶点，那么就有 ij=(闭回路上的奇数次顶点单位运费之和)-(闭回路上的偶数次顶点单位运费之和)其中 ij 为非基变量的下角指标。,2.运输问题求解 表上作业法,54,按上述作法，可计算出表1的所有非基变量的检验数，把它们填入相应位置的方括号内，如图4-11所示。,55,显然，当所有非基变量的检验数均大于或等于零时，现行的调运方案就是最优方案，因为此时对现行方案作任何调整都将导致总的运输费用增加。闭回路法的主要缺点是：当变量个数较多时，寻找闭回路以及计算两方面都会产生困难。

22、,2.运输问题求解 表上作业法,56,【解】用最小元素法得到下列一组基本可行解,【例4】求下列运输问题的一个初始基本可行解及其检验数。矩阵中的元素为运价Cij，矩阵右边的元素为产量ai，下方的元素为销量bj。,10 60 40 30,57,矩阵中打“”的位置是非基变量，其余是基变量，这里只求非基变量的检验数。,求11，先找出x11的闭回路，对应的运价为再用正负号分别交替乘以运价有直接求代数和得,58,同理可求出其它非基变量的检验数：,这里340，说明这组基本可行解不是最优解。,只要求得的基变量是正确的且数目为m+n1，则某个非基变量的闭回路存在且唯一，因而检验数唯一。,59,2.位势法 根据单

23、纯形法中检验数的定义，可以从约束条件中解出基变量（用非基变量表示基变量），然后代入目标函数消去目标中的基变量，得到的非基变量系数就是检验数。这一过程可以用下列位势法等价地加以实现。位势：设对应基变量xij 的 m+n-1 个 ij，存 在ui,vj 满足 ui+vj=cij，i=1,2,m;j=1,2,n.称这些 ui,vj 为该基本可行解对应的位势。,2.运输问题求解 表上作业法,60,位势法求检验数是根据对偶理论推导出来的一种方法。,设平衡运输问题为,设前m个约束对应的对偶变量为ui,i=1,2,m，后n个约束对应的对偶变量为vj,j=1,2,n则运输问题的对偶问题是,61,加入松驰变量i

24、j将约束化为等式,ui+vj+ij=cij,记原问题基变量XB的下标集合为I，由第二章对偶性质知，原问题xij的检验数是对偶问题的松弛变量ij当（i，j）时ij=0，因而有,解上面第一个方程，将ui、vj代入第二个方程求出ij。,62,【例5】用位势法求例4给出的初始基本可行解的检验数。,【解】第一步求位势u1、u2、u3及v1、v2、v3、v4。,10 60 40 30,令u1=0得到位势的解为,63,再由公式 求出检验数，其中Cij是非基变量对应的运价。,计算结果与例4结果相同。,64,2.运输问题求解 表上作业法,前例3用位势法求检验数：,65,当非基变量的检验数出现负值时，则表明当前的

25、基本可行解不是最优解。在这种情况下，应该对基本可行解进行调整，即找到一个新的基本可行解使目标函数值下降，这一过程通常称为换基(或主元变换)过程。,2.运输问题求解 表上作业法,三、求新的基本可行解,66,（1）选负检验数中最小者 rk，那么 xrk 为主元，作为进基变量（上页图中 x24）;（2）以 xrk 为起点找一条闭回路，除 xrk 外其余顶点必须为基变量格（上页图中的回路）;,2.运输问题求解 表上作业法,在运输问题的表上作业法中，换基的过程是如下进行：,（3）为闭回路的每一个顶点标号，为 1，沿一个方向（顺时针或逆时针）依次给各顶点标号；,67,（4）求=Minxijxij对应闭回路

26、上的偶数标号格=xpq那么确定xpq为出基变量，为调整量；,2.运输问题求解 表上作业法,（5）对闭回路的各奇标号顶点调整为：xij+，对各偶标号顶点 调整为：xij-，特别 xpq-=0，xpq变为非基变量。重复(2)、(3)步，直到所有检验数均非负，得到最优解。,68,【例9】求下表所示的运输问题的最优解。,表36,产地,销地,69,【解】,30,15,10,25,20,-1,前面已得到此题的初始可行解，现在接着做下去。用闭回路法求检验数如下：,产地,销地,70,30,15,10,20,-1,2,25,产地,销地,【解】,前面已得到此题的初始可行解，现在接着做下去。用闭回路法求检验数如下：

27、,71,30,15,10,20,-1,2,25,-2,产地,销地,【解】,前面已得到此题的初始可行解，现在接着做下去。用闭回路法求检验数如下：,72,30,15,10,20,-1,2,25,-2,产地,销地,2,【解】,前面已得到此题的初始可行解，现在接着做下去。用闭回路法求检验数如下：,73,因为有个负检验数，所以这组基本可行解不是最优解。取非基变量x32进基,用闭回路法调整如下,闭回路如上图，标负号的运量是：x31=25、x22=30，取其最小值25作为调整量，在闭回路上x21、x32分别加上25，x31、x22分别减去25，调整后得到一组新的基可行解。,25,40,5,74,5,40,1

28、0,25,20,-1,2,2,再检验（表中括号中的数字为检验数）,75,5,40,10,25,20,-1,2,4,2,再检验（表中括号中的数字为检验数）,76,5,40,10,25,20,-1,2,4,2,5,45,15,检验数l12=-1,方案需调整，下面用闭回路法调整,77,25,45,10,15,再计算一次检验数（表中括号中的数字）,产地,销地,5,2,1,1,3,检验数已全非负，故表中的解已为最优解，最小运费为500元。,78,2.表上作业法,ij 0，得到最优解 x13=5,x14=2,x21=3,x24=1,x32=6,x34=3,其余 xij=0;最优值：f*=35+102+13

29、+81+46+53=85,79,四、产销不平衡问题的处理 在实际中遇到的运输问题常常不是产销平衡的，而是下列的一般运输问题模型 m nMin f=cij xij（4-1）i=1 j=1 n s.t.xij si i=1,2,m（4-2）j=1 m xij(=,)dj j=1,2,n(4-3）i=1 xij 0(i=1,2,m;j=1,2,n)（4-4）,2.运输问题求解 表上作业法,80,我们已经介绍过，可以通过增加虚设产地或销地（加、减松弛变量）把问题转换成产销平衡问题，下面分别来讨论。1.产量大于销量的情况 m n 考虑 si dj 的运输问题，得到的数学模 i=1 j=1型为,2.运输问

30、题求解 表上作业法,81,2.运输问题求解 表上作业法,m n Min f=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=1 xij0(i=1,2,m;j=1,2,n),82,只要在模型中的产量限制约束（前m个不等式约束）中引入m个松弛变量xin+1 i=1,2,m 即可，变为：n xij+xin+1=si i=1,2,mj=1然后，需设一个销地B n+1,它的销量为：m n bn+1=si-dj i=1 j=1,2.运输问题求解 表上作业法,83,这里，松弛变量 x i n+1 可以视为从产地 A i 运往销地 B n

31、+1 的运输量，由于实际并不运送，它们的运费为 c i n+1=0 i=1,2,m。于是，这个运输问题就转化成了一个产销平衡的问题。,2.运输问题求解 表上作业法,84,例4.2:某公司从两个产地A1、A2将物品运往三个销地B1、B2、B3，各产地的产量、各销地的销量和各产地运往各销地每件物品的运费如下表所示，问：应如何调运可使总运输费用最小？,2.运输问题求解 表上作业法,85,解：增加一个虚设的销地运输费用为0,2.运输问题求解 表上作业法,86,2.销量大于产量的情况 m n 考虑sidj的运输问题，得到的数学模型为 i=1 j=1,2.运输问题求解 表上作业法,m n Min f=ci

32、j xij i=1 j=1 n s.t.xij=si i=1,2,m j=1 m xij dj j=1,2,n i=1 xij0(i=1,2,m;j=1,2,n),87,只要在模型中的产量限制约束（后n个不等式约束）中引入n个松弛变量xm+1j j=1,2,n即可，变为：m xij+xm+1j=dj j=1,2,mi=1然后，需设一个产地A m+1,它的销量为：n m am+1=dj-si j=1 i=1,2.运输问题求解 表上作业法,88,这里，松弛变量 x m+1j 可以视为从产地 A m+1 运往销地 B j 的运输量，由于实际并不运送，它们的运费为 c m+1j=0 j=1,2,n。于

33、是，这个运输问题就转化成了一个产销平衡的问题。,2.运输问题求解 表上作业法,89,例4.3:某公司从两个产地A1、A2将物品运往三个销地B1、B2、B3，各产地的产量、各销地的销量和各产地运往各销地每件物品的运费如下表所示，问：应如何调运可使总运输费用最小？,2.运输问题求解 表上作业法,90,解：增加一个虚设的产地运输费用为0,2.运输问题求解 表上作业法,91,例4.4:石家庄北方研究院有一、二、三，三个区。每年分别需要用煤3000、1000、2000t，由河北临城、山西盂县两处煤矿负责供应，价格、质量相同。供应能力分别为1500、4000t，运价如下表。由于需大于供，经院研究决定一区供

34、应量可减少0300t，二区必须满足需求量，三区供应量不少于1700t，试求总费用为最低的调运方案。,3.运输问题的应用,92,解:根据题意，作出产销平衡与运价表：取 M 代表一个很大的正数，其作用是强迫相应的 x31、x33、x34取值为0。,3.运输问题的应用,93,例4.5:设有A、B、C三个化肥厂供应1、2、3、4四个地区的农用化肥。假设效果相同，有关数据如下表。试求总费用为最低的化肥调拨方案。,3.运输问题的应用,94,解：根据题意，作出产销平衡与运价表:最低要求必须满足，因此把相应的虚设产地运费取为 M，而最高要求与最低要求的差允许按需要安排，因此把相应的虚设产地运费取为 0。对应

35、4”的销量 50 是考虑问题本身适当取的数据，根据产销平衡要求确定 D的产量为 50。,3.运输问题的应用,95,生产与储存问题 例4.6:某厂按合同规定须于当年每个季度末分别提供10、15、25、20台同一规格的柴油机。已知该厂各季度的生产能力及生产每台柴油机的成本如右表。如果生产出来的柴油机当季不交货，每台每积压一个季度需储存、维护等费用0.15万元。试求在完成合同的情况下，使该厂全年生产总费用为最小的决策方案。,3.运输问题的应用,96,交货：生产：x11=10 x11+x12+x13+x14 25x12+x22=15 x22+x23+x24 35x13+x23+x33=25 x33+x

36、34 30 x14+x24+x34+x44=20 x44 10,解：设 xij为第 i 季度生产的第 j 季度交货的柴油机数目，那么应满足：,3.运输问题的应用,97,把第 i 季度生产的柴油机数目看作第 i 个生产厂的产量；把第 j 季度交货的柴油机数目看作第 j 个销售点的销量；成本加储存、维护等费用看作运费。可构造下列产销平衡问题：目标函数：Min f=10.8 x11+10.95 x12+11.1 x13+11.25 x14+11.1 x22+11.25 x23+11.4 x24+11.0 x33+11.15 x34+11.3 x44,3.运输问题的应用,98,生产与储存问题 例4.7

37、:光明仪器厂生产电脑绣花机是以产定销的。已知1至6月份各月的生产能力、合同销量和单台电脑绣花机平均生产费用见下表：,3.运输问题的应用,99,已知上年末库存103台绣花机，如果当月生产出来的机器当月不交货，则需要运到分厂库房，每台增加运输成本0.1万元,每台机器每月的平均仓储费、维护费为0.2万元。在7-8月份销售淡季，全厂停产1个月，因此在6月份完成销售合同后还要留出库存80台。加班生产机器每台增加成本1万元。问应如何安排1-6月份的生产，可使总的生产费用（包括运输、仓储、维护）最少？,运输问题（7）3 运输问题的应用,100,解：这个生产存储问题可化为运输问题来做。考虑：各月生产与交货分别

38、视为产地和销地。1）1-6月份合计生产能力（包括上年末储存量）为743台，销量为707台。设一假想销地销量为36；2）上年末库存103台，只有仓储费和运输费，把它列为的0行；3）6月份的需求除70台销量外，还要80台库存，其需求应为70+80=150台；4）1-6表示1-6月份正常生产情况，1-6表示1-6月份加班生产情况。,3.运输问题的应用,101,产销平衡与运价表：,3.运输问题的应用,102,例4.8:腾飞电子仪器公司在大连和广州有两个分厂生产同一种仪器，大连分厂每月生产450台,广州分厂每月生产600台。该公司在上海和天津有两个销售公司负责对南京、济南、南昌、青岛四个城市的仪器供应。

39、另外因为大连距离青岛较近，公司同意大连分厂向青岛直接供货，运输费用如下图，单位是百元。问应该如何调运仪器，可使总运输费用最低？,三、转运问题:原运输问题上增加若干转运站。运输方式有：产地 转运站、转运站 销地、产地 产地、产地 销地、销地 转运站、销地 产地等。,3.运输问题的应用,103,图中 1广州、2大连、3上海、4天津 5南京、6济南、7南昌、8青岛,3.运输问题的应用,450,104,解：设 xij 为从 i 到 j 的运输量，可得到有下列特点的线性规划模型：目标函数：Min f=所有可能的运输费用（运输单价与运输量乘积之和）约束条件：对产地（发点）i：输出量-输入量=产量 对转运站

40、（中转点）：输入量-输出量=0 对销地（收点）j：输入量-输出量=销量,3.运输问题的应用,105,约束条件：s.t.x13+x14 600(广州分厂供应量限制）x23+x24+x28 450(大连分厂供应量限制）-x13-x23+x35+x36+x37+x38=0（上海销售公司，转运站）,目标函数：Min f=2x13+3x14+3x23+x24+4x28+2x35+6x36+3x37+6x38+4x45+4x46+6x47+5x48,3.运输问题的应用,106,-x14-x24+x45+x46+x47+x48=0（天津销售公司，转运站）x35+x45=200（南京的销量）x36+x46=1

41、50（济南的销量）x37+x47=350（南昌的销量）x38+x48+x28=300（南京的销量）xij 0,i,j=1,2,3,4,5,6,7,8,用“管理运筹学”软件求得结果：x13=550,x14=0 x23=0,x24=150,x28=300 x35=200,x36=0,x37=350,x38=0 x45=0,x46=150,x47=0,x48=0,3.运输问题的应用,107,例4.9:某公司有A1、A2、A3三个分厂生产某种物质，分别供应B1、B2、B3、B4四个地区的销售公司销售。假设质量相同，有关数据如下表：,3.运输问题的应用,108,试求总费用为最少的调运方案。假设：1、每个

42、分厂的物资不一定直接发运到销地,可以从其中几个产地集中一起运；2、运往各销地的物资可以先运给其中几个销地，再转运给其他销地；3、除产销地之外，还有几个中转站，在产地之间、销地之间或在产地与销地之间转运。运价如下表：,3.运输问题的应用,109,110,解：把此转运问题转化为一般运输问题：1、把所有产地、销地、转运站都同时看作产地和销地；2、运输表中不可能方案的运费取作M，自身对自身的运费为0；3、产量及销量可定为：中转站 流量+20，产地 产量+20，销地 销量+20。20为各点可能变化的最大流量；4、对于最优方案，其中 xi i 为自身对自身的运量，实际上不进行运作。扩大的运输问题产销平衡表：,3.运输问题的应用,111,3.运输问题的应用,