Решение транспортной задачи с открытой моделью 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Решение транспортной задачи с открытой моделью



Решение транспортной задачи рассмотрим для случая, когда:

.

Пример 28. В трех хранилищах А1, А2, А3 имеется соответственно 70, 80, 50 т. топлива. Требуется спланировать перевозку топлива четырем потребителям В1, В2, В3, В4, спрос которых равен 50, 70, 40 и 40 т. так, чтобы затраты на транспортировку были минимальны. Стоимость перевозки 1 т указана в табл. 36.

Таблица 36

Хранилища

Потребители

Запас топлива

В1 В2 В3 В4

Стоимость перевозки 1 т. в тыс. руб.

А1 5 2 3 6 70
А2 4 3 5 7 90
А3 2 4 1 5 50
Потребность в топливе, т 50 70 40 40 210 >200

Решение.

Поскольку запасы топлива в хранилищах больше спроса потребителей, вводим фиктивного потребителя В5, спрос которого:

а затраты на перевозку для фиктивного потребителя сi5 = 0 ().

Таблица 37
После введения фиктивного потребителя открытая модель транспортной задачи ста­новится закрытой и распределительная табл. 37 примет вид:

 

  В1 В2 В3 В4 В5 а i Ui
А1 70 0
А2 90 1
А3 50 -1
bj 50 70 40 40 10 210 = 210  
Vj 3 2 2 6 0    

Исходный опорный план получим по методу минимального элемента.

Проверяем m + n – 1 = 3 + 5 – 1 = 7 = 7 выполняется. Определяем потен­циалы занятых клеток и находим оценки свободных клеток:

S11 = 5 – 3 = 2 > 0; S13 = 3 – 2=1 > 0;     S14= 6 – 6 = 0;

S23 = 5 – 3 = 2 > 0; S25 = 0 – 1 = –1 < 0; S32 = 4 – 1 = 3 > 0;

S34 = 5 – 5 = 0; S35 =0 + 1 = 1 > 0;

Только одна оценка S25 < 0; поэтому план перевозки можно улучшить за счет этой клетки (2; 5).

Выделяем для нее цикл: λ = min (10; 10) = 10.

После смещения по циклу 10 т груза получаем новый план перевозок (табл. 38):

Таблица 38

  В1 В2 В3 В4 В5 а i Ui
А1 70 – 1
А2 90 0
А3 50 – 2
bj 70 40 40 10      
Vj 3 3 7 0      

Найдем потенциалы занятых клеток, так как их 6, а должно быть 3 + 5 – 1 = 7, то занимаем клетку, например (2; 2). Подсчитываем потенциалы занятых клеток, составив и решив систему.

 

Находим оценки свободных клеток:

S11 = 5 – 3 = 2 > 0;     S13 = 3 – 2 = 1 > 0;      S14 = 6 – 6 = 0;

S15 = 0 +1 = 1 > 0;      S23 = 5 – 3 = 2 > 0;      S32 = 4 – 1 = 3 > 0;

S34 = 5 – 5 = 0;           S35 = 0 + 2 = 2 > 0.

Так как все Sij ≥ 0, то план оптимальный, но таких планов будет бесчисленное множество, т. к. S14 = S34 = 0, и поэтому, за счет загрузки клеток (1; 4) и (3; 4), можно получить новые планы, однако значение целевой функции при этом меняться не будет.

Итак, получили оптимальный план.

Х*=

min Z = Z(X*) = 2 · 70 + 4 · 40 + 7 · 40 + 2 · 10 + 1 · 40 = 640 тыс. руб. При этом 10 т. топлива из хранилища А2 остались нераспределенными.

 

Задания для самостоятельной работы

 

Задание 1. На три базы А 1, А 2, А 3 поступил однородный груз в количестве а 1 т. на базу А 1, а 2 т. на базу А 2, а 3 т. на базу А 3. Полученный груз требуется перевезти в пять пунктов: в 1 т. в пункт В 1, в 2 т. в пункт В 2, в 3 т. в пункт В 3, в 4 т. в пункт В 4, в 5 т. в пункт В 5.

Стоимость перевозок пропорциональна расстоянию и количеству перевозимого груза. Матрица тарифов и значения а 1, а 2, а 3 и в 1, в 2, в 3, в 4, в 5 – известны. Требуется записать модель и спланировать перевозки так, чтобы их общая стоимость была минимальной.

 

1. а1 = 200

а2 = 150
а3 = 150

в1 = 90, в2 = 100,   в3 = 70,   в4 = 130,   в5 = 110.

     
2. а1 = 300

а2 = 280
а3 = 220

в1 = 180,  в2 = 140,  в3 = 190,   в4 = 120,   в5 =170.

3. а1 = 250

а2 = 200
а3= 150

в1 = 180,   в2 = 120,   в3 = 90,  в4 = 105,  в5 = 105.

     
4. а1 = 400

а2 = 250
а3 = 350

в1 = 200,  в2 = 170,   в3 = 230,   в4 = 225,  в5 = 175.

     
5. а1 = 150

а2 = 200
а3 = 150

в1 = 160,  в2 = 70,   в3 = 90,   в4 = 80,  в5 = 100.

     
6. а1 = 280

а2 = 300
а3 = 220

в1 = 170,   в2 = 120,   в3 = 190,   в4 = 140,   в5 = 180.

     
7. а1 = 150

а2 = 250
а3 = 200

в1 = 180,   в2 = 120,   в3 = 90,   в4 = 105,  в5 = 105.

 

8. а1 = 250

а2 = 400
а3 = 350

в1 = 300,   в2 = 160,   в3 = 220,   в4 = 180,   в5 = 140.

     
9. а1 = 150

а2 = 150
а3 = 200

в1 = 100,   в2 = 140,  в3 = 60,   в4 = 110,   в5 = 90.

10. а1 = 280

 а2 = 220
 а3 = 300

 в1 = 190,   в2 = 140,   в3 = 180,   в4 = 120,   в5 = 170.

     
11. а1 = 200

а2 = 250
а3 = 150

в1 = 120,   в2 = 180,   в3 = 105,   в4 = 90,  в5 = 105.

     
12. а1 = 350

а2 = 400
а3 = 250

в1 = 175,   в2 = 225,  в3 = 230,  в4 = 170,  в5 = 200.

     
13. а1 = 150

а2 = 250
а3 = 200

в1 = 120,  в2 = 110,  в3 = 85,   в4 = 195,   в5 = 90.

14. а1 = 250

а2 = 180
а3 = 270

в1 = 160,  в2 = 120,   в3 = 100,  в4 = 150,  в5 = 170.

     
15. а1 = 350

а2 = 300
а3 = 350

в1 = 160,  в2 = 160,   в3 = 180,   в4 = 220,  в5 = 280.

 

16. а1 =250

 
а2 = 350  
а3 = 300  

в1 = 150,   в2 = 170,   в3 = 190,  в4 = 210,   в5 = 180.

 
17. а1 = 220

 
а2 = 400  
а3 = 280  

в1 = 160,  в2 = 180,  в3 = 170,   в4 = 200,   в5 = 190.

 
 

 

   
18. а1 = 160

 
а2 = 400  
а3 = 240  

в1 = 170,  в2 = 190,   в3 = 140,  в4 = 180,   в5 = 120.

 
 

 

   
19. а1 = 300

 
а2 = 330  
а3 = 370  

в1 = 190,   в2 = 150,   в3 = 240,   в4 = 200,  в5 = 220.

 
 

 

   
20. а1 = 280

 
а2 = 340  
а3 = 280  

в1 = 170,   в2 = 160,   в3 = 190,   в4 = 200,  в5 = 180.

 
21. а1 = 150

 
а2 = 150  
а3 = 200  

в1 = 100,   в2 = 120,   в3 = 60,   в4 = 80,  в5 = 140.

 
 

 

   
22. а1 = 250

 
а2 = 200  
а3 = 100  

в1 = 100,  в2 = 150,   в3 = 80,   в4 = 60,   в5 = 160.

 
 

 

   
23. а1 = 100

 
а2 = 250  
а3 = 150   

в1 = 40,   в2 = 130,  в3 = 90,   в4 = 100,   в5 = 140.

 

24. а1 = 100

а2 = 250

а3 = 150

в1 = 60,  в2 = 140,  в3 = 130,  в4 = 80,   в5 = 90.

 

 

 

25. а1 = 200

а2 = 200

а3 = 100

в1 = 120,  в2 = 80,   в3 = 60,   в4 = 130,   в5 = 110.

 

 

 

26. а1 = 200

а2 = 100

а3 = 200

в1 = 100,  в2 = 140,  в3 = 40,   в4 = 130,   в5 = 90.

 

 

 

27. а1 = 250

а2 = 150

а3 = 100

в1 = 70,  в2 = 110,   в3 = 90,  в4 = 130,  в5 = 100.

28. а1 = 150

а2 = 150

а3 = 200

в1 = 50,  в2 = 90,   в3 = 170,   в4 = 60,   в5 = 130.

 

 

 

29. а1 =200

а2 = 100

а3 = 200

в1 = 60,  в2 = 80,   в3 = 180,  в4 = 120,   в5 = 60.

 

 

 

30. а1 = 150

а2 = 250

а3 = 200

в1 = 120,   в2 = 80,  в3 = 140,   в4 = 160,   в5 = 100.

           

Задание 2. В каждом из заданий приведена таблица, в клетках которой представлены элементы матрицы С = {Cij}, справа от таблицы – значения величин а i (i = 1,4), внизу – значения величин b j   (j = 1,5) транспортной задачи. Решить соответствующую транспортную задачу.

 

1. 14 5 27 29 23 18   2. 6  17  26  14 8  24
  17 7 16 19 2 14      18  14  27 6  20 8
  20 12 15 29 5 16     8  24  11  17  26  12
  14 24 18 7 14 22     4  18  21  16  12  14
  8 11 11 9 21        11  11  11  12  16  

 

3.  17  10 7 5  13  34   4.  19 9  14  17 9  17
   12  28  25 9  10  18     4  21 2 8  29  17
   14  15  18 9  28 6      22  30 4 1  24  14
   25  16  21  12 8  10      16  22 8 5  27  10
   10  10  10  10  30       9 9 9 9  24  

 

5.  25  16  26  43  23  38   6.  12  21  19  29 4  23
   30  23  28  48  27  12      27  13  22  19 4  23
   37  23  25  49  28 8      20  27  18 2  23  20
   22 1 4  25  10  20      30  12 3  20  24  23
   13  13  13  13  28        22  22  22  22 4  
7.  10  15  14  28 1  14   8.  17  16  15  29 9  25
   16 7  30 8  29  14     6  27  20  25  20  25
  1  21  22  19  12  10     6  15  12 8  14  10
  8  25  28 5  19  16      10  24  23 5  22  15
   11  11  11 8  15        16  16  16  16  16  
9.  24  19 5  10  23  30   10.  24  23  29 3  30
   15  16 3  13 6  30      20 8  13 2  27  35
  7 5  24  11  23  33      30  17  10  23  28  20
  4  28  29  21  20  33     4 7  23  27  26  10
   25  25  25  25  30        20  20  15  15  30  
11. 3  25  11  22  12  20   12.  23 2 1  10 3  35
  9  15 4  26  12  25      20  19  47  16  14  10
   13  22  15  12  27  10     7 3 121  21  10  10
  6  19 8  11 8  30     9 9  29 8  18  25
   18  18  18  18  18        17  17  17  17  17  
13.  30 9  29 6  13  15   14.  21  17  12  24  30  18
   23  13 3  28 7  15     6 1 9 5 9  18
  4 3  11 6 9  15     7 5  24 6  13  18
  3  10  11  10  28  15      29  22  21 5 7  18
   13  13  13  13  16        15  15  16  15  15  
15.  33  22  14  34  19  15   16.  25  18  14 3  16  24
   26  16 7  29  16  17      29  15  27  16  17 6
   28  18  17  23  30  20      21 2  29 2  22  15
   35  25  11  22 9  16     5  13 1 5  17  13
   14  14  14  18  10        11  16  11  11  11  
17. 8  28  17  19  11  20   18.  27 6 8  12  23  28
   27 5  10 6  19  24     1  25  19  11  12  15
   29  11 3 7 8  21      28  19  15  17  29  15
   25  16  19  24  13  15      16  22  18 5  13  14
   19  16  16  16  16        14  15  15  15  15  
19.  13 7  19  18  27  15   20.  39  28  37  27  46  30
  1  21 8  20  12  18      21 4  20 3  14  15
   50  17  14  23  21  15      25  27  25  24  29  15
  7  14  29  18  22  10      12  26  10 5  22  15
   12  18  10  10  10        13  13  13  21  20  
                             
21.  16  26  12  24 3  12   22.  29 4 8  11 5  15
  5 2  19  27 2  14      10  19  26 1  27  15
   29  23  25  16 8  14      16 7 4  29  23  15
   22  25  14  15  21  14     9  10  24  25  17  15
   13 5  13  12  13        11  12  13  14  12  
23.  14  27 6  16 8  20   24.  23 2 1 4  12  30
  2 4  19 4  27  22      24  17  27 3 5  30
   26  23 1  20 3  20      26 2  19  22  11  35
   24 5  12  30 5  20     7 1 2  14 9  35
   18  20  19  19 9        22  43  20  17  35  
25.  14  27 5  18  19  24   26.  14 6 1  12  19  30
   17  20 1  24 3  20      28  13  22  18 4  15
   11 7  28  23 9  20      21  27  30  10  14  20
  8  26  19 2  24  24     2 5 6  25 7  15
   19  25  20  13  13        15  15  18  17  16  
27. 6  30  25 7  15  35   28.  22  23  16  12  14  18
  5  29  21 4  13  40      17  30 1 8  25  18
   18  22 5  28 1  25      27  15  13  23  22  18
   19  23 8 2  14  15     3  12  21  26 7  18
   24  25  30  20  21        17  17  17  17  18  
29. 9  21  22  14  10  18   30.  12  15 9  19  22  40
   30  34  42  23  26  12      20  15  11 2  19  30
  8  17  30  27 9  20      21  26  23 7  16  25
   11  20  24 7  25  18      11  24 8 3  29  15
   14  11  17  15  14        34  39  24 8 8  

7. Элементы сетевого планирования

Основные понятия

При планировании и оперативном управлении сложными комплек­сами работ, объединенных общностью цели, с успехом исполь­зуются их графические модели – сетевые графики (сети). С математиче­ской точки зрения сетевой график – это связанный орграф без петель и контуров. В настоящее время разработаны специальные математические методы сетевого планирования и управления (СПУ). Основными поня­тиями СПУ являются работа и событие. Под работой понимаются любые действия (трудовые процессы), сопровождающиеся затратами ресурсов или времени и приводящие к определенным результатам. Под событием понимают результат завершения одной или несколько работ. Событие является предпосылкой для выполнения работ, следующих за ним. Поэтому любая работа на сети может быть определенна двумя событиями, между которыми она находится. Событием же может заканчиваться или начинаться сразу несколько работ. Работы на сети изображают произвольной длины направленными отрезками прямых (иногда дугами), а событие – обычно кружками, в которых указывают порядковый номер или шифр события. У каждого отрезка проставляется время выполнения работы, а иногда и другие числовые характеристики (расход ресурса, количество исполнителей и т. д.).

Сетевые графики выполняются с соблюдением определенных правил:

1. Они должны иметь только одно исходное событие (исток сети J) – начало работ комплекса;

2. Они должны иметь только одно завершающее событие (сток сети S) – окончание всех работ комплекса;

3. Прежде чем строить сеть, надо составить подробный спи­сок работ комплекса. В отношении каждой работы выяснить:

а) ее связи с другими работами;

б) ее место в комплексе;

в) ее конечные ре­зультаты (события).

После того, как описанный подготовительный этап будет закончен, приступают к построению сети.

Пример 29. По данным табл. 39 построить сеть.

Таблица 39

Обозначение работы а1 а2 а3 а4 а5 а6 а7 а8 а9
Непосредственно предшест­вующие работы а1 а1 а2 а1 а2 а3 а5 а4 а6 а7 а3 а5
Продолжительность работы 3 6 4 5 1 9 6 8 5

Решение: работы а1, а2, а3 не имеют предшествующих, поэтому реа­лизация комплекса начинается с этих работ и изображаем их прямыми, выходящими из одного события 1 (исток J сети) (рис. 18).

 

Рис. 18

Дуги а1, а2, а3 и так далее располагаются произвольно. Работе а4 предшествует работа а1. Далее надо изобразить работы а5 и а6, им предшествуют одни и те же работы а1 и а2. Во избежание путаницы на сетях не рекомендуется изображать параллельными дугами одновременно выполняемые работы. В подобных случаях вводятся дополнительные события и фиктивные работы (нулевой продолжительности), которые изображаются штриховыми линиями. Их назначение – показать, что данная работа не может быть выполнена ранее какого-либо события или работы. Учитывая это, введем фиктивную работу, соединив событие 2 работы а1 с событием 3 работы а2. После этого изобразим а5 и а6 дугами, выходящими из события 3, причем дуги а3, а5 должны прийти в одно событие (работа а7 начинается после них), такое событие уже есть – это 4, а дуги а4, а6 аналогично идут в событие 5. Так как работа а8 может быть начата только после работ а4, а6 и а7, поэтому работу а7 направим в событие 5. И, наконец, дуги а8 и а9 моделируют заключительные работы комплекса, поэтому сведем их в одно завершающее событие 6 (сток сети S).

Замечание. Правильность нуме­рации событий (вершин графа) можно проверить алгоритмом Фалкерсона (упорядочить граф).

7.2. Временные параметры сети (рассмотрим на примере)

Пример 30. Сеть некоторого комплекса построена и известна продолжительность каждой работы (в днях). Определить за ка­кое минимальное время можно выполнить все работы комплекса?

Решение.

Рассмотрим все пути от J до S (рис. 19).

Рис. 19

1) L 1: 1 – 2 – 4 – 5 => t (L 1 ) = 2 + 1 + 5 = 8;

2) L 2: 1 – 3 – 4 – 5; => t (L 2 ) = 4 + 3 + 5 = 12;

3) L 3: 1 – 3 – 5 => t (L 3 ) = 4 + 2 = 6.

Наиболее продолжительным оказался путь L 2. Его называют кри­тическим. Он и определяет максимальное время выполнения всех работ данного комплекса. Это максимальное время называют критическим сроком и обозначают t КР. Итак t КР = 12. Работы и события, лежащие на критиче­ском пути называются критическими, остальные работы и события сети – некритическими. Если выполнение какой-либо критической работы будет задержано, это вызовет задержку выполнения всего комплекса на тот же срок. Однако, некритические работы допускают некоторое запаздывание их выполнения без нарушения критического срока. Чтобы определить время, на которое можно задержать выполнение некритических работ, введем понятие резерва времени событий и работ.

i
Под свершением события будем понимать момент времени, к которому за­канчиваются все входящие в него работы. Событие может иметь не­который интервал свободы свершения. Поясним это: событие 2 может свершиться через 2 дня по окончании работы (1 – 2). Но оно может наступить и позже, если доба­вить время из резерва на выполнение работы (1 – 2), а это сделать можно, так как на пути L 1 есть резерв времени R (L 1) = t КР – t (L 1) = 12 – 8 = 4. Поэтому работу (1 – 2) можно выполнить и за 2 + 4 = 6 дней, и это не повлияет на критический срок. Следовательно, для события различают ранний и поздний сроки свершения. Ранним сроком tp (j) свершения события j назовем самый ранний период времени, к которому завершаются все работы, предше­ствующие этому событию. Получаем формулу tp (j) = max (tp (i) + t (i, j)), где i, j – мно-

жество работ, входящих в j -событие.

Тогда имеем tp (1) = 0, tp (5) = t КР = 12 (и вообще tp (J) = 0, а tp (S) = t КР). Тогда tp (2) = 2 или tp (2) = 0 + 2 = tp (1) + t (1, 2), где t (1, 2) – время вы­полнения работы (1 – 2). Аналогично tp (3) = 0 + 4 = tp (1) + t (1,3). Для события 4: по работе (2 – 4) имеем tp (2) + t (2, 4) = 2 + 1 + 3, а по работе (3 – 4) => tp (3) + t (3, 4) = 4 + 3 = 7, так как к моменту tp (4) должны закончиться все предшествую­щие работы, тогда tp (4) = max (tp (2) + t (2, 4); tp (3) + t (3, 4)) = max (3; 7) = 7.

          i = 2, 3

Итак, если событием j заканчивается одна работа (i, j), то tp (j) равно сумме tp (i) – раннего срока свершения ее начального события и tp (i, j) – продолжительность этой работы.

Если же событием j   заканчивается несколько работ, то по каждой работе находится свой ранний срок, а искомый tp (j) будет максимальной из них.

Поздним сроком t п (i) свершения события i назовем самый поздний момент времени, после которого останется ровно столько времени, сколько необходимо для завершения всех работ, следующих за этим событием.

j
Итак, t п (i) = min (t п (j)  – t (i, j)), где i, j  – множество работ,

 

выходящих из i -события, t п (j) – поздний срок свершения конечного события (i, j).

Поздний срок t п (J) = 0, t п (S) = tp (S) = t КР. В нашем примере      t п (5) = 12.



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2020-11-11; просмотров: 236; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.142.96.146 (0.102 с.)