симплекс метод. Лабораторная работа 3 Решение однокритериальных задач принятия решений методами линейного программирования Общие сведения

• Название: Лабораторная работа 3 Решение однокритериальных задач принятия решений методами линейного программирования Общие сведения
• Анкор: симплекс метод
• Дата: 14.10.2021
• Размер: 1.31 Mb.
• Имя файла: Laboratornaya_rabota_3.docx
• Тип: Лабораторная работа; #247388
• страница: 1 из 5

Лабораторная работа № 3

Решение однокритериальных задач принятия решений методами линейного программирования

Общие сведения

Цель работы

• 
  Научиться решать однокритериальные задачи принятия решений методами линейного программирования;
  
• 
  Научиться использовать надстройку «Поиск решения» программного пакета MS Office Excel для решения однокритериальных задач теории принятия решений.
  

План выполнения

1. 
   Изучить теоретическую часть;
   
2. 
   Выполнить задания. Варианты заданий берутся из файла «Симплекс-метод задания» . Обратите внимание: первая задача ресурсная, вторая – транспортная и в пакетах EXCEL и R решаются различными способами. Третья задача о назначениях решается так же как и транспортная
   
   1. 
      Построить математическую модель проблемы в виде задачи линейного программирования;
      
   2. 
      Решить задачу с использованием надстройки Поиск решения пакета MS Excel или R;
      
   3. 
      Произвести анализ чувствительности решения с использованием сценариев;
      
3. 
   Составить отчёт по лабораторной работе.
   

Теоретическая часть

Процесс принятия управленческого решения с использованием методов линейного программирования можно представить как последовательность выполнения следующих действий (этапов выработки решения).

• 
  Анализ ситуации и формализация исходной проблемы. На этом этапе требуется найти всю релевантную информацию, формализовать проблему, сформулировать цели, которые необходимо достичь в результате решения проблемы, определить возможные решения проблемы и факторы, влияющие на решение проблемы. Часто результат этого этапа представляется в виде формальной модели проблемы на естественном языке, в которой собраны воедино цели, решения и факторы и где бы присутствовала основа для формализации отношений между ними.
  
• 
  Построение математической модели, т. е. формализация модели условий задачи с использованием математического аппарата.
  
• 
  Анализ математической модели и получение математического решения проблемы. Анализируется построенная математическая модель, проверяется адекватность модели и находится решение математической задачи, вытекающей из этой модели. Так как в рамках этапа, как правило, используются известные и апробированные алгоритмы решения математических задач, этот этап часто является наиболее простым из всех этапов процесса принятия решения.
  
• 
  Анализ математического решения проблемы и формирование управленческого решения. На этом этапе анализируется чувствительность полученного математического решения к изменению входящих условий. На основе этого математического решения формируется управленческое решение.
  

После принятия решения, это решение исполняется.

Анализ ситуации и формализация исходной проблемы

Рассмотрим первый этап процесса принятия решения: анализ проблемы и формализация исходной проблемы. Этот этап можно рассматривать как первую стадию перехода от реального мира к компьютерному представлению проблемы.

На этом этапе требуется формализовать проблему, сформулировать цели, которые необходимо достичь в результате решения проблемы, т.е. осуществить постановку проблемы. Достижение такой цели реализуется в виде следующих задач:

• 
  максимально четко сформулировать проблему;
  
• 
  сформулировать цели, которые должны быть достигнуты в результате реализации найденного решения;
  
• 
  указать результат, который будет считаться решением проблемы (решение должно гарантировать достижение целей);
  
• 
  выявить и описать возможности достижения целей;
  
• 
  выявить и описать факторы, от которых может зависеть решение проблемы;
  
• 
  выявить и описать ограничения, препятствующие достижению целей;
  
• 
  описать возможные альтернативные способы решения проблемы.
  

Перечисленные пункты и составляют формализованную модель проблемы. Таким образом, формализованная модель — это четкое описание проблемы, в котором необходимо обособленно выделить перечисленные пункты.

Допустим некоторый завод электроники «Limited Electro», в связи с изменившейся конъюнктурой рынка хочет разработать новый производственный план для выпуска LED дисплеев новой диагонали 46” и 51”, не затрагивая пока производство прочей продукции. Предположим, что «Limited Electro» имеет месячный цикл производства, и, таким образом, нужно определить, сколько в месяц следует производить дисплеев 46” и сколько — 51”. На первый взгляд ответ кажется очевидным: максимум с учетом производственных возможностей. Итак, это обозначим как первую цель — увеличить до максимума производство как продукции 46”, так и продукции 51”. Допустим, производственные мощности позволяют выпускать в месяц суммарно 500 ед. дисплеев обоих типов. Это является первым ограничением — общее количество дисплеев типов 46” и 51” не должно превышать 500 шт.

Как видно, первую цель достичь можно, однако проблема остается ещё не достаточно формализованной, поскольку дает неоднозначное решение и не учитывает других ограничений и факторов. Всякое производство должно приносить прибыль, и это утверждение даёт возможность поставить вторую цель — производственный план должен приносить максимальную прибыль. Пусть одна ед. дисплея типа 46” приносит в среднем 2000 руб. прибыли, а одна ед. дисплея типа 51” — 2500 руб. Здесь величины удельной прибыли (т.е. прибыли на одну ед. дисплея) являются факторами, которые влияют на конечную цель.

В примере было сделано большое упрощение реальной ситуации, т. к. удельная прибыль любого производимого изделия зависит от многих факторов (конъюнктура рынка, стоимость исходных материалов, себестоимость производства, уровень рентабельности и пр.) и не является величиной постоянной, даже на протяжении относительно небольшого временного промежутка. Тем более сложно предсказать и трудоемко подсчитать ее значение на будущий продолжительный период времени. Можно только оценить будущую удельную прибыль, но только с определенной степенью точности. Пусть во взятом примере получены оценки будущей удельной прибыли производства дисплеев типа 46”: от 1500 до 2300 руб., а дисплеев типа 51”: от 2100 до 3000 руб. Приведенные выше величины удельных прибылей 2000 и 2500 руб. являются наиболее вероятными ожидаемыми значениями. Далее именно эти величины примем за значения удельных прибылей, а возможные последствия от их неточного задания будут рассмотрены при проведении анализа полученного решения.

Очевидно, что для достижения второй цели надо производить только дисплеи типа 51” и забыть о дисплеях типа 46”. Однако отдел маркетинга требует, чтобы дисплеи типа 46” производилось не менее 200 ед. в месяц, поскольку есть договоры на такое количество, а дисплеи типа 51” нельзя производить более 150 ед., поскольку большее количество трудно реализовать. Итак, имеется еще два ограничения: произведенное количество дисплеев 46” должно быть не меньше 200 ед., а дисплеев 51” — не более 150 ед.

При таких ограничениях даже специалист без особых способностей может составить план: производить 350 ед. дисплеев 46” и 150 ед. дисплеев 51”. Этот план учитывает только ограничения по производственным мощностям и маркетинговые ограничения. Но для производства любой продукции нужны еще исходные материалы. Пусть на изготовление дисплеев 46” и 51” необходимо сырье трех видов согласно приведённым данным (см. Таблица 1).
Таблица 1. Затраты сырья на производство дисплеев

	Дисплеи 46”, ед.	Дисплеи 51”, ед.	Месячный запас, ед.
Сырье 1	50	100	50000
Сырье 2	70	80	30000
Сырье 3	40	70	25000

В таблице показано, сколько и какого сырья необходимо для производства одной ед. дисплея 46” и одной ед. дисплея 51”, а также величины месячных запасов каждого сырья. Очевидно, что общее количество сырья, используемого для производства дисплеев, не должно превышать их месячные запасы. Таким образом, имеем еще три ограничения — по одному для каждого типа сырья. С учетом этих ограничений производственный план уже подсчитать сложнее.

При формулировании последнего ограничения было сделано еще одно существенное упрощение реальной ситуации — действительный процесс производства зависит не только от наличия исходных материалов, необходимых для создания конечного продукта, но и от многих других факторов: наличия достаточных производственных мощностей, наличия рабочей силы, периодичности поступления исходных материалов, качества этих материалов и т.п. Здесь эти факторы опущены, оставлены только ограничения на сырье трех видов. При этом сделано еще одно неявное допущение, что другие компоненты, необходимые для производства дисплеев, имеются в достаточном количестве и не влияют на объемы производства.

Итак, вот что имеется после произведённого анализа проблемы:

• 
  Постановка проблемы: разработать план производства дисплеев, который максимизировал бы прибыль с учетом всех видов ограничений.
  
• 
  Цель: максимизировать прибыль.
  
• 
  Решение: количество ед. дисплеев типов 46” и 51”, производимых в месяц.
  
• 
  Факторы, влияющие на решение: значения удельной прибыли каждого типа дисплеев; предельное общее количество производимых дисплеев; предельное количество производимых дисплеев для каждого из типов (маркетинговые ограничения); значения количества сырья, необходимых для производства одной ед. дисплея каждого типа; значения количества запасов сырья. Всего 14 факторов.
  
• 
  Факторы, влияющие на прибыль: все перечисленные факторы, кроме значений количества сырья, необходимого для производства одной ед. изделия. (Предположим, что проект дисплея предприятие изменить не может).
  
• 
  Ограничения: на предельное общее количество производимых дисплеев; на предельные количества производимых дисплеев для каждого типа в отдельности; на предельные количества используемого сырья. Всего 6 ограничений.
  

Факторы, влияющие на прибыль, были выделены отдельно, чтобы в дальнейшем по этим факторам провести анализ чувствительности решения.

Следует сделать одно дополнительное замечание: для постановки в примере из-за простоты исходной проблемы можно сформулировать множество различных целей. Например: составить производственный план, который бы минимизировал себестоимость продукции; максимизировать прибыль и одновременно минимизировать использование каких-то исходных материалов, которые являются дорогими или дефицитными. При этом в зависимости от сформулированных целей могут выделяться разные факторы, влияющие на эти цели, и могут формироваться разные ограничения. Во взятом примере ограничимся сформулированной целью максимизации прибыли.