光明市的菜籃子工程 實(shí)驗(yàn)報(bào)告
一、問題的提出:
(正文宋體,小四,單倍行距)
光明市是一個(gè)人口不到15萬人的小城市。在光明市,需從3個(gè)收購點(diǎn)向8個(gè)菜市場(chǎng)調(diào)運(yùn)蔬菜,A、B、C三個(gè)收購點(diǎn)每天收購量是確定的,各菜市場(chǎng)的每天需求量及發(fā)生供應(yīng)短缺時(shí)帶來的損失也是一定,而且從收購點(diǎn)至各菜市場(chǎng)蔬菜調(diào)運(yùn)費(fèi)用為1元。
要求用于蔬菜調(diào)運(yùn)的運(yùn)輸費(fèi)用及預(yù)期的短期損失最小。由于變量較少,約束條件也為線性,目標(biāo)函數(shù)也為一次,為了建模的科學(xué)性,分析如下:①根據(jù)給出的簡(jiǎn)化圖,求解3個(gè)收購點(diǎn)向各個(gè)市場(chǎng)供給單位量蔬菜的運(yùn)費(fèi);②根據(jù)題設(shè)要求,求解3個(gè)收購點(diǎn)向各個(gè)市場(chǎng)分配的蔬菜量;
③根據(jù)不同條件,對(duì)模型進(jìn)行了部分約束條件的修改與改進(jìn),并分析對(duì)總費(fèi)用和訂購運(yùn)輸計(jì)劃的影響;
④說明解決方法的科學(xué)性,并進(jìn)行了相關(guān)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的分析,并說明結(jié)果是貼近實(shí)際的。
二、有關(guān)數(shù)據(jù)的分析:
3個(gè)收購點(diǎn)的供給量:單位:100kg
共給量200
單位最小運(yùn)費(fèi)單位:元/(100kgx100m)
ABC
141420287193871141916145111266616157222358201*10170160ABC
各市場(chǎng)每單位短缺損失與每天需求量
市場(chǎng)每天需求量(100kg)短缺損失(元/100kg)108510108587560807010055909012345678三、建立模型
模型的基本假設(shè)
①只考慮運(yùn)輸和短缺費(fèi)用,不考慮裝卸等其它費(fèi)用。②假設(shè)運(yùn)輸?shù)氖卟嗽诼吠局袥]有損耗。
③假設(shè)各個(gè)市場(chǎng)的蔬菜只來源于三個(gè)收購站,而且并無其他來源。④假設(shè)各收購站供應(yīng)蔬菜同質(zhì)且單位運(yùn)價(jià)相同。⑤假設(shè)各收購站可以作為中轉(zhuǎn)站
1、模型的決策變量確定
決策變量:
xij:第i個(gè)收購點(diǎn)向j市場(chǎng)提供的數(shù)量cij:第i個(gè)收購點(diǎn)向j市場(chǎng)提供的單位運(yùn)費(fèi)ai:第i個(gè)收購點(diǎn)供應(yīng)量bj:第j個(gè)市場(chǎng)需求量
dj:第j個(gè)市場(chǎng)因供給量小于需求量的單位短缺損失
2、模型的目標(biāo)函數(shù)確定
目標(biāo)函數(shù)總費(fèi)用Z來表示,總費(fèi)用包括兩項(xiàng):蔬菜調(diào)運(yùn)費(fèi)Q,各市場(chǎng)供給量小于需求量的短缺損失P,即:
Z=P+Q
其中P=(bjxij)djQ=cijxijj1i18338i1j1
(1)目標(biāo)函數(shù)
minZ=(bjj1183xij)dj+cijxij
i1j138(2)目標(biāo)函數(shù)
minZ=(bjxij)dj+cijxij
j11i1j18338(3)目標(biāo)函數(shù)
minZ=(bjxij)dj+cijxij
j1i18338i1j13、模型的約束條件確定
約束條件為:
①3個(gè)收購點(diǎn)的蔬菜全部供給給8個(gè)市場(chǎng)(i=1,2,3)②3個(gè)收購點(diǎn)分別向每個(gè)市場(chǎng)供應(yīng)的總量不超過每個(gè)市場(chǎng)的需求量(j=1,…,8)
③變量非負(fù)性限制(i=1,2,3,j=1,…,8)(1)約束條件
8xj13ijai(i=1,2,3)
xi1ijbj(j=1,…,7)
xij0(i=1,2,3,j=1,…,7)(2)約束條件
8xj1ijai(i=1,2,3)
3i1xijb(jj=1,…,8)
3i1xij0.b8(jj=1,…,8)
xij0(i=1,2,3,j=1,…,8)(3)約束條件
8xj1ijaiti(i=1,2,3)
3i1xijb(jj=1,…,8)
xij0(i=1,2,3,j=1,…,8)ti0(i=1,2,3)
四、求解結(jié)果及分析
(1)為該市設(shè)計(jì)一個(gè)從各收購點(diǎn)至各菜市場(chǎng)的定點(diǎn)供應(yīng)方案,使用于蔬菜調(diào)運(yùn)及預(yù)期的短期損失最小。
各收購點(diǎn)向市場(chǎng)供應(yīng)量分配表:?jiǎn)挝唬?00kg
ABC虛產(chǎn)地需求量1750007520600060340400080407000705300700100655000557009009080008080共給量201*7016080總計(jì)費(fèi)用:4610(元)(2)若規(guī)定各菜市場(chǎng)短缺量一律不超過需求量的20%,重新設(shè)計(jì)定點(diǎn)供應(yīng)方案。
AB1750210503064405656006550700800共給量201*
C虛產(chǎn)地需求量0075006001680014702416100005572189064168016080總計(jì)費(fèi)用:4806(元)各收購點(diǎn)向市場(chǎng)供應(yīng)量分配表單位:100kg
(3)為滿足城市居民的蔬菜供應(yīng),光明市的領(lǐng)導(dǎo)規(guī)劃增加蔬菜種植面積,試問增加的蔬菜每天應(yīng)分別向A、B、C三個(gè)采購點(diǎn)各供應(yīng)多少最經(jīng)濟(jì)合理。
各收購點(diǎn)向市場(chǎng)供應(yīng)量分配表單位:100kg
ABC需求量1750075240201*030800804070070530070100655005570090908008080共給量201*70240總計(jì)費(fèi)用:4770(元)
各收購點(diǎn)增加的蔬菜收購量如下表單位:100kg
tA0B0C80
五、總結(jié)
.在大二的時(shí)候我就已經(jīng)接觸過運(yùn)籌學(xué)了,但是當(dāng)時(shí)的運(yùn)籌學(xué)是自己手動(dòng)的,也就是說當(dāng)時(shí)的運(yùn)籌學(xué)我們完成作業(yè)的時(shí)候,是用手寫的,而且解答過程、方法、技巧什么的都要靠自己去想去做,所以作業(yè)完成起來十分困難,再加上第一次接觸運(yùn)籌學(xué)這門課程,很多地方不懂,所以對(duì)題目的解答也是一知半解的,總計(jì)也感到十分苦惱。
但是本學(xué)期接觸了蔡老師的運(yùn)籌學(xué)之后,我才發(fā)現(xiàn)原來做運(yùn)籌學(xué)也可以那么輕松、簡(jiǎn)單,只要掌握一些實(shí)用excel的技巧和方法,運(yùn)籌學(xué)做起
來也是得心應(yīng)手的,只要先確定目標(biāo)函數(shù),再確定決策變量,約束條件等等,模型的建立也十分重要,這樣我們才能清晰的理解題目,知道要解決的問題是什么,相比較當(dāng)初的手寫解決運(yùn)籌學(xué)作業(yè),我們采用電腦上的excel程序可以節(jié)約10多分鐘時(shí)間,因此我也了解到運(yùn)籌學(xué)在生活中其實(shí)是處處有用的,也是處處需要的,因此我也會(huì)在接下來的日子里繼續(xù)認(rèn)真努力學(xué)習(xí)運(yùn)籌學(xué),把運(yùn)籌學(xué)學(xué)懂、學(xué)會(huì)、學(xué)透,為自己的未來打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
擴(kuò)展閱讀:案例3.1 光明市的菜籃子工程
廣東金融學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告
課程名稱:運(yùn)籌學(xué)
實(shí)驗(yàn)編號(hào)及實(shí)驗(yàn)名稱姓名實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)指導(dǎo)教師鐘敏儀案例3.1光明市的菜籃子工程系別應(yīng)用數(shù)學(xué)系學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)日期同組其他成員091613111班級(jí)實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)成績(jī)0916131新電501201*年5月13日謝瑩(091613116)楊曉鳳(091613106)3劉偉一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?.安裝Lingo軟件,了解、熟悉計(jì)算機(jī)Lingo軟件在運(yùn)籌學(xué)模型求解中的作用。2.用Lingo軟件建立新問題,輸入模型,求解運(yùn)輸問題的模型,結(jié)果的簡(jiǎn)單分析。3.掌握Lingo軟件求解報(bào)告、對(duì)偶規(guī)劃等的操作方法。二、實(shí)驗(yàn)環(huán)境及相關(guān)情況(包含使用軟件、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、主要儀器及材料等)1.一臺(tái)裝有Lingo軟件的計(jì)算機(jī)2.教材《運(yùn)籌學(xué)基礎(chǔ)及應(yīng)用》(第五版)三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟(包含簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)步驟流程)1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:案例3.1光明市的菜籃子工程光明市是一個(gè)人口不到15萬人的小城市,根據(jù)該市的蔬菜種植情況,分別在花市(A)、城鄉(xiāng)路口(B)和下塘街(C)設(shè)三個(gè)收購點(diǎn),清晨5點(diǎn)前菜農(nóng)將蔬菜送至各收購點(diǎn),再由各收購點(diǎn)分送到全市的8個(gè)菜市場(chǎng)。該市道路情況、各路段距離(單位:100m)及各收購點(diǎn)、菜市場(chǎng)①,……,⑧的具體位置見教材P105圖3-3。按常年情況,A、B、C三個(gè)收購點(diǎn)每天收購量分別為200、170和160(單位:100kg),各菜市場(chǎng)的每天需求量及發(fā)生供應(yīng)短缺時(shí)帶來的損失(元/100kg)如表1所示。設(shè)從收購點(diǎn)至各菜市場(chǎng)蔬菜調(diào)運(yùn)費(fèi)用為1元/(100kg100m)。表1菜市場(chǎng)每天需求(100公斤)①②③④⑤⑥⑦756080701005590第1頁共8頁
短缺損失(元/100公斤)108510108
⑧808(a)為該市設(shè)計(jì)一個(gè)從各收購點(diǎn)至各菜市場(chǎng)的定點(diǎn)供應(yīng)方案,使用于蔬菜調(diào)運(yùn)及預(yù)期的短缺損失為最小;(b)若規(guī)定各菜市場(chǎng)短缺量一律不得超過需求量的20%,重新設(shè)計(jì)定點(diǎn)供應(yīng)方案;(c)為滿足城市居民的蔬菜供應(yīng),光明市的領(lǐng)導(dǎo)規(guī)劃增加蔬菜種植面積,試問增產(chǎn)的蔬菜每天應(yīng)分別向A、B、C三個(gè)采購點(diǎn)各供應(yīng)多少最經(jīng)濟(jì)合理。2、實(shí)驗(yàn)步驟:(此為簡(jiǎn)略步驟,詳細(xì)程序與分析見附錄)(1)建立問題的數(shù)學(xué)模型:菜市場(chǎng)集散點(diǎn)ABC每天需求量(公斤)141420752871960387118041916147051112610066161555722235908201*1080收購量201*70160(2)編寫lingo程序代碼;(3)求解,得到求解報(bào)告;(4)根據(jù)求解報(bào)告,分析、回答問題。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果(包括程序或圖表、結(jié)論陳述、數(shù)據(jù)記錄及分析等,請(qǐng)看附頁)(a)最小損失為4610元。菜市場(chǎng)集散點(diǎn)ABC每天需求量(公斤)75608070100559080(b)最小損失為4806元。菜市場(chǎng)集散點(diǎn)ABC75105060648056706024100557290648012345678收購量201*7016075608030703055904012345678收購量201*70160每天需求量(公斤)75(c)最小損失為4770元。菜市場(chǎng)集散點(diǎn)A7512403453065578收購量200第2頁共8頁
B206080807070701005590908080170240C每天需求量(公斤)75五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)(包括心得體會(huì)、問題回答及實(shí)驗(yàn)改進(jìn)意見,可附頁)總體來看,通過lingo軟件對(duì)模型進(jìn)行求解,對(duì)該系統(tǒng)的研究基本上達(dá)到了預(yù)期的研究目的,提出的問題得到了很好的解決,模型具有較好的適應(yīng)性。該模型也有需要改進(jìn)的地方,該模型忽略了運(yùn)輸過程中成本損失等不確定因素,雖然大大簡(jiǎn)化了問題的建模及求解評(píng)價(jià)過程,但實(shí)際問題中不能忽略這一點(diǎn)。因此,此模型應(yīng)該將運(yùn)輸途中的種種不確定因素加以考慮。六、教師評(píng)語
第3頁共8頁
附頁:
(1)基本假設(shè):
設(shè)Xij為第i個(gè)集散點(diǎn)向第j個(gè)菜市場(chǎng)供應(yīng)蔬菜的數(shù)量;Lij為第i個(gè)集散點(diǎn)到第j個(gè)菜市場(chǎng)的距離(兩點(diǎn)之間的最短距離);bj為第j個(gè)市場(chǎng)每天的需求量;dj為第j個(gè)市場(chǎng)每天的短缺損失;ai為第i個(gè)集散點(diǎn)每天的收購量;cij為第i個(gè)集散點(diǎn)向第j個(gè)菜市場(chǎng)的單位運(yùn)費(fèi)。(i=1,2,3;j=1,2,3,4,5,6,7,8)
(2)約束條件:
Xij=ai(i=1,2,3)i
iXij≥0(i=1,2,3;j=1...8)
Xij≤bj(j=1...8)
(3)對(duì)各問求解分析:
第一問:
①目標(biāo)函數(shù):
MinZ=ijCijXijLij+jdj(bjiXij)(i=1,2,3j=1...8)
②Lingo程序代碼:MODEL:SETS:
jsd/1..3/:a;csc/1..8/:b;dqss/1..8/:d;j_c(jsd,csc):x,c,l;ENDSETSDATA:
a=200,170,160;
b=75,60,80,70,100,55,90,80;d=10,8,5,10,10,8,5,8;l=4,8,8,19,11,6,22,26,14,7,7,16,12,16,23,17,20,19,11,14,6,15,5,10;c=1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,
1,1,1,1,1,1,1,1;ENDDATA
@for(jsd(i):
[st1]@sum(csc(j):x(i,j))=a(i));@for(csc(j):
[st2]@sum(jsd(i):x(i,j))
③求解報(bào)告:
Globaloptimalsolutionfound.
Objectivevalue:4610.000Totalsolveriterations:0
VariableValueReducedCostX(1,1)75.000000.000000X(1,2)0.0000000.000000X(1,3)0.0000000.000000X(1,4)0.0000002.000000X(1,5)70.000000.000000X(1,6)55.000000.000000X(1,7)0.00000012.00000X(1,8)0.00000011.00000X(2,1)0.00000011.00000X(2,2)60.000000.000000X(2,3)80.000000.000000X(2,4)30.000000.000000X(2,5)0.0000002.000000X(2,6)0.00000011.00000X(2,7)0.00000014.00000X(2,8)0.0000003.000000X(3,1)0.00000021.00000X(3,2)0.00000016.00000X(3,3)0.0000008.000000X(3,4)0.0000002.000000X(3,5)30.000000.000000X(3,6)0.00000014.00000X(3,7)90.000000.000000X(3,8)40.000000.000000
④結(jié)果分析:
最優(yōu)運(yùn)輸方案為花市(A)運(yùn)往菜市場(chǎng)1蔬菜數(shù)量為75公斤,運(yùn)往菜市場(chǎng)5蔬菜數(shù)量為70公斤,運(yùn)往菜市6蔬菜數(shù)量為55公斤;城鄉(xiāng)路口(B)運(yùn)往菜市場(chǎng)2蔬菜數(shù)量為60公斤,運(yùn)往菜市場(chǎng)3蔬菜數(shù)量為80公斤,運(yùn)往菜市場(chǎng)4蔬菜數(shù)量為30公斤;下塘街(C)運(yùn)往菜市場(chǎng)5蔬菜數(shù)量為30公斤,運(yùn)往菜市場(chǎng)7蔬菜數(shù)量為90公斤,運(yùn)往菜市場(chǎng)8蔬菜數(shù)量為40公斤。最小損失為4610元。
第二問:
①目標(biāo)函數(shù):
MinZ=ijCijXijLij+jdj(bjiXij)(i=1,2,3j=1...8)
新增一個(gè)約束條件:iXij=bj(j=1...8)②Lingo程序代碼:MODEL:SETS:
第5頁共8頁
jsd/1..3/:a;
csc/1..8/:b;dqss/1..8/:d;
j_c(jsd,csc):x,c,l;ENDSETSDATA:
a=200,170,160;
b=75,60,80,70,100,55,90,80;d=10,8,5,10,10,8,5,8;l=4,8,8,19,11,6,22,26,14,7,7,16,12,16,23,17,20,19,11,14,6,15,5,10;c=1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1;ENDDATA
@for(jsd(i):
[st1]@sum(csc(j):x(i,j))=a(i));@for(csc(j):
[st2]@sum(jsd(i):x(i,j))=0.8*b(j));
[obj]min=@sum(jsd(i):@sum(csc(j):c(i,j)*x(i,j)*l(i,j)))+@sum(csc(j):d(j)*(b(j)-@sum(jsd(i):x(i,j))));END
③求解報(bào)告:
Globaloptimalsolutionfound.
Objectivevalue:4806.000Totalsolveriterations:19
VariableValueReducedCostX(1,1)75.000000.000000X(1,2)10.000000.000000X(1,3)0.0000000.000000X(1,4)0.0000002.000000X(1,5)60.000000.000000X(1,6)55.000000.000000X(1,7)0.00000012.00000X(1,8)0.00000011.00000X(2,1)0.00000011.00000X(2,2)50.000000.000000X(2,3)64.000000.000000X(2,4)56.000000.000000X(2,5)0.0000002.000000
第6頁共8頁
X(2,6)0.00000011.00000X(2,7)0.00000014.00000X(2,8)0.0000003.000000X(3,1)0.00000021.00000X(3,2)0.00000016.00000X(3,3)0.0000008.000000X(3,4)0.0000002.000000X(3,5)24.000000.000000X(3,6)0.00000014.00000X(3,7)72.000000.000000X(3,8)64.000000.000000
④結(jié)果分析:
最優(yōu)運(yùn)輸方案為花市(A)運(yùn)往菜市場(chǎng)1蔬菜數(shù)量為75公斤,運(yùn)往菜市場(chǎng)2蔬菜數(shù)量為10公斤,運(yùn)往菜市場(chǎng)5蔬菜數(shù)量為60公斤,運(yùn)往菜市6蔬菜數(shù)量為55公斤;城鄉(xiāng)路口(B)運(yùn)往菜市場(chǎng)2蔬菜數(shù)量為50公斤,運(yùn)往菜市場(chǎng)3蔬菜數(shù)量為64公斤,運(yùn)往菜市場(chǎng)4蔬菜數(shù)量為56公斤;下塘街(C)運(yùn)往菜市場(chǎng)5蔬菜數(shù)量為24公斤,運(yùn)往菜市場(chǎng)7蔬菜數(shù)量為72公斤,運(yùn)往菜市場(chǎng)8蔬菜數(shù)量為64公斤。最小損失為4806元。
第三問:
①因?yàn)楦鶕?jù)題意,各菜市場(chǎng)的需求量大于各收購點(diǎn)的收購量,所以要增大收購量來滿足短缺的需求。與第一問比較分析,應(yīng)使收購量大于目前的量,使需求量得到滿足,不再產(chǎn)生短缺損失,因此重新建立模型為:
MinZ=ijCijXijLij(i=1,2,3j=1...8)
iXij≥ai(i=1,2,3)
iXij=bj(i=1,2,3)
Xij≥0(i=1,2,3;j=1...8)
②Lingo程序代碼:MODEL:SETS:
jsd/1..3/:a;csc/1..8/:b;
j_c(jsd,csc):x,c,l;ENDSETSDATA:
a=200,170,160;
b=75,60,80,70,100,55,90,80;l=4,8,8,19,11,6,22,26,14,7,7,16,12,16,23,17,20,19,11,14,6,15,5,10;c=1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,
1,1,1,1,1,1,1,1;ENDDATA
@for(jsd(i):
[st1]@sum(csc(j):x(i,j))>=a(i));
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@for(csc(j):
[st2]@sum(jsd(i):x(i,j))=b(j));
[obj]min=@sum(jsd(i):@sum(csc(j):c(i,j)*x(i,j)*l(i,j)));END
③求解報(bào)告:Globaloptimalsolutionfound.
Objectivevalue:4770.000Totalsolveriterations:10
VariableValueReducedCostX(1,1)75.000000.000000X(1,2)40.000000.000000X(1,3)0.0000000.000000X(1,4)0.0000002.000000X(1,5)30.000000.000000X(1,6)55.000000.000000X(1,7)0.00000012.00000X(1,8)0.00000011.00000X(2,1)0.00000011.00000X(2,2)20.000000.000000X(2,3)80.000000.000000X(2,4)70.000000.000000X(2,5)0.0000002.000000X(2,6)0.00000011.00000X(2,7)0.00000014.00000X(2,8)0.0000003.000000X(3,1)0.00000021.00000X(3,2)0.00000016.00000X(3,3)0.0000008.000000X(3,4)0.0000002.000000X(3,5)70.000000.000000X(3,6)0.00000014.00000X(3,7)90.000000.000000X(3,8)80.000000.000000
④結(jié)果分析:
最優(yōu)運(yùn)輸方案為花市(A)運(yùn)往菜市場(chǎng)1蔬菜數(shù)量為75公斤,運(yùn)往菜市場(chǎng)2蔬菜數(shù)量為40公斤,運(yùn)往菜市場(chǎng)5蔬菜數(shù)量為30公斤,運(yùn)往菜市6蔬菜數(shù)量為55公斤;城鄉(xiāng)路口(B)運(yùn)往菜市場(chǎng)2蔬菜數(shù)量為20公斤,運(yùn)往菜市場(chǎng)3蔬菜數(shù)量為80公斤,運(yùn)往菜市場(chǎng)4蔬菜數(shù)量為70公斤;下塘街(C)運(yùn)往菜市場(chǎng)5蔬菜數(shù)量為70公斤,運(yùn)往菜市場(chǎng)7蔬菜數(shù)量為90公斤,運(yùn)往菜市場(chǎng)8蔬菜數(shù)量為80公斤。最小損失為4700元。根據(jù)結(jié)果知花市(A)收購量仍為200公斤,城鄉(xiāng)路口(B)收購量仍為170公斤,只有下塘街(C)收購量變?yōu)?40公斤,比較分析原先的結(jié)果,則增產(chǎn)的蔬菜向集散點(diǎn)C多供應(yīng)80公斤。
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