规划求解基础课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,规划,求解,1,学习目标、重点与难点,学习目标,规划求解模型建立的方法与步骤,Excel,规划求解工具的设置,重点与难点,线性规划与非线性规划的区别,目标函数、约束公式的创建,Excel,规划求解参数的设置,规划求解前的初始值设置,2,管理和经营决策中的最优化问题,生产的组织安排问题,如果要生产若干种不同的产品，每种产品需要在不同的设备上加工，每种产品在不同设备上需要加工的时间不同，每种产品所获得的利润也不同。要求在各种设备生产能力的限制下，如何安排生产可获得,最大利润,。,运输的调度问题,如果某种产品的产地和销地有若干个，从各产地到各销地的运费不同。要求在满足各销地需要量的情况下，如何调度可使得运费最小。,农作物的合理布局问题,不同的作物在不同性质的土壤上单位面积的产量是不同的。要求在现有种植面积和完成种植计划的前提下，如何因地制宜使得总产值最高。,原料的恰当搭配问题,在满足产品成份要求的情况下，如何配方可使产品,成本最小,。,3,建立规划求解模型应遵循的步骤,理解问题,指出决策变量,在确信自己理解了问题后，需要指出决策变量。即求解问题必须做出的基本决策是什么？,用决策变量的组合表述目标函数,在确定了要使用的决策变量之后，下一步是建立模型的目标函数。这个函数表达该模型中决策变量之间的数学关系。,用决策变量的组合表述约束公式,规划求解模型中变量的取值通常存在一些限制，必须指出这些限制且以约束的方式表达。,给出决策变量的上下限,4,在,Excel,中建立规划求解模型的步骤,数据的组织,将数据的目的和含义表达清楚。,合理布局数据。,主要数据应予以标识。,可变单元格的确定与初值值设定,-,自变量或决策变量,可以进行更改或调整以优化目标单元格的单元格,最好将代表决策变量的单元格按照与数据的排列结构平行的方式排列,目标单元格的确定,-,目标函数与公式，结果,在,Excel,的单元格中建立对应数学模型中目标函数的表达式,约束条件的分析与确定,-,约束的公式与计算,可变单元格中的限制条件,5,运用,Excel,规划求解功能的步骤,先加载“规划求解”工具,启用,Excel,规划求解功能,定义目标单元格,目标单元格应直接或间接与决策变量单元格有关,定义决策变量单元格，并设定初始值,定义约束条件,部分约束条件应直接或间接与决策变量单元格有关,定义非负条件或者整数条件等,检查模型,模型求解,6,加载“规划求解”工具,文件,/,选项,/Excel,选项,加载项,/,规划求解加载项,/Excel,加载项,/,单击“跳转”,在加载宏对话框中勾选“规划求解”,7,示例,1,：生产的组织安排,Blue Ridge,浴缸公司生产两种型号浴缸，具体参数和数据见下面表格，现在如何安排生产？,工时和原材料数据,水泵总数,水管总数,工时总数,200,2880,1566,两种浴缸生产参数,水泵,工时,水管,利润,Aqua-Spa,1,9,12,350,Hydro-Lux,1,6,16,300,8,分析和理解问题,理解问题,在水泵使用不超过,200,台，工时不超过,1566,小时，水管不超过,2880,英尺的资源约束条件下，两种浴缸分别生产多少，才能保证利润最大？,指出决策变量,两种浴缸的数量,X1,和,X2,用决策变量表述目标函数,利润最大,MAX=350X1+300X2,用决策变量表述约束,资源限定上的约束,X1+X2=200,9X1+6X2=1566,12X1+16X2=0;X2=0,9,建立规划求解模型,设置产量,B5:C5,为正整数值,计算实际需求量和总利润,用,Sumproduct,函数进行计算,两个区域的数据对应位置的数先求积再求和,一般，一个区域的数据是同类数据,请参看帮助文件了解该函数的功能和用法,选择“数据”“规划求解”,设置目标单元格,设置目标的期望,设置可变单元格,设置约束,调整选项,决策变量的非负条件,决策变量为整数,选用线形模型,10,规划求解设置,11,规划求解结果,12,示例,2,：运输的调度,Tropicsun,公司柑橘林生产能力和加工厂的加工能力，以及运输距离见下面表格，现在如何使运输成本最低？,运输公司按每蒲式耳柑橘每英里的价格统一收费,柑橘林,柑橘林到加工厂之间的距离（英里）,Ocala,Orlando,Leesburg,Mt.Dora,21,50,40,Eustis,35,30,22,Clermont,55,20,25,柑橘林,供给量,加工厂,加工能力,Mt.Dora,275000,Ocala,200000,Eustis,400000,Orlando,600000,Clermont,300000,Leesburg,225000,13,分析和理解问题,理解问题,从各柑橘林到各加工厂怎样运输，使成本最低？,指出决策变量,X,ij,:,从,i(1i3),柑橘林到,j(4j6),加工厂的运输数量,用决策变量表述目标函数,成本,MIN=21X,14,+50X,15,+40X,16,+35X,24,+30X,25,+22X,26,+55X,34,+20X,35,+25X,36,约束条件,加工能力上的约束,X,14,+X,24,+X,34,200000,X,15,+X,25,+X,35,600000,X,16,+X,26,+X,36,225000,供给能力上的约束,X,14,+X,15,+X,16,=275000,X,24,+X,25,+X,26,=400000,X,34,+X,35,+X,36,=300000,非负条件,X,ij,0,14,建立规划求解模型,设置从柑橘林到加工厂,(C12:E14),运输量的初始值均为,0,计算实际运输量，实际接收能力，总运输成本,用,sum,计算实际运输量、实际接受,用,sumproduct,计算运输总成本,选择“数据”“规划求解”,设置目标单元格,设置目标的期望,设置可变单元格,设置约束,调整选项,决策变量的非负条件,可采用线性模型,15,规划求解结果,16,示例,3,：原料的搭配,Agri-Pro,公司生产的饲料和饲料成分的比例，以及饲料成本和订单要求比例，见下表。饲料定单需求量为,8000,磅,要求至少包含,20%,的玉米，,15%,的谷物和,15%,的矿物质。问怎样以最低成本完成订单？,饲料成分,所含成分的百分比,订单要求比例,饲料,1,饲料,2,饲料,3,饲料,4,玉米,0.3,0.05,0.2,0.1,0.2,谷物,0.1,0.3,0.15,0.1,0.15,矿物质,0.2,0.2,0.2,0.3,0.15,每磅成本,0.25,0.3,0.32,0.15,17,分析和理解问题,指出决策变量,X,i,:,混合饲料中所用,i,（,i=1,2,3,4,）饲料的数量,用决策变量表述目标函数,总成本,MIN=250X,1,+300X,2,+320X,3,+150X,4,约束条件,饲料总重达标：,X,1,+X,2,+X,3,+X,4,=8,各营养成分含量达标,(0,.,3X,1,+0.05X,2,+0.2X,3,+0.1X,4,)/(X,1,+X,2,+X,3,+X,4,),0.2,(0,.1,X,1,+0.3X,2,+0.15X,3,+0.1X,4,)/(X,1,+X,2,+X,3,+X,4,),0.15,(0,.2,X,1,+0.2X,2,+0.2X,3,+0.3X,4,)/(X,1,+X,2,+X,3,+X,4,),0.15,非负条件,X,i,0,18,建立规划求解模型,设置混合饲料,(B7:E7),的重量初始值为任意正数。,计算总成本,H7,实际各成分含量,F3:F5,实际饲料重量,F7,选择“数据”“规划求解”,设置目标单元格,设置目标的期望,设置可变单元格,设置约束,调整选项,决策变量的非负条件,不要采用线性模型,19,规划求解结果,20,示例,4,：选址问题,上海移动通信公司准备在上海的闵行、杨浦、松江、嘉定,4,个地区建立发射塔，现有,4,个建塔位置，每个位置对各地区的覆盖情况和费用如下表所示，该公司怎样选择建塔位置，既能覆盖所有地区，又使总费用最小。,21,分析和理解问题,指出决策变量,位置的选择状况,X,i,-0,代表不选择，,1,代表选择,用决策变量表述目标函数,总成本,MIN=350X,1,+400X,2,+300X,3,+380X,4,约束条件,各位置的选择状况只能为,0,或,1,。,各地区的覆盖次数要,1,22,建立规划求解模型,设置选择情况,(B7:E7),的初始值，可以是全,1,或全,0,计算总安装费用,B8,各地区覆盖次数,F2:F5,选择“数据”“规划求解”,设置目标单元格,设置目标的期望,设置可变单元格,设置约束,可变单元格为二进制数,覆盖次数,1,23,规划求解结果,24,课堂练习、作业与思考,课堂练习：示例,1-4,作业：,P103-12,、,14,、,15,、,16,思考：思考,1,和思考,2,25,