Рефотека.ру / Информатика и програм-ие

Курсовая работа: Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad

СОДЕРЖАНИЕ


Глава 1. Задание

Цель курсовой работы

Исходные данные

Глава 2. Ознакомительный курс исследования операций

Введение

Линейное программирование

Динамическое программирование

Глава 3.Практическое обоснование теории

Список использованной литературы


ГЛАВА I. ЗАДАНИЕ


Цель курсовой работы


ЦЕЛЬ - научиться:

самостоятельно разрабатывать математические модели задач по определению оптимальных планов производства продукции для предприятий и фирм;

решать полученные математические задачи на ЭВМ с использованием пакетов прикладных программ для решения задач линейного программирования;

давать послеоптимизационную оценку и экономическую интерпретацию полученного решения.


1.2 Исходные данные


Задача: ОАО «Красногорсклексредства» является ежемесячным поставщиком следующих лекарственных сборов аптеке «Эскулап»:

«Грудной сбор №4»

«Желчегонный сбор №3»

«Элекасол» (противомикробный препарат)

Предполагается, что предприятие имеет 560 000 тысяч рублей на развитие производства в течение пяти лет. В первоначальный момент предприятие располагает ресурсами:

b1 – цветки ромашки аптечной

b2 – цветки календулы

b3 – листья мяты перечной

b4 –листья эвкалипта

Цены на используемые ресурсы меняются в течение пяти лет :

Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad- стоимость i- того ресурса k-того года, k=1,..,5


Виды ресурсов в течение пяти лет 1-ый год 2-ой год 3-й год 4-ый год 5-ый год

в рублях на единицу ресурса
b1 10 9 9,4 8 8,4
b2 7 10 8 9 9,1
b3 8 7 9 8 8,1
b4 10 8 8,2 8 7

Пусть х1- количество единиц первой продукции

х2- количество единиц второй продукции

х3- количество единиц третьей продукции. Прибыль от реализации единицы продукции каждого вида равна Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad:


Вид продукции 1-ый год 2-ой год 3-й год 4-ый год 5-ый год

в рублях на единицу продукции
х1 52 50 55 53 54
х2 41,20 42 44 45 43
х3 49,09 52 54 49,90 50

Математическая модель деятельности предприятия:


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad


При следующей системе ограничений:


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad

При чем: Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad


Распределение денежных средств на пять лет (в рублях): 80 000, 100 000, 110 000, 120 000, 150 000.


ГЛАВА 2. ОЗНАКОМИТЕЛЬНЫЙ КУРС ИССЛЕДОВАНИЯ ОПЕРАЦИЙ


Введение


В мире деятельность практически всегда не просто осознанная, а целенаправленная, какая-то работа совершается ради достижения определенной цели. Конечно, практически всегда ресурсы, необходимые для выполнения данной работы, ограничены. Достаточно часто существует несколько возможностей распорядится ресурсами, и хотелось бы сделать это каком-то смысле «получше». Исследование операций как раз и занимается этим кругом вопросом: цель работы – ограниченность необходимых ресурсов – поиск вариантов возможных решений – определение способа действий. Цель - это желаемый результат деятельности.


Линейное программирование


Экономико-математическая модель есть математическое описание, закономерности исследуемого экономического процесса или объекта.

Задачами линейного программирования (ЛП) являются такие оптимизационные задачи, в которых целевая функция и функциональные ограничения - линейные функции относительно переменных, принимающих любые значения из некоторого множества значений.

Стандартная задача линейного программирования записывается в виде:


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad

В задаче линейного программирования нестрогие функциональные неравенства можно превратить в строгие равенства, добавив неизвестные неотрицательные дополнительные переменные. Конечно, число неизвестных и число уравнений в системе могут быть разными. Но и в этом случае из курса линейной алгебры для системы уравнений известны варианты: система может быть несовместной, то есть не иметь решений вообще; решение может быть одно, но (!) это единственное решение может оказаться недопустимым из-за наличия отрицательных компонентов в решении; решений может быть бесконечно много. Вообще же для единственности решения задачи ЛП не требуется равенства числа переменных и числа ограничений (нестрогих неравенств). Для задач ЛП разработаны многочисленные эффективные методы решения и соответствующее математическое обеспечение для различных ситуаций.


Эквивалентность задач линейного программирования

Задачу максимизации можно свести к задаче минимизации и наоборот:

Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad

Любое неравенство можно представить в виде равенства путем введения дополнительной отрицательной переменной.


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad


3. Переменную, не ограниченную условием неотрицательности можно заменить разностью двух неотрицательных переменных:

Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad

4. Любое равенство можно представить как систему двух неравенств:


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad


Геометрическая интерпретация задач ЛП

Любое неравенство определяет полупространство. Система неравенств определяет пересечение многих пространств. В результате с учетом условий неотрицательности переменных область допустимых решений – ОДР представляет собой многогранник. Любая точка многогранника является допустимым решением ЗЛП. Линейная целевая функция достигает экстремума на выпуклом множестве (многограннике) только на границе. Любые переменные плоскости целевой функции, параллельно самой себе, есть лишь изменение значений целевой функции. Два крайних положения этой плоскости в ОДР являются точками экстремума.


Алгоритм симплекс-метода

Симплекс – простейший многогранник. Метод состоит из двух основных этапов:

Нахождение допустимого решения.

Нахождение оптимального решения среди допустимых решений.

Решение симплекс-методом сопровождается так называемой симплекс-таблицой. На основе анализа таких таблиц определяется необходимость улучшения решения или отсутствие решения или нахождение оптимального решения.

Первым делом необходимо получить каноническую задачу. Преобразование общей и стандартной ЗЛП производится на основе свойств эквивалентности этих задач. При этом неравенство преобразуется в равенство путем введения дополнительной неотрицательной переменной. В результате система ограничений будет записана в виде системы линейных уравнений, где количество неизвестных больше, чем количество уравнений.


Составление первой симплекс-таблицы

В канонической задаче по количеству ограничений равенств выделяются базисные переменные. Остальные переменные называются свободными. В системе уравнений все члены со свободными переменными переносятся вправо и разрешаются.

На основании полученных выражений для базисных переменных из целевой функции исключаются все базисные переменные. Составляется симплекс- таблица по следующим правилам:

Первый столбец включает базисные переменные.

Составляется второй столбец из свободных членов.

Последующие столбцы составляются из коэффициентов при свободных переменных с противоположными знаками.

Последней строкой этой таблицы является строка целевой функции.


Базисные переменные Свободные члены Свободные переменные


x1 x2 xj xn
Xn+1 b1 A11 A12 A1j A1n
Xn+2 b2 A21 A22 A2j A2n
...
Xn+i bi Ai1 Ai2 Aij Ain
….
Xn+m bm Am1 Am2 Amj Amn
z 0 -c1 -c2 …. -cj -cn

Базисное решение – это решение системы линейных уравнений относительно базисных переменных, когда свободные переменные равны нулю. Все базисные переменные равны свободным членам в первой симплекс-таблице.

Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad


Признак допустимости базисных решений

базисное решение допустимое, если оно неотрицательное;

базисное решение допустимое, если в столбце свободных членов нет ни одного отрицательного элемента (кроме строки целевой функции).


Признак несовместимости ограничений

Ограничения несовместны, если в каждой строке, имеющей отрицательный свободный член, нет ни одного отрицательного элемента( Этот признак используется, если решение недопустимое).


Признак оптимальности

Если в строке целевой функции все элементы одного знака (кроме свободного члена), то целевая функция принимает экстремальное значение, при чем, если все элементы положительны, то - max, если отрицательны – min.


Признак неограниченности целевой функции

Целевая функция неограничена, если в любом столбце, не удовлетворяющим признаку оптимальности, нет ни одного положительного элемента, при чем не ограничена сверху при нахождении максимума; и целевая функция не ограничена снизу при нахождении минимума, если в любом столбце, имеющем положительный элемент в строке целевой функции, нет ни одного отрицательного элемента.


Признак существования альтернативного (неединственного) решения

Оптимальное решение имеет альтернативу, если в строке целевой функции есть нулевые элементы (кроме свободных членов).

Нахождение разрешающих элементов

Разрешающий элемент находится на пересечении разрешающей строки и разрешающего столбца. Разрешающая строка указывает на базисную переменную, переходящую в свободную. Разрешающий столбец указывает на свободную переменную, переходящую в базисную.

1. Разрешается столбец.

решение недопустимое: в любой строке, имеющей отрицательный свободный член, находится отрицательный элемент. Этот элемент находится в разрешающем столбце.

решение допустимое, неоптимальное: любой столбец, не удовлетворяющий признаку оптимальности, является разрешающим столбцом.

2. Разрешающая строка.

Находятся положительные отношения свободных членов к элементам разрешающего столбца. Минимальное отношение соответствует разрешающей строке.


Правила преобразования симплекс-таблицы

1. В новой таблице меняются местами по разрешающему элементу свободные и базисные переменные:


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad

2.Ячейка разрешающего элемента заполняется обратным знаком:


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad


Разрешающая строка делится на разрешающий элемент:


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad


4. Элементы разрешающего столбца делятся на разрешающий элемент с противоположным знаком:


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad


5. Из остальных ячеек вычисляется произведение элементов, стоящего на соответствующем разрешающем столбце и соответствующей разрешающей строке, деленные на разрешающий элемент:


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad


Динамическое программирование


Динамическое программирование используется для исследования многоэтапных процессов. Состояние управляемой системы характеризуется определенным набором параметров (фазовыми координатами). Процесс перемещения в фазовом пространстве разделяют на ряд последовательных этапов и производят последовательную оптимизацию каждого из них, начиная с последнего. На каждом этапе находят условное оптимальное управление при всевозможных предположениях о результатах предыдущего шага. Когда процесс доходит до исходного состояния, снова проходят все этапы, но уже из множества условных оптимальных управлений выбирается одно наилучшее. Получается, что однократное решение сложной задачи заменяется многократным решением простой. Важно, что значения критерия – сумма частных значений, достигнутых на отдельных шагах, и предыстория не имеют значения при определении будущих действий .


Особенности методов и моделей динамического программирования

Принятие оптимального решения рассматривается как процесс многоэтапный.

Показатель эффективности всего процесса управления является аддитивной функцией показателей эффективности каждого шага.


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad


Выбор управления на k-том шаге зависит только от состояния системы к этому шагу и не влияет на предшествующие шаги.

Состояние Sk зависит только от состояния предшествующего шага и управления xk.

На каждом шаге управление зависит от конечного числа переменных, а состояние системы от конечного числа параметров.


Принцип оптимальности Беллмана

Свойства динамического программирования являются следствием общего принципа, сформулированного Р. Беллманом и называемого принципом оптимальности: оптимальная политика обладает тем свойством, что каковы бы ни были первоначальные состояния и первоначальные решения, последующие решения должны основывать оптимальную политику относительно состояния, полученного в результате полученного решения.

Знание принципа оптимальности полезно уже хотя бы потому, что формирует правильную профессиональную психологию. Но, конечно, не только поэтому: решение многих задач базируется на нем.


Формулы Беллмана для динамического программирования


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad

Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad


ГЛАВА 3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕОРИИ


Линейное программирование с использованием пакета прикладных программ Math Cad.


Нахождение оптимального плана производства в первый год осуществляется с помощью прикладной программы Math Cad.


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad

Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad


Во второй год:


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad

Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad

Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad


В третий год:

Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad

Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad

В четвертый год:


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad

Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad


В пятый год оптимальный план производства:


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad

Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad

Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad


Нахождение оптимального плана производства продукции с использованием пакетов прикладных программ Math Cad

Динамическое программирование с помощью программы Microsoft Excel


x Показатель эффективности предприятия

f(x1) f(x2) f(x3) f(x4) f(x5) z1 z2 z3 z4 z5
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
80000,0 15206,1 15671,5 16246,9 16514,4 16653,6 15206,1 15671,4 16246,9 16514,4 16653,6
100000,0 19815,5 20769,5 21384,9 21590,6 21737,7 19815,5 30877,6 31918,4 32761,3 21737,7
110000,0 22120,2 23318,5 23953,8 24128,6 24279,7 22120,2 35975,6 37056,3 37899,3 33168,1
120000,0 24424,9 25867,6 26522,8 26666,7 26821,7 24424,9 40585,04 42154,4 43037,3 43328,2
150000,0 31389,0 33514,6 34229,8 34280,9 34447,8 31389,0 43134,06 44723,4 45544,4 45870,2

Получается, что денежные средства распределяются только на один год, так как показатель эффективности увеличивается с каждым годом. Значит, инвестиции следует вложить в пятый год.


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В.М.Трояновский. Математическое моделирование в менеджменте, уч. пособие. 2-е изд., испр. и доп. – М.: Издательство РДЛ. 2002. – 256 с.

Теоретические лекции под руководством Смирнова Ю.Н.

Методические пособия.

Пакеты прикладных программ Math Cad, Microsoft Excel, Microsoft Word.

Похожие работы:

  1. Нахождение оптимальных планов производства продукции и их ...
  2. • Нахождение оптимальных планов производства продукции и их ...
  3. • Система лабораторно-практических работ по MS Word
  4. • Использование информационных технологий при решении ...
  5. • Блок автоматизированного управления связью
  6. • Структурное программирование
  7. • Опыт использования компьютерных информационных ...
  8. • Сигналы и их характеристика
  9. • Статистические методы анализа динамики объема ...
  10. • Дихотомия (симметрия-асимметрия) физического ...
  11. • Вопросы рекреации и медицинские показания к ...
  12. • Расчет тягово-энергетических характеристик тепловоза ...
  13. • Использование корреляционно-регрессионного анализа для ...
  14. • Планирование строительного производства
  15. • Применение пакетов прикладных программ в экономике
  16. • Разработка системы автоматизации управления фермой ...
  17. • Земельно-имущественные отношения
  18. • Расчет среднегодовой заработной платы
  19. • Корреляционно-регрессионный, факторный и компонентный анализы ...
Смотреть все похожие работы
Рефетека ру refoteka@gmail.com