Курсовая работа: Экономико-математические модели задач о смесях на примере СПК "Родина"

Задача о смесях (о диете)

К задачам о диете относятся задачи, в которых требуется выбрать самый дешевый пищевой рацион, содержащий необходимое количество указанных заранее питательных веществ. Предполагается, что:

1. известен перечень биологически необходимых питательных веществ и их минимальная норма (например, суточная);

2. задан набор продуктов, из которых требуется составить пищевой рацион;

3. имеются нормы содержания различных питательных веществ в единице соответствующего продукта;

4. известна цена единицы каждого продукта, который может быть использован в пищевом рационе. Подобная проблема возникает при выборе рационального корма для скота.

Формализуем описанную ситуацию:

Будем считать, что в рацион должно входить m биологически необходимых питательных веществ (индекс i). Таким образом, i=1,2,..,m.

Известно, что i-го питательного вещества в рационе должно быть не меньше, чем b_i единиц. Предположим, что мы располагаем n различными продуктами, из которых составляется пищевой рацион (индекс j, j=1,2,…,n). Норму содержания i-го питательного вещества в j-ом продукте обозначим через a_ij . Нам известна таблица-матрица, состоящая из m×n чисел a_{ij .}

Таблица 2.1.1

Пищевые продукты
1	2	…	n
Питательные вещества	1	a11	a12	…	a1n
	2	a21	a22	…	a21
	...	…	…	…	…
	…	…	…	…	…
	m	am1	am2	…	amn

Цены, которые установлены на продукты питания, обозначим c_j за единицу j-го продукта. Количество j-го продукта, входящего в пищевой рацион, обозначим через x_j .

В этих обозначениях выбор самого дешевого рациона, удовлетворяющего сформулированным выше требованиям, сводится к решению следующей математической задачи:

Найти вектор X = ( x₁ , x_2, …, x_n ), удовлетворяющий системе ограничений:

и доставляющий целевой функции минимальное значение.

Ограничение для каждого i означает, что в выбираемом рационе i-го питательного вещества должно содержать не менее, чем b_i единиц. Второе ограничение формализует тот факт, что j-ый продукт может либо входить в рацион, и тогда x_i >0, либо не входить, и тогда x_i =0.

2.2 Методы решения задач о смесях

экономическая математическая задача интегрированная

От того, как будут распределяться ограниченные ресурсы, зависит конечный результат деятельности бизнеса, т. е., успешность решения подавляющего большинства экономических задач зависит от наилучшего способа использования ресурсов.

В результате чего и разработали методы решения данных задач, называемых оптимизационными методами задач распределения, основные из них: симплекс-метод, двойственный симплекс-метод, метод искусственного базиса, графический метод и решение задач средствами Excel через «Поиск решений». Так как я во втором разделе буду использовать при решении задачи распределения симплекс-метод, то рассмотрю его подробнее.

Симплекс-метод

Классическим методом решения рада линейного программирования стал симплекс-метод, получившим также в литературе название метода последовательного улучшения плана. Этот метод был разработан в 1947 г. американским математиком Джорджем Данцигом. Этот метод может быть использован для решения большого комплекса задач внутризаводского планирования: формирование специфицированной годовой производственной программы выпуска предприятия, плана загрузки различных групп оборудования, календарное распределение производственной программы выпуска и т.д.

Сточки зрения рациональности и наглядности вычислительного процесса выполнение алгоритма симплекс-метода удобно оформлять в виде последовательности таблиц. В различных источниках приводятся разные модификации симплекс таблиц, отличающихся друг от друга расположением отдельных элементов. Однако все они базируются на одних и тех же принципах. Основная идея симплекс-метода состоит в следующем:

1) принимается за базу одна из возможных программ - отправная (опорный план);

2) осуществляется ее пошаговое улучшение, пока не будет получен оптимум по заданной критериальной функции.

Т.о. проблема сводится к определению отправного варианта программы и нахождению способа улучшения последнего. При этом при формировании начального варианта программы создается как бы запас, возможность реализации в виде резервов тех ресурсов, которые регламентируются в сложившейся производственной ситуации. В процессе преобразований одни переменные вводятся в план, другие исключаются из него. С каждым шагом план приближается к оптимальному и в конечном счете приходит к нему, если в условиях задачи нет противоречия. За счет пошагового распределения ресурсов между планируемыми на выпуск изделиями (деталями) находится такое сочетание номенклатуры и количества этих изделий, которое является наилучшим с точки зрения достижения заданного критерия оптимальности и использования имеющихся ресурсов.

Решение задач симплекс-методом предусматривает выполнение следующих процедур:

1) формирование целевой функции;

2) определение ограничительных условий – функциональных ограничений, которые могут иметь вид неравенств;