Решение транспортной задачи с использованием Microsoft Excel
Общие сведения
Задача о размещении(транспортная задача)– это ТЗ, в которой работы и ресурсы измеряются в одних и тех же единицах. В таких задачах ресурсы могут быть разделены между работами, и отдельные работы могут быть выполнены с помощью различных комбинаций ресурсов. Примером типичной транспортной задачи является распределение (транспортировка) продукции, находящейся на складах, по предприятиям-потребителям.
Стандартная ТЗ определяется как задача разработки наиболее экономичного плана перевозки продукцииодного вида из нескольких пунктов отправления в пункты назначения. При этом величина транспортных расходов прямо пропорциональна объему перевозимой продукции и задается с помощью тарифов на перевозку единицы продукции.
Исходные параметры модели ТЗ
a) n – количество пунктов отправления, m – количество пунктов назначения.
b) – запас продукции в пункте отправления ( ) [ед. тов.].
c) – спрос на продукцию в пункте назначения ( ) [ед. тов.].
d) – тариф (стоимость) перевозки единицы продукции из пункта отправления в пункт назначения [руб./ед. тов.].
Искомые параметры модели ТЗ
1) – количество продукции, перевозимой из пункта отправления в пункт назначения [ед. тов.].
2) – транспортные расходы на перевозку всей продукции [руб.].
Этапы построения модели
I. Определение переменных.
II. Проверка сбалансированности задачи.
III. Построение сбалансированной транспортной матрицы.
IV. Задание ЦФ.
V. Задание ограничений.
Транспортная модель
| ; | (1) |
Целевая функция представляет собой транспортные расходы на осуществление всех перевозок в целом. Первая группа ограничений указывает, что запас продукции в любом пункте отправления должен быть равен суммарному объему перевозок продукции из этого пункта. Вторая группа ограничений указывает, что суммарные перевозки продукции в некоторый пункт потребления должны полностью удовлетворить спрос на продукцию в этом пункте. Наглядной формой представления модели ТЗ является транспортная матрица представленная в таблице 1.
Таблица 1 – Общий вид транспортной матрицы
| Пункты отправления, | Пункты потребления, | Запасы, [ед. прод.] | |||
| … | |||||
| … | |||||
| … | |||||
| … | … | … | … | … | … |
| … | |||||
| Потребность [ед прод.] | … |
Из модели (1) следует, что сумма запасов продукции во всех пунктах отправления должна равняться суммарной потребности во всех пунктах потребления, то есть
| . | (2) |
Если (2) выполняется, то ТЗ называется сбалансированной, в противном случае – несбалансированной. Поскольку ограничения модели (1) могут быть выполнены только при сбалансированной ТЗ, то при построении транспортной модели необходимо проверять условие баланса (2). В случае, когда суммарные запасы превышают суммарные потребности, необходим дополнительный фиктивный пункт потребления, который будет формально потреблять существующий излишек запасов, то есть
| . | (3) |
Если суммарные потребности превышают суммарные запасы, то необходим дополнительный фиктивный пункт отправления, формально восполняющий существующий недостаток продукции в пунктах отправления:
| . | (4) |
Введение фиктивного потребителя или отправителя повлечет необходимость формального задания фиктивныхтарифов (реально не существующих) для фиктивных перевозок. Поскольку нас интересует определение наиболее выгодных реальных перевозок, то необходимо предусмотреть, чтобы при решении задачи (при нахождении опорных планов) фиктивные перевозки не рассматривались до тех пор, пока не будут определены все реальные перевозки. Для этого надо фиктивные перевозки сделать невыгодными, то есть дорогими, чтобы при поиске решения задачи их рассматривали в самую последнюю очередь. Таким образом, величина фиктивных тарифов должна превышать максимальный из реальных тарифов, используемых в модели, то есть
.
На практике возможны ситуации, когда в определенных направлениях перевозки продукции невозможны, например, по причине ремонта транспортных магистралей. Такие ситуации моделируются с помощью введения так называемых запрещающих тарифов . Запрещающие тарифы должны сделать невозможными, то есть совершенно невыгодными, перевозки в соответствующих направлениях. Для этого величина запрещающих тарифов должна превышать максимальный из реальных тарифов, используемых в модели:
.
ТЗ представляет собой задачу ЛП, которую можно решать симплекс-методом, что и происходит при решении таких задач в Excel. В то же время существует более эффективный вычислительный метод – метод потенциалов, в случае применения которого используется специфическая структура условий ТЗ (1) и, по существу, воспроизводятся шаги симплекс-алгоритма.Исходя из этого, в лабораторной работе необходимо построить модель задачи вида (1), пригодную для ее решения методом потенциалов.