数学建模案例分析 最优化方法建模4运输 投资与聘用

发布 2023-05-17 18:52:28 阅读 8831

§4 运输、投资与聘用。

钢铁、煤炭、粮食等物资有若干生产基地和消费点,如何根据已有的交通网安排运输方案,使总运费最少,是典型的运输问题。

例7 某种物资有个生产地点(称产地)和个消费地点(称销地)。已知的**量为,的需求量为,从到的运价(单位物资)为,问如何制定运输方案,即从到的运量为多少,使总运费最少。

设从到的运量为,则二者之间的运费为,记总**量为,总需求量为,如果,即该物资产销平衡,则问题很容易归纳成。

其中(2)式表示从运往各销地的物资之和恰为的**量,(3)式有相对应的含义。这显然是线性规划模型,其约束条件(3)、(4)的系数矩阵比较简单,这类问题求解比较简单。

如果,即产大于销时,(2)式应改为。

或可设一个虚拟销地,其需求量(实际上是贮存量)为,令从到的运价为零,从而化为产销平衡问题。

运输问题还可以有更复杂的情况,譬如可以将各产地的物资集中在若干点再运出,可以先集中运往若干销地再分散;除产、销地外,还可以设若干中间站进行转运。这时应知道各产地、中间站及各销地之间的运价(不存在运输线路时可设运价为一充分大的正数,同一地点的运价设为零)。若有个中间站,记,则可扩大为有个产地和个销地的运输问题。

因为原有的产地、销地及增加的中间站,在扩大的问题中都既是产地,又是销地,记运价为,运量为,则目标函数与(1)类似:

而在产销平衡条件下,约束条件(2)、(3)应改为。

3’)即原有产地的**量增加总产量,同时设其需求量也为;中间站的**及需求均为;原有销地的需求量增加,同时设其**量也为。(1)~(3),(4)仍可用运输问题的方法求解。

如何投放资金使一段时间后获得最高的回报,是金融活动中的问题之一,这里只讨论最简单的情况。

例8 现有一笔资金,今后5年内有以下项目的投资可供选择:

项目a:若每年初投资1元,则两年后收回本利共元;

项目b:只能在第2年初投资,第5年末收回本利的倍,但投资额不能小于;

项目c:只能在第3年初投资,第5年末收回本利的倍,但投资额不能超过;

项目d:每年初可购1年期债券,利率。

问如何确定每年初这些项目的投资,使5年末的本利总额最大。

用分别表示第年初这4个项目的投资额,我们逐年讨论:,手中资金只能投资a,d,并且d可每年**,故不应留有闲滞资金,于是。

(1),第1年末只有d可收回,而a,b,d均可投资,有。

(2),第2年末a可收回,d可收回,可投资a,c,d,有。

类似地有。

只能投资d

再加上对b、c投资额的限制。

及7)第5年末的本利总额应为。

问题归结为在条件(1)~(7)下求,使(8)最大的线性规划模型。

部门如何聘用雇员使效率最高或费用最少,其思路与投资问题相近,用下例说明。

例9 邮局一周中每天需要不同数目的雇员,设周至少人,又规定应聘者连续工作5天,问邮局每天聘多少雇员才能满足需求,又使聘用总人数最少。

考虑进一步的问题:上述指全时雇员(每天工作8小时)。如果邮局也可以聘用半时雇员(每天工作4小时,也需连续工作5天),设全时和半时雇员的工资分别为每小时3元和2元,并且限制半时雇员的工作量不应超过总工作量的四分之一,问邮局如何安排聘用方案,使所付工资总额最少。

由于每个雇员需连续工作5天,邮局聘用总人数不是每天聘用人数之和。定义周一开始工作的雇员为。目标函数——聘用总人数为。

由于除了周二和周三开始工作的之外,其余都会在周一工作,所以周一至少应有人的约束应表示为。

类似地有3)

为正整数9)

形成在条件(2)~(9)下求(1)式的z最小的整数线性规划模型。

对于进一步的问题,设上述的为全时雇员人数,类似地记为半时雇员人数,则目标函数——总工资为。

其中3和2分别是全时和半时雇员的小时工资,8和4为小时数,而5是(连续)工作的天数。约束条件(2)式应改为。

3)~(7)式应作类似的改动(略)。最后,再加上半时雇员工作量不超过总量四分之一的限制。

为正整数13)

形成新的整数线性规划模型。

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