Принципы формирования моделей оптимизации

Процесс построения математической модели начинается с ответов на следующие вопросы:

1) Для определения каких величин должна быть построена модель, т.е. как идентифицировать переменные задачи?

2) Какие ограничения должны связывать переменные, чтобы выполнялись условия, характерные для моделируемой системы?

3) В чем состоит цель задачи, для достижения которой из всех допустимых значений переменных нужно выбрать те, которые будут соответствовать этой цели?

Рассмотрим некоторые общие модели и задачи.

Задача производственного планирования

Некоторый экономический объект (предприятие, цех, фирма) может производить п видов определенной продукции. В процессе производства используется т видов ресурсов (сырья). Применяемые технологии характеризуются нормами затрат сырья на единицу производимого продукта – a_ij – норма расхода сырья i-го вида на производство единицы продукции j-го вида. Известны ограничения на ресурсы, которые расходуются в процессе производства – b_i – запас сырья i-го вида, а также доход от реализации единицы продукции j-го вида – с_j. Определить план производства, который принесет наибольший суммарный доход экономическому объекту.

Для построения экономико-математической модели условие задачи удобно представить в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Обозначим через х_j – количество продукции j-го вида.

В рамках описанных выше технологий на производство всей продукции первого вида расход сырья первого вида составит а₁₁х₁, на производство всей продукции второго вида – а₁₂х₂, и, так далее, на производство всей продукции п-го вида – а_1пх_п. Общие затраты сырья первого вида можно представить в виде суммы:

а₁₁х₁ + а₁₂х₂ + … + а_1пх_п.

Поскольку запасы сырья ограничены, то эта сумма не должна превышать величину запаса сырья первого вида – b₁, т.е.

а₁₁х₁ + а₁₂х₂ + … + а_1пх_п b₁.

Проведя аналогичные рассуждения для всех видов сырья, получим остальные неравенства системы ограничений:

а₂₁х₁ + а₂₂х₂ + … + а_2пх_п b₂,

……………………………….

а_т1х₁ + а_т2х₂ + … + а_тпх_п b_т.

К системе ограничений также должны быть добавлены требования неотрицательности переменных х₁, х₂, … , х_п, поскольку количество продукции любого вида не может быть отрицательным.

Доход, получаемый от реализации всей продукции первого вида равен с₁х₁, от реализации всей продукции второго вида – с₂х₂, и так далее, от реализации всей продукции п-го вида – с_пх_п . Суммарный доход равен

с₁х₁ + с₂х₂ + … + с_пх_п.

Таким образом, задача заключается в нахождении таких переменных х₁, х₂, …, х_п , которые удовлетворяют системе ограничений

и обращают функцию дохода z = с₁х₁ + с₂х₂ + … + с_пх_п в максимум.