线性规划建模实例

四、线性规划建模实例

例4 某制药厂生产甲、乙两种药品,生产这两种药品需要消耗某种维生素,生产每吨药品所需要的维生素量及所占设备时间如表8-1所示.该厂每周所能得到的维生素量为160 kg、每周设备最多能开15个台班.且根据市场需求,甲种产品每周产量不应超过4 t.已知该厂生产每吨甲、乙两种产品的利润分别为5万元及2万元,问该厂应如何安排两种产品的产量才能使每周获得的利润最大?

表8-1

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解 设该厂每周安排生产甲种药品的产量为x1(t),乙种药品的产量为x2(t),则每周所能获得的利润总额为Z=5x1+2x2,但生产量的大小要受到维生素量、设备的限制及市场最大需求量的制约.即要满足以下一组不等式条件

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此外,x1,x2还应是非负的数

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因此从数学角度看,应在满足资源约束(8.1)及非负约束(8.2)的条件下,使利润z取得最大值

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经过以上分析,可将一个生产安排问题抽象为在满足一组约束的条件下,寻求变量,使目标函数达到最大值的一个数学规划问题.

例5 (广告方式的选择)中华家电公司推销一种新型洗衣机,有关数据如表8-2所示.销售部第一月的广告预算为20000元,要求至少有8个电视商业节目,5家报纸广告,电视广告费不得超过12000元,电台广播至少隔日有一次.现问该公司销售部应当采用怎样的广告宣传计划,才能取得最好的效果?

表8-2

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解 设x1,x2,x3,x4,x5分别是第一个月内电视台a、电视台b、每日晨报、星期日报、广播电台进行广告宣传的次数,则其数学模型为

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例6 某厂生产电冰箱,已知下一年各月的需求量如表8-3所示,并已知若某月增加产量将增加成本10元/台,减少产量也要增加成本5元/台.本年度12月份的产量为2000台,下年度的1月份库存为1000台,仓库容量为5000台.求一个生产计划,使因产量变动而增加的成本最小.

表8-3

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解 设pi,ui,vi分别为第i个月的生产量、比上个月减少的产量和比上个月增加的产量,单位是千台.

目标函数(千元)为因产量变动而增加的成本,可以表示为

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约束条件包括销售量需求约束,库存容量限制和变量之间的关系约束,分别为:

销售需求约束:设si(i=1,2,…,12)表示第i个月的需求量

对于1月份 1+p1≥s1

对于2月份1+p1-s1+p2≥s2

p1+p2≥s1+s2-1,

递推可得,对于第k月份

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仓库容量限制

对于1月份 1+p1-s1≤5,

p1≤4+s1.

对于2月份 1+p1-s1+p2-s2≤5,

p1+p2≤4+s1+s2.

递推可得,对于第k月份

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例7 (运输问题)设有一批原棉需要从1、2、3仓库运到1、2、3工厂.各仓库库存量、各工厂需求量及从各仓库分别运送到各工厂的运输费用如表8-4所示.问如何调运,使运输费用最少.

表8-4

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解 设xij为i仓库运到j工厂的原棉数量(i=1,2,3;j=1,2,3),则建立数学模型如下

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