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文档简介
1、课程设计报告本 课 程 名 称 运 筹 学 学 院 经济管理学院 专 业 物流工程 班 级 物流102班 小 组 成 员 : XX 、110064056、问题分析及单期模型 XX 、110064051、问题分析及多期模型 XX 、 110064058、问题分析及结果录入 XX 、 110064060、问题分析及变量设置 指 导 教 师 庞 海 云 老 师 实验日期 2012 年12 月 24日目录一、实践性质及目的2二、组织方式2三、时间和主要内容安排2四、具体案例及解题过程(见案例1和分析报告)31.分析机械产品生产计划问题32.变量设置42.1 变量设置42.2 模型构建5(1)单期模型5
2、(2) 多期模型63.lindo模型和求解结果93.1 lindo模型93.2 Lindo求解结果194. 最优生产、销售、库存计划的说明和分析42课程设计指导书一、实践性质及目的运筹学作为一门必修课,是学生们在学习了运筹学课程后,进行的一次综合性的设计和分析。通过这次设计,能够提高学生的建模能力,提高学生的综合分析能力,提高学生对于软件的应用能力。最后由于课程设计是团队进行的,因此通过这次设计,还能提高学生的团队协作能力。二、组织方式本小组由4人组成,小组成员所分配工作内容如下:1.XX负责问题分析及单期模型2.XX负责问题分析及多期模型3.XX负责问题分析及结果录入 4.XX负责问题分析及
3、变量设置 三、时间和主要内容安排1.进行案例整体分析和建模(时间为11.5天)2.应用Lindo或Lingo求解数学模型(时间为1.5天)3.对解的具体分析和讨论(1.5天)4.课程设计小组答辩(0.5天)四、具体案例及解题过程(见案例1和分析报告)1.分析机械产品生产计划问题机械加工厂生产7种产品(从产品1产品7)。该厂有以下设备:4台磨床、2台立式钻床、3台水平钻床、1台镗床和1台刨床。每种产品的利润(元/件,这里利润定义为销售价格与原料成本之差)以及生产单位产品需要的各种设备的工时(小时)如下表。表中的短划表示这种产品不需要相应的设备加工。表1产品利润和需要的设备工时产品1234567利
4、润10632193磨床0.50.70.30.20.2立钻0.320.30.6镗床0.050.030.070.10.08刨床0.030.050.05从一月到六月,每个月中需要检修的设备是(在检修的月份中,被检修的设备全月不能用于生产):表2 设备检修计划月份计划检修设备及台数月份计划检修设备及台数1月1台磨床4月1台立式钻床2月2台立式钻床5月1台磨床和1台立钻3月1台镗床6月1台刨床和1台水平钻每个月各种产品的销售量上限是:表3产品的市场销售量上限(件/月)产品12345671月50010003003008002001002月60050020004003001503月3006000050040
5、01004月20030040050020001005月0100500100100030006月500500100300110050060每种产品的最大库存量为100件,库存费用为每件每月0.5元,在一月初,所有产品都没有库存;而要求在六月底,每种产品都有50件库存。工厂每天开2班,每班工作8小时,为简单起见,假定每月都工作24天。生产过程中,各种工序没有先后次序的要求。2.变量设置2.1 变量设置设7种产品代号分别为p1-7。每种产品的生产量,销售量和库存量分别用sc,xs,kc表示。16月份7种产品的生产量,销售量和库存量分别在产品代号后面加16表示。总利润用profit表示。机床的表示:磨
6、床mc,立钻lz,水平钻sz,镗床tc,刨床bc1月生产量,销售量和库存量共21个变量SC1P1SC1P2SC1P3SC1P4SC1P5SC1P6SC1P7XS1P1XS1P2XS1P3XS1P4XS1P5XS1P6XS1P7KC1P1KC1P2KC1P3KC1P4KC1P5KC1P6KC1P72月生产量,销售量和库存量共21个变量SC2P1SC2P2SC2P3SC2P4SC2P5SC2P6SC2P7XS2P1XS2P2XS2P3XS2P4XS2P5XS2P6XS2P7KC2P1KC2P2KC2P3KC2P4KC2P5KC2P6KC2P73月生产量,销售量和库存量共21个变量SC3P1SC3P
7、2SC3P3SC3P4SC3P5SC3P6SC3P7XS3P1XS3P2XS3P3XS3P4XS3P5XS3P6XS3P7KC3P1KC3P2KC3P3KC3P4KC3P5KC3P6KC3P74月生产量,销售量和库存量共21个变量SC4P1SC4P2SC4P3SC4P4SC4P5SC4P6SC4P7XS4P1XS4P2XS4P3XS4P4XS4P5XS4P6XS4P7KC4P1KC4P2KC4P3KC4P4KC4P5KC4P6KC4P75月生产量,销售量和库存量共21个变量SC5P1SC5P2SC5P3SC5P4SC5P5SC5P6SC5P7XS5P1XS5P2XS5P3XS5P4XS5P5X
8、S5P6XS5P7KC5P1KC5P2KC5P3KC5P4KC5P5KC5P6KC5P76月生产量,销售量和库存量共14个变量SC6P1SC6P2SC6P3SC6P4SC6P5SC6P6SC6P7XS6P1XS6P2XS6P3XS6P4XS6P5XS6P6XS6P7变量总数119个2.2 模型构建此问题建模可分为两步,首先建立单期问题模型,然后建立多期问题模型。(1)单期模型以1月份模型为例,假设产品的库存量为0,生产计划规划模型如下。其中总共有5个约束条件。1234567利润MAX10XS1P16XS1P23XS1P32XS1P41XS1P59XS1P63XS1P7磨床S.T.0.5SC1P
9、10.7SC1P20.3SC1P50.2SC1P60.2SC1P7<=1152立钻0.1SC1P12XS1P20.3SC1P40.6SC1P6<=768水平钻0.3SC1P16SC1P20.8SC1P30.6SC1P7<=1152镗床0.05SC1P10.03SC1P20.07SC1P40.1SC1P50.08SC1P7<=384刨床0.01SC1P30.03SC1P50.05SC1P7<=384变量非负约束SC1P1SC1P2SC1P3SC1P4CS1P5SC1P6SC1P7>=0二月份的生产计划模型与以上模型的结构完全相同不同的是模型中的变量全部换成7种
10、产品二月份的销售量目标函数中7种产品的销售量换成二月份的销售量。二月份的生产计划模型:1234567利润MAX10XS2P16XS2P23XS2P32XS2P41XS2P59XS2P63XS2P7磨床S.T.0.5SC2P10.7SC2P20.3SC2P50.2SC2P60.2SC2P7<=1536立钻0.1SC2P12SC2P20.3SC2P40.6SC2P6<=0水平钻0.3SC2P16SC2P20.8SC2P30.6SC2P7<=1152镗床0.05SC2P10.03SC2P20.07SC2P40.1SC2P50.08SC2P7<=384刨床0.01SC2P30.
11、03SC2P50.05SC2P7<=384变量非负约束SC2P1SC2P2SC2P3SC2P4SC2P5SC2P6SC2P7>=0类似地,可以分别建立三月份、四月份、五月份和六月份的生产计划线性规划模型。六月份的生产计划模型如下:1234567利润MAX10XS6P16XS6P23XS6P32XS6P41XS6P59XS6P63XS6P7磨床S.T.0.5SC6P10.7SC6P20.3SC6P50.2SC6P60.2SC6P7<=1536立钻0.1SC6P12SC6P20.3SC6P40.6SC6P6<=768水平钻0.3SC6P16SC6P20.8SC6P30.6S
12、C6P7<=768镗床0.05SC6P10.03SC6P20.07SC1P40.1SC6P50.08SC6P7<=384刨床0.01SC6P30.03SC6P50.05SC6P7<=0变量非负约束SC6P1SC6P2SC6P3SC6P4SC6P5SC6P6SC6P7>=0(2) 多期模型 以上6个单期模型中,目标函数中的变量是当月各种产品的库存量和销售量,而约束条件中的变量是当月产品的销售量。但根据题意,每一种产品上个月的库存量,本月的生产量,本月销售量,本月末库存量有以下关系:(上月末库存量)+(本月生产量)-(本月销售量)-(本月末库存量)=0 对于一月份,有: (
13、一月份生产量)-(一月份销售量)-(一月末库存量)=0 对于六月份,有:(五月末库存量)+(六月份生产量)-(六月份销售量)=50 用以上的变量代号表示,第一种产品一月份到六月份的生产量、销售量和库存量有以下约束:SC1P1-KC1P1-XS1P1=0SC2P1+KC1P1-XS2P1-KC2P1=0 SC3P1+KC2P1-XS3P1-KC3P1=0 SC4P1+KC3P1-XS4P1-KC4P1=0 SC6P1+KC5P1-XS6P1 =50 第二种产品一月份到六月份的生产量、销售量和库存量有以下约束: SC1P2-KC1P2-XS1P2=0 SC2P2+KC1P2-XS2P2-KC2P2
14、=0 SC3P2+KC2P2-XS3P2-KC3P2=0 SC4P2+KC3P2-XS4P2-KC4P2=0 SC5P2+KC4P2-XS5P2-KC5P1=0 SC6P1+KC5P2-XS6P2 =50 第三种产品一月份到六月份的生产量、销售量和库存量有以下约束: SC1P3-KC1P3-XS1P3=0 SC2P3+KC1P3-XS2P3-KC2P3=0 SC3P3+KC2P3-XS3P3-KC3P3=0 SC4P3+KC3P3-XS4P3-KC4P3=0 SC5P3+KC4P3-XS5P3-KC5P3=0 SC6P3+KC5P3-XS6P3 =50 第四种产品一月份到六月份的生产量、销售量
15、和库存量有以下约束:SC1P4-KC1P4-XS1P4=0 SC2P4+KC1P4-XS2P4-KC2P4=0 SC3P4+KC2P4-XS3P3-KC3P4=0 SC4P4+KC3P4-XS4P4-KC4P4=0 SC5P4+KC4P4-XS5P4-KC5P4=0 SC6P4+KC5P4-XS6P4 =50第五种产品一月份到六月份的生产量、销售量和库存量有以下约束:SC1P5-KC1P5-XS1P5=0 SC2P5+KC1P5-XS2P5-KC2P5=0 SC3P5+KC2P5-XS3P5-KC3P5=0 SC4P5+KC3P5-XS4P5-KC4P5=0 SC5P5+KC4P5-XS5P5
16、-KC5P5=0 SC6P5+KC5P5-XS6P5 =50第六种产品一月份到六月份的生产量、销售量和库存量有以下约束:SC1P6-KC1P6-XS1P6=0 SC2P6+KC1P6-XS2P6-KC2P6=0SC3P6+KC2P6-XS3P6-KC3P6=0 SC4P6+KC3P6-XS4P6-KC4P6=0SC5P6+KC4P6-XS5P6-KC5P6=0 SC6P6+KC5P6-XS6P6 =50第七种产品一月份到六月份的生产量、销售量和库存量有以下约束:SC1P7-KC1P7-XS1P7=0 SC2P7+KC1P7-XS2P7-KC2P7=0 SC3P7+KC2P7-XS3P7-KC3
17、P7=0 SC4P7+KC3P7-XS4P7-KC4P7=0 SC5P7+KC4P7-XS5P7-KC5P7=0 SC6P7+KC5P7-XS6P7 =50以上7组反映7种不同的产品一月到六月的生产量,库存量和销售量之间平衡关系的约束称为耦合约束。以上7组耦合约束条件共有7×6=30个,连同6个月单期模型的30个约束条件,总体模型共有60个约束条件。 由于库存的限制,每个月7种产品的库存量不能超过100,35个存储变量的上界为100。变量的上界限制在实际问题中一般不用约束条件表示,在LINDO中有为变量设定上界的语句。形式为: SUB 变量名 上界值 如 SUB KC1P1 100
18、由于考虑了每个月的库存量,在目标函数中还必须引进库存变量系数为0.5。 这样,119个变量,60个约束条件的总体线性规划模型的结构如下。3.lindo模型和求解结果3.1 lindo模型TITLE 机械产品生产计划问题!- !目标函数=每种产品六个月的利润-每种产品库六个月的库存成本 Max 10XS1P1+10XS2P1+10XS3P1+10XS4P1+10XS5P1+10XS6P1 +6XS1P2+6XS2P2+6XS3P2+6XS4P2+6XS5P2+6XS6P2 +3XS1P3+3XS2P3+3XS3P3+3XS4P3+3XS5P3+3XS6P3 +2XS1P4+2XS2P4+2XS3
19、P4+2XS4P4+2XS5P4+2XS6P4 +1XS1P5+1XS2P5+1XS3P5+1XS4P5+1XS5P5+6XS6P5 +9XS1P6+9XS2P6+9XS3P6+9XS4P6+9XS5P6+9XS6P6 +3XS1P7+3XS2P7+3XS3P7+3XS4P7+3XS5P7+3XS6P7 -0.5KC1P1-0.5KC2P1-0.5KC3P1-0.5KC4P1-0.5KC5P1 -0.5KC1P2-0.5KC2P2-0.5KC3P2-0.5KC4P2-0.5KC5P2 -0.5KC1P3-0.5KC2P3-0.5KC3P3-0.5KC4P3-0.5KC5P3 -0.5KC1P4
20、-0.5KC2P4-0.5KC3P4-0.5KC4P4-0.5KC5P4 -0.5KC1P5-0.5KC2P5-0.5KC3P5-0.5KC4P5-0.5KC5P5 -0.5KC1P6-0.5KC2P6-0.5KC3P6-0.5KC4P6-0.5KC5P6 -0.5KC1P7-0.5KC2P7-0.5KC3P7-0.5KC4P7-0.5KC5P7st !-!一月份磨床的工时约束(JAN-MC) !一月份立钻的工时约束(JAN-LZ) !一月份水平钻的工时约束(JAN-SCZ) !一月份镗床的工时约束(JAN-TC)!一月份刨床的工时约束(JAN-BC) JAN-MC) 0.5SC1P1+0.7
21、SC1P2+0.3SC1P5+0.2SC1P6+0.2SC1P7<=1152JAN-LZ) 0.1SC1P1+2SC1P2+0.3SC1P4+0.6SC1P6<=768 JAN-SCZ) 0.3SC1P1+6SC1P2+0.8SC1P3+0.6SC1P7<=1152 JAN-TC) 0.05SC1P1+0.03SC1P2+0.07SC1P4+0.1SC1P5+0.08SC1P7<=384 JAN-BC) 0.01SC1P3+0.03SC1P5+0.05SC1P7<=384!-!二月份磨床的工时约束(FEB-MC) !二月份立钻的工时约束(FEB-LZ) !二月份水
22、平钻的工时约束(FEB-SCZ) !二月份镗床的工时约束(FEB-TC) !二月份刨床的工时约束(FEB-BC) FEB-MC) 0.5SC2P1+0.7SC2P2+0.3SC2P5+0.2SC2P6+0.2SC2P7<=1536 FEB-LZ) 0.1SC2P1+2SC2P2+0.3SC2P4+0.6SC2P6<=0 FEB-SCZ) 0.3SC2P1+6SC2P2+0.8SC2P3+0.6SC2P7<=1152 FEB-TC) 0.05SC2P1+0.03SC2P2+0.07SC2P4+0.1SC2P5+0.08SC2P7<=384 FEB-BC) 0.01SC2P
23、3+0.03SC2P5+0.05SC2P7<=384 !- !三月份磨床的工时约束(MAR-MC) !三月份立钻的工时约束(MAR-LZ) !三月份水平钻的工时约束(MAR-SCZ) !三月份镗床的工时约束(MAR-TC) !三月份刨床的工时约束(MAR-BC) MAR-MC) 0.5SC3P1+0.7SC3P2+0.3SC3P5+0.2SC3P6+0.2SC3P7<=1536 MAR-LZ) 0.1SC3P1+2SC3P2+0.2SC3P4+0.6SC3P6<=768 MAR-SCZ) 0.3SC3P1+6SC3P2+0.8SC3P3+0.6SC3P7<=1152 M
24、AR-TC) 0.05SC3P1+0.03SC3P2+0.07SC3P4+0.1SC3P5+0.08SC3P7<=0 MAR-BC) 0.01SC3P3+0.03SC3P5+0.05SC3P7<=384 !- !四月份磨床的工时约束(APR-MC) !四月份立钻的工时约束(APR-LZ) !四月份水平钻的工时约束(APR-SCZ) !四月份镗床的工时约束(APR-TC) !四月份刨床的工时约束(APR-BC) APR-MC) 0.5SC4P1+0.7SC4P2+0.3SC4P5+0.2SC4P6+0.2SC4P7<=1536 APR-LZ) 0.1SC4P1+2SC4P2+0
25、.3SC4P4+0.6SC4P6<=384 APR-SCZ) 0.3SC4P1+6SC4P2+0.8sc4P3+0.6SC4P7<=1152 APR-TC) 0.05SC4P1+0.03SC4P2+0.07SC4P4+0.1SC4P5+0.08SC4P7<=384 APR-BC) 0.01SC4P3+0.03SC4P5+0.05SC4P7<=384!- !五月份磨床的工时约束(MAY-MC) !五月份立钻的工时约束(MAY-LZ) !五月份水平钻的工时约束(MAY-SCZ) !五月份镗床的工时约束(MAY-TC) !五月份刨床的工时约束(MAY-BC) MAY-MC)
26、0.5SC5P1+0.7SC5P2+0.3SC5P5+0.2SC5P6+0.2SC5P7<=1152 MAY-LZ) 0.1SC5P1+2SC5P2+0.3SC5P4+0.6SC5P6<=384 MAY-SCZ) 0.3SC5P1+6SC5P2+0.8SC5P3+0.6SC5P7<=1152 MAY-TC) 0.05SC5P1+0.03SC5P2+0.07SC5P4+0.1SC5P5+0.08SC5P7<=384 MAY-BC) 0.01SC5P3+0.03SC5P5+0.05SC5P7<=384 !- !六月份磨床的工时约束(JUN -MC) !六月份立钻的工时
27、约束(JUN-LZ) !六月份水平钻的工时约束(JUN-SCZ) !六月份镗床的工时约束(JUN-TC) !六月份刨床的工时约束(JUN-BC) JUN-MC) 0.5SC6P1+0.7SC6P2+0.3SC6P5+0.2SC6P6+0.2SC6P7<=1536 JUN-LZ) 0.1SC6P1+2SC6P2+0.3SC6P4+0.6SC6P6<=768 JUN-SCZ) 0.3SC6P1+6SC6P2+0.8SC6P3+0.6SC6P7<=768 JUN-TC) 0.05SC6P1+0.03SC6P2+0.07SC6P4+0.1SC6P5+0.08SC6P7<=384
28、 JUN-BC) 0.01SC6P3+0.03SC6P5+0.05sc6P7<=0 !- !第一种产品(P1)相邻的两个月的生产量,销售量和库存量的平衡 P1-J ) SC1P1-KC1P1-XS1P1=0 P1-JF) SC2P1+KC1P1-XS2P1-KC2P1=0 P1-FM) SC3P1+KC2P1-XS3P1-KC3P1=0 P1-MA) SC4P1+KC3P1-XS4P1-KC4P1=0 P1-AM) SC5P1+KC4P1-XS5P1-KC5P1=0 P1-MJ) SC6P1+KC5P1-XS6P1 =50 !- !第二种产品(P2)邻两个月的生产量销售量和库存量的平衡P
29、2-J ) SC1P2-KC1P2-XS1P2=0 P2-JF) SC2P2+KC1P2-XS2P2-KC2P2=0 P2-FM) SC3P2+KC2P2-XS3P2-KC3P2=0 P2-MA) SC4P2+KC3P2-XS4P2-KC4P2=0 P2-AM) SC5P2+KC4P2-XS5P2-KC5P2=0 P2-MJ) SC6P2+KC5P2-XS6P2 =50 !- !第三种产品(P3)相邻的两个月的生产量,销售量和库存量的平衡 P3-J ) SC1P3-KC1P3-XS1P3=0 P3-JF) SC2P3+KC1P3-XS2P3-KC2P3=0 P3-FM) SC3P3+KC2P3
30、-XS3P3-KC3P3=0 P3-MA) SC4P3+KC3P3-XS4P3-KC4P3=0 P3-AM) SC5P3+KC4P3-XS5P3-KC5P3=0 P3-MJ) SC6P3+KC5P3-XS6P3 =50 !- !第四种产品(P4)邻两个月的生产量,销售量和库存量的平衡 P4-J ) SC1P4-KC1P4-XS1P4=0 P4-JF) SC2P4+KC1P4-XS2P4-KC2P4=0 P4-FM) SC3P4+KC2P4-XS3P4-KC3P4=0 P4-MA) SC4P4+KC3P4-XS4P4-KC4P4=0 P4-AM) SC5P4+KC4P4-XS5P4-KC5P4=
31、0 P4-MJ) SC6P4+KC5P4-XS6P4 =50 !- !第五种产品(P5)相邻的两个月的生产量,销售量和库存量的平衡 P5-J ) SC1P5-KC1P5-XS1P5=0 P5-JF) SC2P5+KC1P5-XS2P5-KC2P5=0 P5-FM) SC3P5+KC2P5-XS3P5-KC3P5=0 P5-MA) SC4P5+KC3P5-XS4P5-KC4P5=0 P5-AM) SC5P5+KC4P5-XS5P5-KC5P5=0 P5-MJ) SC6P5+KC5P5-XS6P5 =50 !- !第六种产品(P6)邻两个月的生产量,销售量和库存量的平衡P6-J ) SC1P6-K
32、C1P6-XS1P6=0 P6-JF) SC2P6+KC1P6-XS2P6-KC2P6=0 P6-FM) SC3P6+KC2P6-XS3P6-KC3P6=0 P6-MA) SC4P6+KC3P6-XS4P6-KC4P6=0 P6-AM) SC5P6+KC4P6-XS5P6-KC5P6=0 P6-MJ) SC6P6+KC5P6-XS6P6 =50 !- !第七种产品(P7)相邻的两个月的生产量,销售量和库存量的平衡 P7-J ) SC1P7-KC1P7-XS1P7=0 P7-JF) SC2P7+KC1P7-XS2P7-KC2P7=0 P7-FM) SC3P7+KC2P7-XS3P7-KC3P7=
33、0 P7-MA) SC4P7+KC3P7-XS4P7-KC4P7=0 P7-AM) SC5P7+KC4P7-XS5P7-KC5P7=0 P7-MJ) SC6P7+KC5P7-XS6P7 =50 K61)KC6P1=50 K62)KC6P2=50 K63)KC6P3=50 K64)KC6P4=50 K65)KC6P5=50 K66)KC6P6=50 K67)KC6P7=50 S11)SC1P1>=0S12)SC1P2>=0S13)SC1P3>=0S14)SC1P4>=0S15)SC1P5>=0S16)SC1P6>=0S17)SC1P7>=0S21)SC2
34、P1>=0S22)SC2P2>=0S23)SC2P3>=0S24)SC2P4>=0S25)SC2P5>=0S26)SC2P6>=0S27)SC2P7>=0S31)SC3P1>=0S32)SC3P2>=0S33)SC3P3>=0S34)SC3P4>=0S35)SC3P5>=0S36)SC3P6>=0S37)SC3P7>=0S41)SC4P1>=0S42)SC4P2>=0S43)SC4P3>=0S44)SC4P4>=0S45)SC4P5>=0S46)SC4P6>=0S47)SC4
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