浅谈运筹学中的运输问题
摘 要:运筹学自二战以来开始打来那个应用在除战争以外的许多领域,尤其在企业管理中表现的尤为突出。
运筹学的思想贯穿了企业管理的始终,在企业战略管理、生产计划、市场营销、运输问题、库存管理、人事管理、财务会计等各个方面都具有重要的作用,对企业管理的发展产生重要影响。
这里我们主要对运输问题几种方法做一个简单的介绍。
关键词:最下元素法;沃格尔法(V ogel )
首先我们先来介绍运输问题的数学模型:设有m 个产地(记作A 1,A 2,A 3,…,Am ),生产某种物资,其产量分别为a 1,a 2,…,am ;有n 个销地(记作B 1,B 2,…,Bn ),其需要量分别为b 1,b 2,…,bn ;且产销平衡,即 。
从第i 个产地到j 个销地的单位运价为cij ,在满足各地需要的前提下,求总运输费用最小的调运方案。
设xij (i =1,2,…,m ;j =1,2,…,n )为第i 个产地到第j 个销地的运量,则数学模型为:
n
j m i x n j b x
m i a x
ij j
m
i ij
n
j i ij
,,1;,,1,
0,,1,,11
1 ==≥====∑∑==
∑∑
===n
j ij
ij m
i x
c z 1
1
min
(!)最小元素法:最小元素法的思想是就近优先运送,即最小运价Cij 对应的变量xij 优先赋值
{}
j i ij b a x ,min =
然后再在剩下的运价中取最小运价对应的变量赋值并满足约束,依次下去,直到最后一个初始基可行解。
下面举一个例子:求表3-7给出的运输问题的初始基本可行解。
解:
在x 12、x 22、x 33、x 34中任选一个变量作为基变量,例如选x 12 初始基本可行解可用下列矩阵表示
⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡634610
表3-8中,标有符号 的变量恰好是3+4-1=6个且不包含闭回路,
{}
323123141312,,,,,x x x x x x
是一组基变量,其余标有符号×的变量是非基变量,
(2)运费差额法(V ogel ):最小元素法只考虑了局部运输费用最小,对整个产销系统的总运输费用来说可能离最优值较远。
有时为了节省某一处的运费,而在其它处可能运费很大。
运费差额法对最小元素法进行了改进,考虑到产地到销地的最小运价和次小运价之间的差额,如果差额很大,就选最小运价先调运,否则会增加总运费。
例如下面两种运输方案,
20101258515
10⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⨯C
2010125815510⎥
⎦⎤⎢⎣⎡=⨯C
15 15 15 15
前一种按最小元素法求得,总运费是Z 1=10×8+5×2+15×1=105,后一种方案考虑到C 11与C 21之间的差额是8-2=6,如果不先调运x 21,到后来就有可能x 11≠0,这样会使总运费增加较大,从而先调运x 21,再是x 22,其次是x 12这时总运费Z 2=10×5+15×2+5×1=85<Z 1。
基于以上想法,运费差额法求初始基本可行解的步骤是:
第一步:求出每行次小运价与最小运价之差,记为ui,i=1,2,…,m;同时求出每列次小运价与最小运价之差,记为vj,j=1,2,…,n;
第二步:找出所有行、列差额的最大值,即L=max{ui,vi},差额L对应行或列的最小运价处优先调运;
第三步:这时必有一列或一行调运完毕,在剩下的运价中再求最大差额,进行第二次调运,依次进行下去,直到最后全部调运完毕,就得到一个初始调运方案。
用运费差额法求得的基本可行解更接近最优解,所以也称为近似方案。
下面是一个例子:
用运费差额法求表3—9运输问题的初始基本可行解。
ui= i行次小运价—i行最小运价
⎥⎥
⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=20520510
0X
基本可行解:
总运费Z =10×8+20×1+5×2+20×8=270。
求运输问题的初始方案还有很多方法,如左上角法、右上角法等。
常用的方法是Vogel 近似法、最小元素法。
以上就为我的简单介绍。
参考论文:运筹学
Operations Research
网络运筹学论文。