Применение метода ветвей и границ для задач календарного планирования
Дипломная работа - Менеджмент
Другие дипломы по предмету Менеджмент
?ленный план, а в оптимальном плане другой задачи есть дробные числа. Тогда вычисляем значения целевой функции на этих планах и сравниваем их между собой.
.1.Если на целочисленном оптимальном плане значение целевой функции больше или равно ее значению на плане, среди компонент которого есть дробные числа, то данный целочисленный план является оптимальным для исходной задачи и он вместе со значением целевой функции на нем дает искомое решение.
.2.Если же значение целевой функции больше на плане, среди компонент которого есть дробные числа, то следует взять одно из таких чисел и для задачи, план которой рассматривается, необходимо построить две задачи, аналогичные (5) и (6).
.Обе задачи разрешимы, и среди оптимальных планов обеих задач есть дробные числа. Тогда вычисляем значение целевой функции на данных оптимальных планах и рассматриваем ту из задач, для которой значение целевой функции является наибольшим. В оптимальном плане этой задачи выбираем одну из компонент, значение которой является дробным числом, и строим две задачи, аналогичные (5) и (6).
3. Общий алгоритм решения задач с помощью метода границ и ветвей, его суть
Таким образом, описанный выше итерационный процесс может быть представлен в виде некоторого дерева, на котором исходная вершина отвечает оптимальному плану Х0 задачи (1)-(3), а каждая соединенная с ней ветвью вершина отвечает оптимальным планам задач (5) и (6). Каждая из этих вершин имеет свои ветвления. При этом на каждом шаге выбирается та вершина, для которой значение функции является наибольшим. Если на некотором шаге будет получен план, имеющий целочисленные компоненты, и значение функции на нем окажется больше или равно, чем значение функции в других возможных для ветвления вершинах, то данный план является оптимальным планом исходной задачи целочисленного программирования и значение целевой функции на нем является максимальным.
Итак, процесс нахождения решения задачи целочисленного программирования (1)-(4) методом ветвей и границ включает следующие основные этапы:
.Находят решение задачи линейного программирования (1)-(3).
.Составляют дополнительные ограничения для одной из переменных, значение которой в оптимальном плане задачи (1)-(3) является дробным числом.
.Находят решение задач (5) и (6), которые получаются из задачи (1)-(3) в результате присоединения дополнительных ограничений.
.В случае необходимости составляют дополнительные ограничения для переменной, значение которой является дробным, формулируют задачи, аналогичные задачам (5) и (6), и находят их решение.
Итерационный процесс продолжают до тех пор, пока не будет найдена вершина, соответствующая целочисленному плану задачи (1)-(4) и такая, что значение функции в этой вершине больше или равно значению функции в других возможных для ветвления вершинах.
Описанный выше метод ветвей и границ имеет более простую логическую схему раiетов, чем метод Гомори. Поэтому в большинстве случаев для нахождения решения конкретных задач целочисленного программирования с использованием ЭВМ применяется именно этот метод.
4. Пример использования метода ветвей и границ
В качестве примера к методу ветвей и границ рассмотрим функцию z=4х1+х2+1max (7) при ограничениях:
(8). x1, x2 Z, (9).
Пусть Х0 = (0; 0), z0 = 1 - оптимальное решение (10). Выполним 1-й этап общего алгоритма и найдем с помощью симплекс-метода, а затем и двойственного симплекс-метода (см. Приложение 1) X1, исходя из ограничений (8). Итак, X1 = (3; 0,5; 0; 1; 0; 2,5), z1 = 13,5 (11). Так как z1 дробное, то оптимальным так и остается план Х0,
Согласно 2-му пункту нашего плана, составим 2 новых системы ограничений для (7):
(12) и (13).
Выполним 3-й пункт алгоритма. Для начала, решим задачу (7), (12) с помощью табличного процессора Microsoft Excel (см. Приложение 2) и получим X2 = (2; 1), z2 = 10 (14). Так как z2 ? z0, оптимальным становится план Х0.
Решим задачу (7), (13). Из последнего уравнения очевидно, что x2 = 0. Отсюда следует, что x1 = 3 (максимально возможное). Тогда Х3 = (3; 0), z3 = 13 (15), а следовательно, данный план является оптимальным (теперь уже без кавычек).
Нам не пришлось выполнять 4-й пункт нашего алгоритма в связи с тем, что оптимальное решение найдено, переменные целочисленные. К тому же, все необходимые моменты решения уже были показаны в пунктах 1-3.
Пример, в котором всё складывается не так просто, приведен в Приложении 3.
календарное планирование программирование
III.Применение метода ветвей и границ для задач календарного планирования
Метод ветвей и границ является универсальным методом решения комбинаторных задач дискретного программирования. Сложность практического применения метода заключается в трудностях нахождения способа ветвления множества на подмножества и вычисления соответствующих оценок, которые зависят от специфики конкретной задачи.
Для того, чтобы выяснить области применения данного метода и ознакомиться с практической его формой, мы обратимся к задаче трех станков, как к классическому примеру.
1. Алгоритм решения задачи трех станков методом ветвей и границ
Заданы n деталей di (i = 1, 2, ..., n), последовательно обрабатываемых на трех станках R1, R2, R3, причем технологические маршруты всех деталей одинаковы. Обозначим ai ,bi ,ci - длительность обработки деталей di на первом, втором и третьем станках соответственно.
Определить такую очередность запуска деталей в обработку, при которой мин