Лекция №4. Задачи линейного программирования. 1. Понятия и общая запись задачи линейного программирования. 2. Оптимизация структуры посевных площадей: -постановка задачи оптимизации - структурная математическая модель - перечень входной информации 3.Оптимизация суточного кормового рациона - постановка задачи оптимизации - структурная математическая модель - перечень входной информации 1. Линейное программирование - это дисциплина, изучающая методы нахождения наименьшего (или наибольшего) значения линейной функции нескольких переменных, при условии, что последние удовлетворят конечному числу линейных уравнений или неравенств. Линейная модель - модель, отображающая состояние или функционирование системы таким образом, что все взаимозависимости в ней линейные. Соответственно она формулируется в виде системы линейных уравнений и неравенств. Применение методов линейного программирования при решении экономико-математических задач возможно при соблюдении следующих требований: 1. Решение задачи должно иметь некоторый экономический смысл. 2. Условия задачи должны быть сформулированы линейными соотношениями, т.е. значения переменных должны удовлетворять некоторой системе линейных уравнений или неравенств. 3. Значения переменных задачи должны быть неотрицательными. 4. Необходима четко сформулированная цель задачи, выраженная некоторой линейной функцией, которая в результате решения принимает мин или мах значение. Общая математическая формулировка задачи линейного программирования выглядит следующим образом 1. Линейная целевая функция. Подлежит максимизации или минимизации: n Z(max, min) = å C j * X j , j=1 где n- общее количество переменных задачи; j- порядковый номер переменной (j=1,2, . . . n); Cj- коэффициент целевой функции в расчете на единицу j-й переменной; Xj- переменная задачи. 2.Условия задачи (ограничения) представленные системой линейных уравнений и неравенств: n å aij xj £ bi j=1 | | n å vij xj ³ qi j=1 | | n å vij xj = qi j=1 | | где, аij- коэффициенты, характеризующие нормы затрат i-го вида ресурсов в расчете на единицу j-й переменной; вi - объем i-го вида производственных ресурсов; vij- коэффициенты, характеризующие нормы выхода i- го вида продукции в расчет на единицу j- й переменной ; qi- гарантированный объем производства i-го вида продукци 3. Ограничение неотрицательности переменных: xj³0 Представленная базовая модель лежит в основе построения всех математических моделей экономических задач, решаемых методами линейного программирования. Матричная запись экономико-математической модели. Номера ограни-чений | Номера переменных | Тип ограничений | Объем ограничений | Х1 | Х2 | … | Хj | … | Xn | | a11 | a12 | … | a1j | … | a1n | ≤ | b1 | | a21 | a22 | … | a2j | … | a2n | = | b2 | … | … | … | … | … | … | … | … | … | i | ai1 | ai2 | … | aij | … | ain | ≥ | bi | … | … | … | … | … | … | … | … | … | m | am1 | am2 | … | amj | … | amn | ≤ | bm | C | C1 | C2 | … | Cj | … | Cn | → | min, max | Описание в Лекции №3, четвертый этап моделирования Базовая модель лежит в основе построения модели оптимизации структуры посевных площадей, модели оптимизации суточного кормового рациона и других. 2. Важнейшая задача любого сельскохозяйственного предприятия – разумное использование земли, как основного средства производства. Решение этой задачи зависит от принятой в хозяйстве структуры посевных площадей. Под структурой посевных площадей следует понимать соотношение площадей различных сельскохозяйственных культур и угодий, выраженное в процентах от общей площади землепользования хозяйства. В результате моделирования важно определить такое соотношение культур и угодий, которое способствовало бы повышению производительности земли, обеспечивало бы животноводство кормами собственного производства и максимальную эффективность производства по определенному критерию. В качестве критерия оптимальности могут использоваться выход валовой или товарной продукции растениеводства в стоимостном или в натуральном выражении, валовой доход, прибыль, чистый доход, материально-денежные или трудовые затраты и т.д. Наибольшее распространение получил критерий максимум прибыли. Постановка ЭМЗ Оптимизации структуры посевных площадей: Исходя из наличия земельных, материально-денежных и трудовых ресурсов, природно-экономических условий и специализации хозяйства, с учетом производства гарантированных объемов продукции и потребностей животноводства в кормах собственного производства определить такую структуру посевных площадей, которая соответствует научно-обоснованным рекомендациям и обеспечивает получение максимальной прибыли в денежном выражении. Основными переменными задачи являются посевные площади сельскохозяйственных культур и угодий. Причем каждая культура обозначается столькими переменными, сколько существует направлений ее использования (на корм и на реализацию). Единицами их измерения являются гектары. Вспомогательными переменными обозначаются объемы трудовых и материально-денежных ресурсов. Также с помощью вспомогательных переменных в модели могут быть выражены общая площадь землепользования хозяйства и площади занятые отдельными группами культур (зерновые). Основные ограничения выражают условия по использованию ресурсов: земельных, трудовых, материально-денежных, кормов. Они накладываются на большинство переменных модели. С помощью дополнительных ограничений записываются условия по соотношению отдельных групп или видов культур и угодий. Коэффициенты по основным переменным равны единице, константы показывают допустимые пределы насыщения севооборота отдельными культурами или группами культур и угодий. 2.Структурная запись ЭММ оптимизации структуры посевных площадей: Найти максимум (минимум) целевой функции n Zmin, max = å Сj Хj j=1 при следующих ограничениях: 1. По использованию производственных ресурсов в хозяйстве n å aij Хj £ bi (i=1,2,3…m) j=1 2. По производству и реализации гарантированного объема продукции n å vij Хj ≥ qj (i=1,2,3…m) j=1 3. По расчету суммарных показателей производства (определению расчетных показателей суммы МДЗ, выручки, общей земельной площади и др.) n __ å aij Хj=Xj (i=1,2,3…m) j=1 4. По производству и потреблению кормов в хозяйстве n n å Sij Хj ≥ å Rij Хj (i=1,2,3…m) j=1 j=1 5. По соблюдению определённой структуры посевных площадей n ___ Wij Хj ≤ å aij Хj ≤ Wij Хj (i=1,2,3…m) j=1 6. По неотрицательности переменных включенных в задачу Хj ³0 где Хj – искомая переменная, посевная площадь j-й культуры и площадь _____ естественного угодья, га; Xj – вспомогательная переменная, расчетный показатель. aij – коэффициенты затрат различных видов ресурсов в расчете на единицу переменной; Сj – оценка j-й переменной, соответствующая критерию оптимальности. vji – коэффициенты выхода i-й продукции с 1 га посевной площади j-й культуры; Sij – выход кормов в их питательности с 1 га посевной площади j-й культуры; Rij – потребность в кормах одной головы скота; bi – объемы затрачиваемых производственных и материально-денежных ресурсов; qj – плановые объемы i-й товарной продукции подлежащей реализации с посевной площади j-й культуры. _____ Wij, Wij – коэффициенты верхней и нижней границ включения в площадь пашни или группу культур j-й культуры или группы культур. Для построения ЭММ оптимизации структуры посевных площадей необходима следующая информация: · площади земельных угодий и поголовье скота; · урожайность сельскохозяйственных культур; · затраты труда и материально-денежные затраты на 1 га посевной площади; · требования принятых севооборотов и рекомендуемая структура посевных площадей; · реализационные цены на сельскохозяйственную продукцию; · нормы затрат кормов на получение единицы животноводческой продукции; · структура кормового рациона животных. При подготовке входной информации центральное место отводится расчету технико-экономических коэффициентов: 1. Выход товарной продукции с 1 га. 2. Выход кормов в питательности с 1 га кормовых и зерновых культур. 3. Потребность 1 головы скота в к. ед. и переваримом протеине. 4. Выручка с 1 га. посева по реализуемым культурам (товарная продукция с 1 га, ц * цену реализации года планирования, т. р.). Для большей наглядности входную информацию целесообразно предоставлять в таблицах. |