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生产加工数学模型

2020-10-31 来源:乌哈旅游


题目:某糖果厂用原料A、B、C加工成三种不同牌号的糖果甲、乙、丙。已知各种牌号糖果中A、B、C含量,原料成本,各种原料的每月限制用量,三种牌号糖果的单位加工费及售价如表所示: A B C 加工费 (元/千克) 售价 甲 ≥60% ≤20% 0.50 3.40 乙 ≥15% ≤60% 0.40 2.85 丙 ≤50% 0.30 2.25 原料成本(元/千克) 2.00 1.50 1.00 每月限制用量(千克) 2000 2500 1200 问该厂每月应生产这三种牌号糖果各多少千克,使该厂获利最大? 问题分析:

这个优化问题的目标是使得到的利润最大,要做的决策就是生产计划,即分别用多少原料A、B、C来生产各种糖果甲、乙、丙,决策受到原料成本、加工费用、限制用量的条件限制。按照题目所给数据,将决策变量、目标函数和约束条件用数学符号及表达式表示出来,就可得到下面的模型。

基本模型:设应生产甲糖果x1千克,乙糖果x2千克,丙糖果x3千克。x4、x5、x6表示糖果中A、B、C的成分;x7、x8、x9表示乙糖果中A、B、C的成分;x10、x11、x12表示丙糖果中A、B、C的成分。

目标函数:设最大利润为max,将糖果的售价去除加工费和去除原料的总费用,得到最大利润:

Max=(3.40-0.50)x1+(2.85-0.40)x2+(2.55-0.30)x3-2.00(x4+x7+x10)-1.50(x5+x8+x11)-1.00(x6+x9+x12). 约束条件:

原料限制用量:最大限度的对于原料ABC的使用量。 原料使用量:生产甲乙丙糖果对于ABC三种原料的含量。 非负约束:xi均不能为负值,即xi>=0。

综上可得:

Max=(3.40-0.50)x1+(2.85-0.40)x2+(2.55-0.30)x3-2.00(x4+x7+x10)-1.50(x5+x8+x11)-1.00(x6+x9+x12). X1=x4+x5+x6 X2=x7+x8+x9 X3=x10+x11+x12 X4/x1>=0.60 X6/x1<=0.20 X7/x2>=0.15 X9/x2<=0.60 X12/x3<=0.50 X4+x7+x10<=2000 X5+x8+x11<=2500 X6+x9+x12<=1200 X1>=0 X2>=0

X3>=0 X4>=0 X5>=0 X6>=0 X7>=0 X8>=0 X9>=0 X10>=0 X11>=0 X12>=0

这就是该问题的数学模型。 问题分析与假设:

1、 分析:本题只要解决的是三种糖果用三个不同的原料混合加工,参照市场售价和成本价预算出最划算的分配方案。

2、假设:设应生产甲糖果x1千克,乙糖果x2千克,丙糖果x3千克。x4、x5、x6表示糖果中A、B、C的成分;x7、x8、x9表示乙糖果中A、B、C的成分;x10、x11、x12表示丙糖果中A、B、C的成分。 模型求解:

软件实现 在LINGO下新建一个模型文件moxing.LG4直接输入:

model:

max=(3.40-0.50)*x1+(2.85-0.40)*x2+(2.55-0.30)*x3-(x4+x7+x10)*2.00-(x5+x8+x11)*1.50-(x6+x9+x12)*1.00; x1=x4+x5+x6; x2=x7+x8+x9; x3=x10+x11+x12; x4/x1>=0.60; x6/x1<=0.20; x7/x2>=0.15; x9/x2<=0.60; x12/x3<=0.50; x4+x7+x10<=2000; x5+x8+x11<=2500; x6+x9+x12<=1200; x1>=0; x2>=0; x3>=0; x4>=0; x5>=0; x6>=0; x7>=0; x8>=0; x9>=0; x10>=0; x11>=0; x12>=0;

end 实现结果:

将文件存储并命令后选择菜单”lingo!sovle”执行。即可得如下输出:

Rows= 24 Vars= 12 No. integer vars= 0

Nonlinear rows= 5 Nonlinear vars= 8 Nonlinear constraints= 5

Nonzeros= 63 Constraint nonz= 43 Density=0.202

No. < : 6 No. =: 3 No. > : 14, Obj=MAX Single cols= 0

Local optimal solution found at step: 30 Objective value: 6160.000

Variable Value Reduced Cost X1 2544.444 0.0000000 X2 2544.444 0.0000000 X3 0.2229575E-10 0.0000000 X4 1526.667 0.0000000 X7 473.3333 0.0000000 X10 0.0000000 3.300000 X5 694.4454 0.0000000 X8 1805.555 0.0000000 X11 0.2229575E-10 2.300000 X6 323.3324 0.0000000 X9 876.6676 0.0000000 X12 0.0000000 2.300000

Row Slack or Surplus Dual Price 1 6160.000 1.000000 2 0.0000000 2.300000 3 0.0000000 2.300000 4 0.0000000 0.0000000 5 0.0000000 -2544.445 6 0.7292614E-01 0.0000000 7 0.0000000 -3155.556 8 0.3221828 0.0000000 9 0.5000000 0.0000000 10 0.0000000 1.300000 11 -0.4547474E-12 0.8000000 12 0.0000000 1.300000 13 2544.444 0.0000000 14 3155.556 0.0000000 15 0.2229575E-10 2.250000 16 1526.667 0.0000000 17 694.4454 0.0000000

18 323.3324 0.0000000 19 473.3333 0.0000000 20 1805.555 0.0000000 21 876.6676 0.0000000 22 0.0000000 0.0000000 23 0.2229575E-10 0.0000000 24 0.0000000 0.0000000

以上结果的前六行告诉我们,LINGO求出了模型的全局最优解,最优解值为:6160.000 迭代次数是:30次 接下来13行告诉我们,这个线性规划的最优解是x1=2544.444,x2= 2544.444 ,x3=0.2229575E-10,x4=1526.667 ,x5=694.4454,x6=323.3324 ,x7=473.3333,x8=1805.555,x9= 876.6676 ,x10= 0.0000000,x11= 0.2229575E-10,x12=0.0000000.

结果分析:

上面的输出中除了告诉我们问题的最优解和最优值以外,还有很多对分析结果有用的信息, 甲糖果中C的成分多了0.7292614E-01,乙糖果中C的成分多了0.3221828,丙糖果中C的成分多了:0.5000000 B成分少了:0.4547474E-12。其中x1=2544.444 ,x2=3155.556 ,x3=0.2229575E-10,x4= 0.2229575E-10 ,x4=1526.667 ,x5= 694.4454 ,x6= 323.3324 ,x7=473.3333 x8= 1805.555 x9=876.6676 ,x10=0.0000000 x11= 0.2229575E-10 x12=0.0000000

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