Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Метод+з+практ+СМПР_мой-1 (2).doc
Скачиваний:
45
Добавлен:
16.02.2016
Размер:
13.5 Mб
Скачать

4.11. Применение метода динамического программирования для решения задачи управления запасами

Постановка задачи. Рассматривается функционирование предприятия в течение календарных этапов планирования. Каждый-й этап, характеризуется следующими параметрами:

- величина запаса, оставшаяся на предприятии после окончания предыдущего -го этапа;

- объем производства предприятия на -м этапе;

- величина спроса на продукцию предприятия на -м этапе.

Известна функция затрат , на-мэтапе функционирования предприятия. Эта функция завесит от объема производства и величины запасовкоторые должны храниться на складе в течение-го периода. Необходимо определить объем производства для каждого этапа планирования, при котором суммарные затраты, связанные с производством продукции и ее хранением, были бы минимальны, и в каждом периоде выполнялось ограничение на спрос продукции со стороны потребителей.

Критерий представляется как:

Ограничения имеют следующий вид:

удовлетворение спроса потребителей на продукцию в -м периоде

установление объема запаса в конце -го периода

.

Для решения этой задачи методом динамического программирования необходимо определить основные компоненты:

этапы - календарные периоды деятельности предприятия,;

состояния - объем запасов в конце-го периода;

управление - планируемый объем производствах на-м периоде;

локальный доход - затраты на -м этапе, связанные с хранением запасов и производством новой продукции:;

оператор перехода - устанавливает связь между объемом запасов в конце я - -го и-го этапов:.

Введем функцию

.

Тогда функциональное уравнение Беллмана имеет следующий вид:

Решение функционального уравнения Беллмана производится, начиная с первого этапа, та переменная последовательно полагается равной единице, двум, трем, ....

Рассмотрим решение уравнения Беллмана для случая, когда

где - затраты на производство продукции на-м этапе в объеме;-затраты на хранение продукции на-м этап, h - коэффициент;- начальный запас продукции;- затраты на производство начального запаса а объеме ;- затраты на хранение начального запаса в объеме.

Шаг 1. Соответствует первому этапу принятия решения, т.е. :

.

В полученном уравнении все величины являются известными. Для решения этого уравнения формируется табл. 4.27.

Алгоритм заполнения таблицы включает выполнение следующих действий:

столбцы таблицы соответствуют величине начального запаса, строки -объему производства на первом этапе . Каждая клетка таблицы делится на две части: в нижней части записываются значения состояния в конце первого этапа, т.е. значения для переменной:. В том случае, еслипринимает отрицательное значение, то такие состояния являются недопустимыми и исклю­чаются из рассмотрения путем вычеркивания, В частности, для положительного спросаклетка дляиявляется отрицательной и недопустимой. Очевидно. что первым допустимым состоянием является значение;

в верхней части каждой из клеток записывается значение функции

Таблица 4.28 Результаты выполнения первого шага

Объем производства на первом этапе

Величина начального запаса

...

...

...

….

….

….

….

….

….

….

….

Среди допустимых клеток находятся клеши с одинаковыми значениями состояний, и о качестве оптимальной выбирается клетка, для которой при­нимает оптимальное значение. Такие оптимальные значения находятся для всех состояний, т.е.. Для каждого состояния фиксируется опти­мальный объем производства. Результаты представляются в окончательной табл. 4.28 для первого шага: в первом столбце приводится перечень состояний, во втором — оптимальный объем производства для каждого из состояний; и третьем - оптимальные затраты на производство и хранение запаса для перво­го календарного периода. Максимальное значение состояния первого этапа ограничиваетсят.е.а минимальное -.

Таблица 4.28 Окончательная таблица первого шага

Величина запаса

Оптимальный объем производства

Оптимальная функция затрат

Шаг 2. Соответствует второму этапу принятия решений, т.е. =2. Функциональное уравнение Беллмана имеет следующий вид:

где - оптимальное значение функции затрат для предыдущего этапа;-исходные данные. Результаты выполнения второго шага представлены а табл. 4.29.

Таблица 4,29. Результаты выполнения второго шага

Объем производства на первом этапе

Величина начального запаса

...

...

...

….

….

….

….

….

….

….

….

Аналогично предыдущему шагу каждая клетка разбивается на дне части, определяются клетки, соответствующие недопустимым состояниям, и они уда­ляются путем вычеркивания. Для допустимых клеток вычисляются значения состояний , которые записываются в нижней части каждой из клеток. В верхней части клетки указывается значение функции затрат:. Затем находятся одинаковые состояния, и для них вычисляется условно оптимальное значение функции затрат. Таким образом, после окончания второго этапа для каждого из допустимых состоянийдолжна быть определена функция затрат, а также значение объема производстваи запаса. Эти результаты представляються в окончательной таблице для второго этапа в табл. 4.30.

Таблица 4.30.

Величина запаса

Оптимальный объем производства

Оптимальная функция затрат

Аналогичные действия выполняются для всех этапов, пока .

Пример. Методом динамического программирования определять оптимальный план производства предприятия для следующих исходных данных: количество интервалов планирова­ния ; величина спроса на продукцию постоянна для всех этапов планирования:; затраты на производство и хранение продукции; затраты на формиро­вание начального запаса; ограничение на производственные мощности; огра­ничение на предельный уровень запасок.

Шаг 1. Решение уравнения Беллмана производится в соответствии с алгоритмом прямой прогонки:

Для выполнения шага 1 формируется промежуточная табл. 4.3. Клетки таблицы, соответствующие недопустимым состоянием, отмечаются символом * . В качестве примера приведено вычисление ряда функций :

На основе промежуточном табл. 4.31 формируется окончательная табл. 4.32 для шага 1

Таблица 4.31 промежуточная таблица для шага 1

Объем производства

*

*

*

*

40

*

*

*

49

59

*

*

46

56

66

*

43

53

63

73

40

50

60

70

80

47

57

67

77

*

54

64

74

*

*

Таблица 4.32 Окончательная таблица для шага 1

Объем запаса

Объем производства

Функция затрат

Шаг 2. Рассматривается второй интервал функционирования предприятия, - 2. Уравнение Беллмана будет иметь вид:

Для решения уравнения формируются промежуточная и окончательная (табл. 4.33 и табл. 4.34.)

Таблица 4.33. Промежуточная тавблица для шага 2

Объем производства

*

*

*

*

78

*

*

*

86

97

*

*

82

93

104

*

81

99

100

111

80

88

96

107

118

87

95

103

114

*

94

102

110

*

*

Таблица 4.34. Окончательная таблица для шага 3

Объем запаса

Объем производства

Функция затрат


Д

Л

Для нахождения оптимальных объемов производства и оптимальных уровней запаса, производиться решение задачи в обратном порядке: