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2000年数学建模B题钢管订购和运输论文(仅供参考)
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2021-08-22
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数学建模,在校大学生,
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交巡警服务平台分配问题
摘要
本问题讨论了如何选择合适的钢厂订购钢管,并选择合适的运输路线运输到
铺设点,使得包含订购费用、运输费用和铺设费用在内的总费用最小。此问题实
际上是一个最优化问题,根据题中所给的条件和问题提取出相关的约束条件和目
标函数,建立目标规划模型进行解答。
对于问题一:首先,所有钢管必须运到天然气主管道铺设路线上的节点
1521
AAA
, 必 须 求 出 每 个 钢 管 厂
721
,, SSS
到 每 个 节 点
1521
AAA
的每单位钢管的最小运输费用。考虑到公路运费是里程的线
性函数,而铁路运费是里程的分段阶跃函数,总运费不具可加性,因而计算最短
路常用的Dijkstra算法、Floyd算法无法直接使用。我们首先使用lingo编程分别
对铁路网运输和公路网运输进行预处理,使用lingo运用Floyd算法分别计算出铁
路运输与公路运输的单位钢管运输费用,然后计算出铁路公路混合运输网的运输
费用,通过三次迭代即可得到从钢管厂到每个节点的最小费用;最后在满足各个
约束条件的情况下,通过lingo编程即可得到总的最小费用127.4470亿元。
对于问题二:问题二模型与问题一模型相同,问题二通过单独改变一个钢管
厂的产量变化直到钢管厂的生产情况出现变化,记录钢管厂上限的变化量,同时
记录此时的最小总费用,通过最小总费用的变化量除以钢管厂上限的变化量来作
为评判对于购运计划与总费用的影响程度。再记录改变钢管厂销价的变化量,同
时记录此时的最小总费用,通过最小总费用的变化量除以钢管厂销价的变化量来
作为评判对于购运计划与总费用的影响程度。最后得钢管厂 6 的销价变化对于购
运计划与总费用的影响程度最大,钢管厂 1 的销价变化量对于购运计划与总费用
的影响程度最大。
对于问题三:铺设的管道是一个树形图,铁路公路和管道构成网络对应图二,
沿用问题一的相关思想,其原理与问题一相似,在问题一的模型基础上通过增加
多条支路来改变模型的铺设计划与增加约束条件建立目标规划模型,并通过lingo
进行建模求解,最后通过lingo编程得到的总的最小费用为140.72亿元。
关键词:Lingo Floyd算法 迭代法 目标规划
1
一.问题重述
1.1 问题引言
现要铺设一条路线为
1521
AAA
的天然气输送主管道,具体如图一
所示。经过筛选,具有生产这种主管道钢管能力的钢厂有
721
,, SSS
。图中粗线
表示铁路,单细线表示公路,双细线表示要铺设的管道(假设沿管道或者原来有
公路,或者建有施工公路),圆圈表示火车站,每一段铁路、公路和管道旁的阿
拉伯数字表示里程(单位
km
)。
为了方便统计以及计算,
1km
的主管道钢管称为
1
单位钢管。
一个钢厂如果想承担制造这种钢管的任务,至少需要生产
500
个单位钢管。
现已知钢厂
i
S
在指定时限内能够生产该钢管的最大数量为
i
s
个单位,钢管出厂售
价为 1 单位钢管为
i
p
万元,具体情况如下表所示:
i
1
2
3
4
5
6
7
i
s
800
800
1000
2000
2000
2000
3000
i
p
160
155
155
160
155
150
160
1
单位钢管的铁路运价如下表所示:
里程(km)
≤300
301~350
351~400
401~450
451~500
运价
(
万元
)
20
23
26
29
32
里程(km)
501~600
601~700
701~800
801~900
901~1000
运价
(
万元
)
37
44
50
55
60
1000km
以上每增加
1
至
100km
运价增加
5
万元。
公路运输费用为
1
单位钢管每公里
0.1
万元(不足整公里部分按整公里计算)。
钢管可由铁路、公路运往铺设地点(不只是运到点
1521
,,, AAA
,而是管道
全线)。
2
图
1
图
2
1.2 亟需解决的问题
问题一
请制订出一个能够使总费用(给出总费用)最小的主管道钢管的订购和运输
计划。
问题二
3
请就问题一的模型进行分析:哪一个钢厂钢管的售价的变化对购运计划和总
费用的影响最大,哪一个钢厂的产量的上限变化对购运计划的总费用的影响最
大,并给出相应的数字结果。
问题三
如果铺设的管道不是一条直线,而是一个树形结构,铁路、公路和管道构成
网络,请就这种更一般的情形给出一种解决方案,并对图二按照问题一的要求给
出建立的模型和结果。
二.问题分析
2.1 问题一的分析
问题一目的在于制定主管道运输与订购计划,使得总费用达到最小值。其总
费用又包含购买费用,运输费用与铺设费用。首先对于运输费用,我们分别对铁
路和公路计算出从第i个钢管厂到每一个管道口的最小费用,随后在计算出通过
公路与铁路的混合运输计算出从每一个钢管厂到每一个管道口的最小费用,建立
一个最小费用矩阵,随后引入两个决策变量一个用于决定哪个钢管厂参与生产,
另一个则决定从钢管厂运输多少数量的钢管到每一个管道口并列出购买费用与
铺设费用,三种费用相加使得总费用最小,建立单目标规划模型。
2.2 问题二的分析
问题二模型与问题一模型相同,主要通过改变第一问的钢管厂上限来达到对
于购运计划与总费用的影响,通过分析总费用的变化情况与钢管厂的生产情况反
映其影响程度,同理,通过改变钢管厂单位销价也通过同样的方法进行影响程度
的评判。
2.3 问题三的分析
通过第一问的基础模型,将管道口由直线型变为树形图,其在直线的基础上
增加了一些分支,同样与第一题相似,在第一题的基础上增加几个路口分别与对
应的路口进行相连,建立单目标规划问题。
三.模型假设
1、订购钢管时只考虑订购费用和运输费用,不考虑装卸等其他费用;
2、钢管单价与订购量、订购次数、订购日期无关;
3、假设运送途中钢管没有损耗;
四.符号说明
符号
意义
单位
表示第 j 个管道口向第 i 个钢管厂
对购买
个单位的钢管需要支付
的订购费用
万元
表示第 i 个钢管厂运输到第 j 个管
道口所需的运输费用
万元
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资源评论
- cococili02022-10-29写的很不错适合新手学习
索马里海鸥
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