工业工程专业专项技能实验报告(整理后).doc
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实验一
一、实验目的
熟悉掌握VISIO绘图工具
二、实验要求
绘制2-3个复杂的图形
三、实验内容
用VISIO软件绘制《基础工业工程》(易树平主编)教材P15页图1-9图形和图p99页图4-39图
四、实验结果
实验结果如下图:
图1-1
图1-2
实验二
一、实验目的
学习和掌握运用软件解决规划问题。
二、实验要求
要求掌握该软件的编程方法,用该软件解决一类复杂题目求出其解。
三、实验内容
用LINDO或GLPS软件解决《运筹学》教材中的多目标规划问题(或其它规划问题)的解。
四、实验过程及结果
【案例】工程建设与财政平衡决策问题
1、问题描述
某市政府为改善其基础设施,在近3年内要着手如下5项工程的建设,按重要性排序的工程建设项目名称及造价如表2-1所示。
表2-1工程建设项目名称及造价表
该市政府的财政收入主要来自国家财政拨款、地方税收和公共事业收费。3年内该三项总收入分别估计为e1,e2和e3。除此之外就靠向银行贷款和发行债券,3年中可贷款的上限为U11、U12和U13,,年利率为g;可发行债券的上限为U21、U22和U23,年利率为f。银行还贷款期限为1年(假定贷款在年初付出),债券则由下年起每年按一定比例(r)归还部分债主的本金。市政府应如何作出3年的投资决策。
要求:
(1)给定具体数据:b1=700,b2=500,b3=800,b4=400,b5=680;e1=700,e2=900,e3=1200,U11=300,U12=400,U13=450,U21=300,U22=350,U23=350,f=0.055,g=0.05,r=0.2。用软件求满意解;
(2)对结果进行分析,列出3年详细的项目投资计划、资金分配表和平衡表,资金是否有缺口,写出分析报告。
2、建模分析
设x1t( (t=1,2,3)为第t年向银行贷款数,x2t(t=1,2,3)为第t年发行债券数,
(i=1,2,…,5;t=1,2,3)为项目i在第t年的完工率(投资比例),见表2-2。
表2-2各年贷款、发行债券及各工程每年完工率表
除上述变量外,为了写出平衡式,引进第1年的起始财政平衡变量z0和每年末的财政平衡变量z1、z2和z3。
(1)决策变量:为了列出目标规划决策模型,决策变量如表a-2所示。
(2)约束和目标:注意问题中有的目标(例如历年财政平衡)实际上是硬约束,其中不含偏差变量,因此引入松弛变量si(i=1,2,…,7)作等式的平衡。
(3)财政平衡约束条件:
①变量的上限限制和财政平衡目标:变量包括决策变量、财政平衡变量和保证财政平衡的人工变量。表a-2所列变量都有上界限制的,把这些有上界约束的变量写成目标形式,对平衡变量应使z0为零,使zl,z2,z3为正值,故除z0外其它平衡变量都引进了正偏差变量,而且把使z0为零和使其它平衡变量为正作“硬约束”的规定。因此有
式中: 为正偏差变量,s4+k是松弛变量(等价于负偏差变量),z0是第1年年初的可用资金,假设z0=0,则约束z0-s4=0可以去掉。zk是第k年年末剩余(k+1年年初可用)资金,所有变量非负。
②根据财政平衡的意义,可列出3年中每年的财政平衡约束条件,即
(该年银行贷款)+(该年发行债券)+(该年财政收入)—(该年各项工程拨款)—(该年银行还款)—(该年债券还款)—(该年银行贷款付息)—(该年债券付息)+(起始平衡)—(最终平衡)=0。则有
第一年:
第二年:
第三年:
(4)目标函数:对问题目标函数的要求有如下几点:
①硬约束为1级目标,以首先保证各年财政平衡,这可使这些约束条件的相应松弛变量的和为最小;
②力图尽量获得银行贷款和发行债券,以解决工程建设的资金问题;
③保证头两项工程的优先完成(按重点顺序加权);
④按重点顺序加权,抓紧后三项工程的建设;
⑤争取每个项目在3年内都完工;
⑥使各年最终财政平衡变量为最小。
因此,目标函数可列出:
3、程序设计
整理得到目标规划数学模型:
注:以上所有变量都为非负
4、软件求解
将给定具体数据b1=00,b2=0,b3=800,b4=400,b5=80;e1,e2e3=1200,U11=300,U12U13=450,U21,U22U23=350,f=0.055,g=0.05,r=0.2,带入模型中,进行求解。
在Lindo下按照目标规划的层次算法求解目标规划,P1层次模型为:
ST
x11=300 ,x12=400 , x13=450
x21=300 , x22=350, x23=350
y11+d11_=1, y12+d12_=1, y13+d13_=1
y21+d21_=1, y22+d22_=1, y23+d23_=1
y31+d31_=1, y32+d32_=1, y33+d33_=1
y4
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