background image

Programowanie liniowe 

 
  

Schemat postępowania w badaniach operacyjnych  

 
 

decydent

sytuacja decyzyjna

sytuacja decyzyjna
decyzje

decyzje dopuszczalne

niedopuszczalne

kryterium wyboru

zadanie decyzyjne

zadanie decyzyjne
zmienne decyzyjne

warunki ograniczające
zbiór rozwiązań dopuszczalnych
(ZRD)

funkcja celu (kryterium)

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Model matematyczny

Model matematyczny

Rozwiązanie zadania

Rozwiązanie zadania

Analiza wrażliwości

Analiza wrażliwości

Sytuacja decyzyjna

Sytuacja decyzyjna

Interpretacja wyników

Interpretacja wyników

 
 

Przykład 1. Ustalanie struktury produkcji 

 
Warsztat produkuje dwa wyroby A i B, do produkcji których potrzebne są stal (1 kg na wyrób A i 4 
kg na wyrób B) oraz siła robocza (odpowiednio 2 rh i 3 rh). Warsztat dziennie może wykorzystać 
14 kg stali, i 13 h pracy zatrudnionych pracowników. Ustalić plan produkcji maksymalizujący 
łączny przychód ze sprzedaży, przy założeniu, że cena wyrobu A wynosi 1000 zł/szt, a wyrobu B 
2000 zł/szt.   
 
Tabela parametrów    

 

 

 

 

 

 

 

 

Wyszczególnienie

 

Jedn. 

 

 

Zapas

 

 

 

 

 

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

Zmienne 
 
 
 

Model matematyczny 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

ZPL

 - zadanie programowania liniowego 

ZPL

 

=

=

=

=

x

A

b

c

f(x) = c

1

x

+ c

2

x

2

 

→ max    

a

11

 x

1

 + a

12

 x

2

 

≤  b

1

    

a

21

 x

1

 + a

22

 x

2

 

≤  b

        x

1

 , x

≥ 0 

 

Postać macierzowa ZPL 

 

f(x) = c

T

x 

→ max 

 

A x 

≤ b  

  x  

 

≥ 0 

 

x - wektor zmiennych  
c  - wektor współczynników funkcji celu (wag) 
A - macierz współczynników (kombinacji równoważnej) 
b - wektor wyrazów wolnych (prawa strona - RHS) 
 

Rozwiązanie zadania – metoda geometryczna 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8

7

6

5

4

3

2

1

0

1      2       3        4       5       6        7       8       9      10      11     12     13  14

 
 
 
 
 
 
 
 

Interpretacja wyników 

 
 
 
 
 
 
 
 

Analiza wrażliwości 

 
 

Co się zmieni w rozwiązaniu, jeżeli 
zmienimy cały wektor parametrów? 

 
 
 

Jak może się zmieniać wybrany parametr,  
przy niezmienionych pozostałych parametrach,   
aby rozwiązanie optymalne pozostało stabilne.

 

 

Analiza

wrażliwości

Analiza

Analiza

wrażliwości

wrażliwości

Analiza 

wektorowa

Analiza

parametryczna

 

background image

Przykład:  Co się stanie, jeżeli cena zarówno wyrobu A, jak i B wzrośnie o 1 tys. zł? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6

5

4

3

2

1

0

1           2          3          4           5          6

x

2

x

1

(2)

(1)

C

C

D

D

 
 
 
 
 
 
Przykład:  W jakich granicach może zmieniać się cena wyrobu A, nie zmieniając rozwiązania 
optymalnego? 

 

6

5

4

3

2

1

0

1           2          3          4           5          6

x

2

x

1

(2)

(1)

C

C

D

D

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

c

1  

= 1   

Dopuszczalny spadek  = 1/2                 Dopuszczalny wzrost = 1/3 

              

 

 
 
 
 

c

2  

= 2   

Dopuszczalny spadek  = 1/2                 Dopuszczalny wzrost  = 2 

 
 
 
 
Przykład W jakich granicach może zmieniać się zapas stali, by zachować stabilność rozwiązania? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6

5

4

3

2

1

0

1           2          3          4           5          6

x

2

x

1

(2)

(1)

C

C

D

D

 

6

5

4

3

2

1

0

1           2          3          4           5          6

x

2

x

1

(2)

(1)

C

C

D

D

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

b

1  

= 1   

Dopuszczalny spadek  = 7  1/2                 Dopuszczalny wzrost = 3  1/3 

              

 

 
 
 
 

b

2  

= 2   

Dopuszczalny spadek  = 2  1/2                 Dopuszczalny wzrost  = 15 

 

 
 
 
 
Wrażliwość na zmiany wartości parametrów

 

 

Nie

Tak

Gradient

Rozwiązanie 

ogólne

Rozwiązanie 

szczegółowe

Badanie stabilności

Tak

Tak

Wartość funkcji celu

Tak

Nie

Współrzędne punktu 
optymalnego 

Tak

Nie

ZRD

b

b

c

c

Nie

Tak

Gradient

Rozwiązanie 

ogólne

Rozwiązanie 

szczegółowe

Badanie stabilności

Tak

Tak

Wartość funkcji celu

Tak

Nie

Współrzędne punktu 
optymalnego 

Tak

Nie

ZRD

b

b

c

c

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Zadanie dualne 

 
 

ZP

 

- zadanie prymalne               

ZD

 - zadanie dualne 

ZP

ZD

 

f(x) = c

T

x

max

A x

b

x

0

g(y) = b

T

y

min

yA

T

c

y

i

≥ 

0

y

i

≤ 

0

y

i

∈R

=

n

j

i

j

ij

b

x

a

i

dla

1

:

=

n

j

i

j

ij

b

x

a

i

dla

1

:

=

=

n

j

i

j

ij

b

x

a

i

dla

1

:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

background image

Typy rozwiązań ZPL 

Rozwiązanie ZPL

Istnieje 

rozwiązanie

optymalne

Brak

rozwiązania

optymalnego

Układ 

sprzeczny

Niemożność wskazania 

rozwiązania

optymalnego

Jedno

Wiele

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

x

2

x

1

f(x)-> max

x

2

x

1

(2)

(1)

f(x)-> max

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

x

2

x

1

ZRD

x

2

x

1

f(x)-> max

 

background image

Rozwiązanie zadania w arkuszu Excel 

 

 

A

B

x

2

3

c

1

2

8

(1)

1

4

14

1

(2)

2

3

13

1

A

B

x

0

0

c

1

2

8

(1)

1

4

14

14

(2)

2

3

13

13

4
3

Stan wyjściowy 

 
 
 
 
 
 

Rozwiązanie końcowe 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Microsoft Excel 8.0 Raport wyników

Komórka celu (Maks)

Komórka NazwaWartość początkow

Wartość końcowa

$D$4

c

0

8

Komórki decyzyjne

Komórka NazwaWartość początkow

Wartość końcowa

$B$3

x A

0

2

$C$3

x B

0

3

Warunki ograniczające

Komórka Nazwa Wartość komórki

formuła

Status

Luz

$D$5

(1)

14 $D$5<=$E$5 Wiążące

0

$D$6

(2)

13 $D$6<=$E$6 Wiążące

0

$B$3

x A

2 $B$3>=0

Nie wiążące

2

$C$3

x B

3 $C$3>=0

Nie wiążące

3

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Microsoft Excel 8.0 Raport wrażliwości

Komórki decyzyjne

Wartość

Przyrost

Współczynnik Dopuszczalny Dopuszczalny

Komórka Nazwa

końcowa

krańcowy

funkcji celu

wzrost

spadek

$B$3

x A

2

0

1

0,3333333

0,5

$C$3

x B

3

0

2

2

0,5

Warunki ograniczające

Wartość

Cena

Prawa strona

Dopuszczalny Dopuszczalny

Komórka Nazwa

końcowa

dualna

w. o.

wzrost

spadek

$D$5

(1)

14

0,2

14

3,3333333

7,5

$D$6

(2)

13

0,4

13

15

2,5

 
 
 
 
 

 

background image

Przykład 2. Zagadnienie diety 

 
Stwierdzono, że należy spożywać co najmniej 60 g białka i co najmniej 120 g węglowodanów. Ser 
zawiera (w 100 g) po 2 gramy białka i węglowodanów. Z kolei w chlebie założono, że jest 1 gram 
białka i 3 gramy węglowodanów. Ustalić najtańszą możliwą dietę, zakładając, że ser kosztuje 30 
zł/kg, a chleb 20 zł/kg. 

 

 

Literatura 

Literatura 

 
1. M.Anholcer, H.Gaspars, A.Owczrkowski Przykłady i zadania z badań operacyjnych i 
ekonometrii 
AE Poznań’2003 (skrypt nr 140) 
2. E.Ignasiak (red.) Badania operacyjne PWE’2000 
3. B.Guzik (red.) Ekonometria i badania operacyjne. Zagadnienia podstawowe, (skrypt AE 
Poznań) 
4. B.Guzik (red.) Ekonometria i badania operacyjne. Uzupełnienia z badań operacyjnych, (skrypt 
AE Poznań) 
5. K.Kukuła (red.) Badania operacyjne w przykładach i zadaniach, PWN 
6. T.Trzaskalik Wprowadzenie do badań operacyjnych z komputerem, PWE 2003