background image

Badania operacyjne  

 

dr inż. W. Zalewski

 

 

23 

ZAGADNIENIE TRANSPORTOWE 

 

Model ogólny zwykłego (klasycznego) zadania transportowego 

 Danych 

jest 

m dostawców pewnego jednorodnego produktu. Zasoby 

tego produktu znajdujące się u i-tego dostawcy wynoszą a

i

 (i = 1, 2, ..., m). 

Produkt jest przeznaczony dla n odbiorców, których zapotrzebowanie 

wynosi odpowiednio b

j

  (j = 1, 2, ..., n). Koszt transportu jednostki 

produktu od i-tego dostawcy do j-tego odbiorcy wynosi c

ij

 (i = 1, 2, ..., m;  

j = 1, 2, ..., n). Należy określić plan przewozów pomiędzy dostawcami  

a odbiorcami tak, aby po uwzględnieniu dostępnych zasobów towaru  

u dostawców i wymaganego zapotrzebowania odbiorców łączne koszty 

transportu były minimalne. 

 

Model matematyczny zadania 

 Funkcja 

celu: 

( )

min

x

c

x

f

m

1

i

n

1

j

ij

ij

ij

=

∑∑

=

=

 

przy warunkach ograniczających: 

 

(1)  

 

m

,

,

2

,

1

i

a

x

n

1

j

i

ij

!

=

=

 

 (2) 

  

n

,

,

2

,

1

j

b

x

m

1

i

j

ij

!

=

=

=

 

 (3) 

  

n

,

,

2

,

1

j

;

m

,

,

2

,

1

i

0

x

ij

!

!

=

=

 

 
Warunek (1) nosi nazwę warunku bilansującego dostawców. 

Warunek (2) nosi nazwę warunku bilansującego odbiorców. 

Badania operacyjne  

 

dr inż. W. Zalewski

 

 

24 

Własności zadania transportowego 

 

 Jeżeli 

=

=

=

m

1

j

j

n

1

i

i

b

a

 to zadanie nazywamy zbilansowanym lub 

zamkniętym zadaniem transportowym. 

 

Zbilansowanie zadania niezbilansowanego polega na: 

 Jeśli  

=

=

>

m

1

j

j

n

1

i

i

b

a

 

wprowadza się fikcyjnego odbiorcę z zapotrzebowaniem wynoszącym 

=

=

=

m

1

j

j

n

1

i

i

0

b

a

b

 

oraz przyjmuje się  c

i0

 = 0. Dostawy do fikcyjnego odbiorcy należy 

traktować jako niewykorzystanie zasobów produktu u poszczególnych 

dostawców. Formalnie operacja ta oznacza wprowadzenie zmiennych 

dodatkowych do warunku (1). 

 Jeśli  

=

=

<

m

1

j

j

n

1

i

i

b

a

 

wprowadza się fikcyjnego dostawcę z zasobem produktu wynoszącym 

=

=

=

n

1

i

i

m

1

j

j

0

a

b

a

 

oraz przyjmuje się c

0j

 = 0. Dostawy do fikcyjnego dostawcy reprezentują 

niezaspokojone zapotrzebowanie odbiorców. 

HACKED BY VIPER :)

background image

Badania operacyjne  

 

dr inż. W. Zalewski

 

 

25 

 

Twierdzenia dotyczące zadania transportowego 

 

T1. W każdym zbilansowanym zadaniu transportowym zbiór rozwiązań 

dopuszczalnych jest niepusty i ograniczony. 

Z powyższego wynika, że każde zbilansowane zadanie transportowe 

posiada skończone rozwiązanie optymalne. 

T2. Rząd macierzy A warunków ograniczających zadania 

transportowego jest równy m + n –1

Z powyższego wynika, że w rozwiązaniu optymalnym zadania 

transportowego co najwyżej m + n –1 zmiennych jest niezerowych. 

T3. Jeżeli wszystkie a

i

 i b

j

 w zadaniu transportowym są liczbami 

całkowitymi, to każde rozwiązanie bazowe (również optymalne) jest 

utworzone z liczb całkowitych. 

T4. Rozwiązanie dopuszczalne zadania transportowego jest 

rozwiązaniem bazowym wtedy i tylko wtedy, gdy odpowiadający mu 

graf jest grafem spójnym i bez cykli. 

T5.  Na to aby graf rozwiązania zadania transportowego był grafem 

spójnym i bez cykli potrzeba i wystarcza, żeby zawierał dokładnie  

m + n –1  wierzchołków. 

Badania operacyjne  

 

dr inż. W. Zalewski

 

 

26 

Metody wyznaczania rozwiązań wstępnych 

 
Metoda kąta północno-zachodniego 

 j 

  1    2  ... 

  m 

a

i

 

... 

x

11 

x

12 

... x

1m

 

x

21

   x

22

   ... 

x

2m

 

... ... ... ... 

x

11

   x

11

   ... 

x

11

 

a

1

 

a

2

 

... 

a

n

 

b

j

 

b

1

 

b

2

 ... b

m

 

 

 

{

}

1

1

11

b

,

a

min

x

=

 

{

}

1

p

j

1

p
i

ij

b

,

a

min

x

=

 

gdzie  

ij

1

p
i

p
i

x

a

a

=

 

 

ij

1

p

j

p

j

x

b

b

=

ponadto:  

i

0
i

a

a

=

   

 

j

0

j

b

b

=

 

 

Metoda minimalnego elementu macierzy kosztów 
 

Reguła wyboru numeru (k,l) zmiennej x

kl

 na zmienna bazową: 

( )

{

}

J

I

×

=

j

,i

:

c

min

c

ij

kl

 

gdzie I – zbiór numerów dostawców, 

 

J – zbiór numerów odbiorców. 

HACKED BY VIPER :)

background image

Badania operacyjne  

 

dr inż. W. Zalewski

 

 

27 

Problemy sprowadzalne do zagadnienia transportowego 

 

Zadanie transportowo-produkcyjne i transportowo -magazynowe 

 Danych 

jest 

n producentów pewnego jednorodnego produktu P

1

,  

P

2

, ..., P

n

. Każdy z nich ma określone zdolności produkcyjne a

1

, a

2

, ..., a

n

Odbiorcy, których jest m zgłaszają odpowiednio zapotrzebowanie b

1

,  

b

2

, ..., b

m

 takie, że  

=

=

m

1

j

j

n

1

i

i

b

a

 

 Znane 

są ponadto jednostkowe koszty produkcji określone dla 

poszczególnych producentów p

1

, p

2

, ..., p

n

 oraz tablica jednostkowych 

kosztów transportu [c

ij

]. 

 Należy wyznaczyć taki plan transportu i produkcji (transportu  

i wykorzystania mocy produkcyjnych poszczególnych producentów) aby 

łączny koszt był minimalny. 

 

 Powyższe zadanie transportowo-produkcyjne można sprowadzić do 

zadania transportowego przez: 

 

1) 

wprowadzenie fikcyjnego odbiorcy O

m+1

, który będzie 

reprezentować nie wykorzystane moce produkcyjne poszczególnych 

producentów i dla którego zapotrzebowanie określamy jako: 

=

=

+

=

m

1

j

j

n

1

i

i

1

m

b

a

b

 

 

2) 

skonstruowanie macierzy kosztów transportu i produkcji 

 

w następujący sposób: 

 

 

 

c

*

i m+1

 = 0 

 

 

 

c

*

ij

 = c

ij

 + p

i

,  

dla j = 1, 2, ..., m oraz i = 1, 2, ..., n

Badania operacyjne  

 

dr inż. W. Zalewski

 

 

28 

 

Uogólnione zadanie transportowe 

 

 Niech 

będzie dana sieć G = <S, U>, gdzie S jest zbiorem węzłów 

sieci, a U zbiorem połączeń między węzłami. W zbiorze S węzłów sieci 

wyróżniamy dwa rozłączne podzbiory: D – zbiór dostawców i O – zbiór 

odbiorców: D 

 S, O 

 S i D 

 O = 

 Dla 

każdego z s

i

 

 D określone są wielkości a

i

, które będziemy 

interpretować jako wielkość podaży, dla s

i

 

 O  –  wielkości b

j

odzwierciedlające popyt w punkcie S

j

, dla s

k

 

 S – {D 

 O} – wielkości 

p

k

, oznaczające przepustowość. Zbiór P = S – {D 

 O} jest zbiorem 

punktów pośrednich. 

 

Na zbiorze S określona jest pewna relacja R opisująca możliwe 

połączenia między punktami, a każde z połączeń scharakteryzowane jest 

przez pewną nieujemną liczbę k

ij

 oznaczającą przepustowość połączenia. 

 Relację R można opisać za pomocą funkcji wielowartościowych: 

Γ

+

(s

i

) = {s

j

: (s

i

,s

j

 U} – zbiór poprzedników węzła s

i

Γ

-

(s

i

) = {s

k

: (s

k

,s

i

 U} – zbiór następników węzła s

i

 Niech 

c

ij

 oznacza koszt (odległość, czas) przewozu jednostki towaru 

z punktu s

i

 do s

j

.  

 

Zadanie polega na wyznaczeniu takiego planu przewozu towaru  

z punktów należących do zbioru O do punktów ze zbioru D, aby 

zaspakajając zapotrzebowanie odbiorców nie przekroczyć możliwości 

dostawców, przepustowości połączeń oraz przepustowości punktów 

pośrednich a jednocześnie spełnić określone kryterium optymalności 

rozwiązania problemu. 

HACKED BY VIPER :)

background image

Badania operacyjne  

 

dr inż. W. Zalewski

 

 

29 

 Jeżeli przez x

ij

 oznaczymy wielkość przewozu towarów z punktu s

i

 

do s

j

, to dopuszczalne wartości x

ij

 muszą spełniać warunki: 

! dopuszczalnej przepustowości połączeń 

 

0

 x

ij

 

k

ij

  

(1) 

! ilości towaru wwiezionego i wywiezionego z węzła 

 

( )

( )

{

}

O

D

S

s

dla

x

x

i

s

s

ij

s

s

ki

i

j

i

k

=

+

Γ

Γ

 (2) 

! dopuszczalnej przepustowości węzłów 

 

( )

{

}

O

D

S

s

dla

p

x

i

s

s

i

ki

i

k

Γ

 (3) 

! nieprzekroczenia podaży poszczególnych dostawców 

 

( )

D

s

dla

a

x

i

s

s

i

ik

i

k

+

Γ

 (4) 

! zaspokojenia zapotrzebowania poszczególnych odbiorców 

 

( )

O

s

dla

b

x

j

s

s

j

kj

k

k

=

+

Γ

 (5) 

 

 

Dopuszczalne plany przewozów można ocenić za pomocą 

następujących przykładowych kryteriów: 

( )

min

c

x

U

s

,

s

ij

ij

j

i

 

( )

min

c

max

r

j

i

L

s

,

s

ij





 

 

HACKED BY VIPER :)