浅析投资规划中的运筹学专业：物流管理
学号：08074230
姓名：管海丽
2011年4月28日
浅析投资规划中的运筹学
摘要：管理运筹学是一门研究资源优化配置及其应用的科学，是一门横跨自然科学与社会科学两大领域的综合性交叉科学。运筹学课程以定量化为主的管理科学方法与信息技术相结合，寻求在现实中的满意决策方案。目前，管理运筹学在管理活动中应用的广度和深度令人吃惊，其作用越来越明显，地位也越发重要，不仅可以帮助管理者解决战术层次的问题来降低成本、提高利润，也可以帮助管理者解决战略性的问题，建立并保持长久的竞争优势。本文主要通过运筹学在投资问题中的具体应用，说明其存在的实际意义。
关键字：运筹学投资投资决策
投资是人类最伟大、最深刻、最广泛的运动，是人类发展的最基本运动。对于一个国家、一个地区，投资是提高国民经济技术水平，实现现代化的根本途径，是改善和提高人民物质文化生活水平的基本手段。投资不仅决定着当前经济的发展，更决定着未来经济的发展。对于一个企业，投资是扩大企业经营，提高盈利能力，增强企业实力的重要途径。对于个人，投资是获得健康、教育的保证，是谋求事业发展、发家致富、实现自身价值的唯一途径。如今，全世界都在谈论令人不可思议的“新经济”。它确实有一种魔力：一方面把传统的经济周期大大拉长了，另一方面却又让企业的景气寿命大大缩短，除非它们能够及时抓住每个市场潮流的转折点，与时俱进。对此，《商业周刊》无奈地感叹：“在‘新经济’时代，新公司会很快变老。”至于老公司，那就更无须多说了。不过，不管市场风云如何变幻无常，总有一些公司能够始终稳稳地站在潮头，青春常在。它们究竟采用了什么绝招呢？说起来其实很简单，即不断地进行投资：风险投资，收购。马克思有一句著名的论断认为“从商品到货币是惊险的一跃”，投资则是从资本—企业—产品—商品货币的更为惊险的“三级跳跃”。每一级“跳跃”中都充满了投资风险，投资一旦失误，将造成难以挽回的损失。
经过十多年得改革开放，中国已逐渐向市场经济过渡，但是，困扰中国经济发展的投资失误问题，并没有在根本上得到解决，据对“八五”期间建成的450多个大中型项目调查显示，投产即亏损的超过1／4，严重亏损的达到1／5.这是
一个触目惊心、难以想象，但又无法回避的现实：社会的财富、人民的血汗有相当大一部分被投资失误这个“黑洞”吞噬了。中国经济如此，世界经济也同样如此：投资失误，人类财富的最大黑洞！
再者，据中国证券报报道，上市公司资金闲置触目惊心，平均每个公司闲置3亿元，最多的闲置38亿元。换句话说，这些上市公司在上市前向证监委和投资者编的增资扩股“好故事”，相当一部分要么是虚构的无法实施，要么是不可行的，不敢实施。
大量投资项目失误原因何在？大量资金找不到好项目的原因何在？这里，有投资体制上的严重缺陷，有投资执行者—企业家的资质问题，还有投资决策科学的落后——投资科学理论的研究远远落后于飞速发展的投资实践。理论的落后，不仅不能对投资实践中的许多问题做出科学的解释和有力的指导，而且成为许多投资决策失误的原因。而在投资理论中，最为落后的则是关于投资项目策划运作理论的研究。
运筹学是一门定量优化的决策科学，它广泛应用现有的科学技术知识和数学方法，利用数学、管理科学、计算机科学技术等研究事物的数量化规律，使得有限的人、财、物、时、空、信息等资源得到合理充分合理的利用，解决实际中提出的专门问题、为决策者选择最优决策提供定量依据。
下面就让我们来了解一个运筹学在投资决策中的具体应用：
一、具体问题
某部门现有资金200万元，今后五年内考虑给以下的项目投资，已知项目A：从第一年到第五年每年年初都可以投资，当年年底能收回本利110%；项目B：从第一年到第四年每年年初都可以投资，次年年底能收回本利125%，但每年最大投资额不能超过30万；项目C：从第三年初需要投资，到第五年年底能收回本利140%。但每年最大投资额不能超过80万；项目D：从第二年初需要投资，到第五年年底能收回本利155%。但每年最大投资额不能超过100万。根据每万元每次投资的风险指数如表1所示。应如何确定这些项目的每年投资额，使得第五年年底拥有资金的本利最大？
表1投资风险指数表
二、分析建模
1、确定变量，这是一个连续投资的问题，设X ij(i=1,2,3,4,5；j=A,B,C,D)表示第i年年初投资于第j项目的金额（万元），根据条件，将变量列于表2中。
表2 投资问题变量表
2、约束条件，因为项目A每年都可以投资，并且当年年底能收回本利，所以该部门每年都应该把资金投出去，不应该留有呆滞资金，因此
第一年：该部门年初有200万元，即X1A + X1B =200。
第二年：因项目B的投资要到第二年年底才能收回，所以该部门在第二年年初拥有的资金仅为项目A在第一年投资额所收回的本息110%X1A，故有
X2A + X2B + X2D =1.1X1A
第三年：第三年年初的投资额是从项目A第二年投资和项目B第一年投资所收回的本息总合，即1.1X2A + 1.25X1B，因此有
X3A + X3B + X3C =1.1X2A + 1.25X1B
第四年：X4A + X4B =1.1X3A + 1.25X2B
第五年：X5A =1.1X4A + 1.2 X3B
3、目标函数，要求在第五年年底该部门拥有的资金额最大，即
max z=1.1X5A + 1.25X4B + 1.40X3C + 1.55X2D
数学模型为
max z=1.1X5A + 1.25X4B + 1.40X3C + 1.55X2D
三、模型求解
1、用QM软件求解得
X5A =33.5，X4B =30，X3C =80，X2D =100
X1A =170，X1B =30，X2A =57，X2B =30
X3A =0，X3B =20.2，X4A =7.5，z =341.35
2、用Excel求解如下
（1）在表格中输入所需数据及其关系如表3所示
表3 模型数据及其关系表
注：黄色的方格中在运算后显示的是最优解的值，而上表中的数值是在各变量都处于初始值时的结果。（2）通过计算机求解得出以下结果
Microsoft Excel 11.0 运算结果报告
工作表 [规划求解.xls]Sheet1
报告的建立: 2011-4-28 17:45:40
①目标单元格(最大值)
单元格名字初值终值
$N$6 0 341.35
②可变单元格
单元格名字初值终值
$C$6 x5A 0 33.5
$D$6 x4B 0 30
$E$6 x3C 0 80
$F$6 x2D 0 100
$G$6 x1A 0 170
$H$6 x1B 0 30
$I$6 x2A 0 63
$J$6 x2B 0 24
$K$6 x3A 0 0
$L$6 x3B 0 26.8
$M$6 x4A 0 0
③约束
单元格名字单元格值公式状态型数值$N$7 约束条件1 200 $N$7=$P$7 未到限制值0 $N$8 约束条件2 187 $N$8=$P$8 未到限制值0 $N$9 约束条件3 106.8 $N$9=$P$9 未到限制值0
$N$10 约束条件4 30 $N$10=$P$10 未到限制值0
$N$11 约束条件5 33.5 $N$11=$P$11 未到限制值0
$N$12 约束条件6 80 $N$12<=$P$12 到达限制值0
$N$13 约束条件7 100 $N$13<=$P$13 到达限制值0
$N$14 约束条件8 30 $N$14<=$P$14 到达限制值0
$N$15 约束条件9 30 $N$15<=$P$15 到达限制值0
$N$16 约束条件10 24 $N$16<=$P$16 未到限制值 6
$N$17 约束条件11 26.8 $N$17<=$P$17 未到限制值 3.2 $C$6 x5A 33.5 $C$6>=0 未到限制值33.5 $D$6 x4B 30 $D$6>=0 未到限制值30 $E$6 x3C 80 $E$6>=0 未到限制值80 $F$6 x2D 100 $F$6>=0 未到限制值100 $M$6 x4A 0 $M$6>=0 到达限制值0 $G$6 x1A 170 $G$6>=0 未到限制值170 $H$6 x1B 30 $H$6>=0 未到限制值30 $I$6 x2A 63 $I$6>=0 未到限制值63 $J$6 x2B 24 $J$6>=0 未到限制值24 $K$6 x3A 0 $K$6>=0 到达限制值0 $L$6 x3B 26.8 $L$6>=0 未到限制值26.8
四、结论分析
通过不同的求解方法，我们得到的最大值都是z=341.35，而且目标函数中的决策变量所得结果也相同，分别是X5A =33.5，X4B =30，X3C =80，X2D =100。当然其他变量的值也有些许不同，但并不影响最终目标，这可能是由于不同求解软件存在的误差造成的。
总结：
用运筹学的思想贯穿投资决策的始终，对各种投资决策方案进行科学评估，能使投资决策者做出更科学的决策，更有效合理地利用资金。简而言之，作为投资决策者，把握并运用好运筹学的理念定会取得“运筹帷幄之中，决胜千里之外”的功效。
参考文献：
【1】茹少峰，申卯兴；《管理运筹学》；清华大学出版社，2008
【2】曹敬东；《管理科学之运筹学在企业中的应用初探》；科技资讯，2007 【3】高德敏；《投资运筹》；中国国际广播出版社，2004
7.3某厂每月生产某种产品最多600件，当月生产的产品若未销出，就需贮存（刚入库的产品下月不付存储费）月初就已存储的产品需支付存储费，每100件每月1000元。已知每100件产品的生产费为5千元，在进行生产的月份工厂支出经营费4千元，市场需求如表7-19所示，假定1月初及4月底库存量为零，试问每月应生产多少产品，才能在满足需求条件下， 解： 设阶段变量：k=1,2,3 状态变量：k x 第k 个月初的库存量 决策变量：k d 第k 个月的生产量 状态转移方程：1k k k k x x r d 阶段指标：(,)k k k k v x d c d 由于在4月末，仓库存量为0，所以对于k=4阶段来说有两种决策： 5+4=9 40x 4()f x = 1 41x 对K=3 334()54()f x x f x K=2
解得：第一个月生产500份，第二个月生产600份，第三个月生产0份，第四个月生产0份。 7.4某公司有资金4万元，可向A ，B ，C 三个项目投资，已知各项目不同投资额的相应效益值如表7-20所示，问如何分配资金可使总效益最大。 表 7-20 解： 设阶段变量k ，{ }4,3,2,1∈k ，每一个项目表示一个阶段;
状态变量S k，表示可用于第k阶段及其以后阶段的投资金额； 决策变量Ｕk，表示在第k阶段状态为S k下决定投资的投资额； 决策允许集合：0≤Ｕk≤S k 状态转移方程：S k+1=S k-Ｕk; 阶段指标函数：V k(S kＵk)； 最优指标函数：f k(S k)=max{ V k(S kＵk)+ f k+1(S k+1)} 终端条件：f4(x4)=0； K=4, f4(x4)=0 k=3, 0≤Ｕ3≤S3 k=2, 0≤Ｕ2≤S2 k=1, 0≤Ｕ1≤S1 所以根据以上计算，可以得到获得总效益最大的资金分配方案为（1，2，1）.
第七章 目标规划 §1 目标规划的提出 线性规划问题是讨论一个给定的线性目标函数在一组线性约束条件下的最大值或最小 值问题。对于一个实际问题，管理科学者根据管理层决策目标的要求，首先确定一个目标函数以衡量不同决策的优劣，且根据实际问题中的资源、资金和环境等因素对决策的限制提出相应的约束条件以建立线性规划模型；然后用计算机软件求出最优方案并作灵敏度分析以供管理层决策之用。而在一些问题中，决策目标往往不只一个，且模型中有可能存在一些互相矛盾的约束条件的情况，用已有的线性规划的理论和方法无法解决这些问题。因此，1961年美国学者查恩斯（A.Charnes ）和库柏（W.W.Coopor ）提出了目标规划的概念与数学模型，以解决经济管理中的多目标决策问题。 我们将通过几个例子来说明在实际应用中线性规划存在一系列的局限性。 例1 某厂生产A 、B 两种产品每件所需的劳动力分别为4个人工和6个人工，所需设备的单位台时均为1。已知该厂有10个单位机器台时提供制造这两种产品，并且至少能提供70个人工。又，A 、B 产品的利润，每件分别为300元和500元。试问：该厂各应生产多少件A 、B 产品，才能使其利润值最大？ 解 设该厂能生产A 、B 产品的数量分别为12,x x 件，则有 12 1212max 30050010 ..46700, 1,2.j z x x x x s t x x x j =+?+≤? +≥??≥=? 图解法求解如下： 由上图可得，满足约束条件的可行解集为?，即机时约束和人工约束之间产生矛盾，因而该问题无解。但在实际中，该厂要增加利润，不可能不生产A 、B 两种产品，而由线性规划模型无法为其找到一个合适的方案。 例2 某厂为进行生产需采购A 、B 两种原材料，单价分别为70元/公斤和50元/公斤。现要求购买资金不超过5000元，总购买量不少于80公斤，而A 原材料不少于20公斤。问如
习题四 4.1 分别用图解法和单纯形法求解下述目标规划问题 （1） min z ＝p 1（+1d ＋+2d ）＋p 2-3d st. －x 1＋ x 2＋ d －1－ d ＋ 1＝1 －0.5x 1＋ x 2＋ d － 2－d ＋ 2＝2 3x 1＋3x 2＋ d －3－ d ＋3＝50 x 1，x 2≥0；d －i ，d ＋i ≥0（i =1，2，3） （2） min z ＝p 1（2+1d ＋3+2d ）＋p 2-3d ＋p 3+4d st. x 1＋ x 2＋d －1－d ＋ 1 ＝10 x 1 ＋d －2－d ＋2 ＝4 5x 1＋3x 2＋d －3－d ＋3 ＝56 x 1＋ x 2＋d －4－d ＋4 ＝12 x 1，x 2≥0；d －i ，d ＋i ≥0（i =1， (4) 4.2 考虑下述目标规划问题 min z ＝p 1（d ＋1＋d ＋2）＋2p 2d －4＋p 2d －3＋p 3d －1 st. x 1 ＋d －1－d ＋1＝20 x 2＋d －2－d ＋2＝35 －5x 1＋3x 2＋d － 3－d ＋ 3＝220 x 1－x 2＋d －4－d ＋4＝60 x 1，x 2≥0；d －i ，d ＋i ≥0（i =1， (4) （1）求满意解； （2）当第二个约束右端项由35改为75时，求解的变化； （3）若增加一个新的目标约束：－4x 1＋x 2＋d －5－d ＋5＝8，该目标要求尽量达 到目标值，并列为第一优先级考虑，求解的变化； （4）若增加一个新的变量x 3，其系数列向量为（0，1，1，－1）T ，则满意解如何变化？ 4.3 一个小型的无线电广播台考虑如何最好地来安排音乐、新闻和商业节目时间。依据法律，该台每天允许广播12小时，其中商业节目用以赢利，每小时可收入250美元，新闻节目每小时需支出40美元，音乐节目每播一小时费用为17.50美元。法律规定，正常情况下商业节目只能占广播时间的20％，每小时至少安排5分钟新闻节目。问每天的广播节目该如何安排？优先级如下： P 1：满足法律规定要求； P 2：每天的纯收入最大。 试建立该问题的目标规划模型。
实验二用MATLAB解决动态规划问题 问题:有一部货车每天沿着公路给四个售货店卸下6箱货物,如果各零售店出售该货物所得利润如下表所示,试求在各零售店卸下几箱货物,能使获得总利润最 解: 1)将问题按售货店分为四个阶段 2)设s k表示为分配给第k个售货店到第n个工厂的货物数, x k设为决策变量,表示为分配给第k个售货店的货物数, 状态转移方程为s k＋1＝s k－x k。 P k(x k)表示为x k箱货物分到第k个售货店所得的盈利值。 f k(s k)表示为s k箱货物分配给第k个售货店到第n个售货店的最大盈利值。 3)递推关系式: f k(s k)＝max[ P k(x k)+ f k+1(s k－x k) ] k=4,3,2,1 边界条件:f5(s5)＝0 4)从最后一个阶段开始向前逆推计算。 第四阶段: 设将s4箱货物(s4＝0,1,2,3,4,5,6)全部分配给4售货店时,最大盈利值为: f4(s4)＝max[P4(x4)] 其中x4＝s4＝0,1,2,3,4,5,6 x4*表示使得f4(s4)为最大值时的最优决策。 第三阶段:
设将s3箱货物(s3＝0,1,2,3,4,5,6)分配给3售货店与4售货店时,对每一个s3值,都有一种最优分配方案,使得最大盈利值为:f3(s3)＝max[ P3(x3)+ f4(s3－x3) ] ,x3＝ 第二阶段: 设将s2箱货物(s2＝0,1,2,3,4,5,6)分配给2售货店、3售货店与4售货店时,则最大盈利值为:f2(s2)＝max[ P2(x2)+ f3(s2－x2) ] 第一阶段: 设将s2箱货物(s1＝0,1,2,3,4,5,6)分配给1售货店、2售货店、3售货店与4售货店时,则最大盈利值为:f1(s1)＝max[ P1(x1)+ f2(s1－x1) ] 按计算表格的顺序反推,可知最优分配方案有6个: 1） x1*＝1,x2*＝1,x3*=3,x4*=1。 2） x1*＝1,x2*＝2,x3*=2,x4*=1。 3） x1*＝1,x2*＝3,x3*=1,x4*=1。
习题七7.1计算如图所示的从A 到E 的最短路线及其长度（单位：km ）： （1） 用逆推解法；2用标号法。 7.2 用动态规划方法求解下列问题 （1） max z ＝x 12x 2 x 33 x 1＋x 2＋x 3 ≤6 x j ≥0 （j ＝1,2,3） （2）min z ＝ 3x 12＋4x 22 ＋x 32 x 1x 2 x 3 ≥ 9 x j ≥0 （j ＝1,2,3） 7.3 利用动态规划方法证明平均值不等式： n n n x x x n x x x 12121)()( ≥+++ 设x i ≥0，i ＝1，2，…，n 。 7.4 考虑一个有m 个产地和n 个销地的运输问题。设a i （i ＝1，2，…，m ）为产地i 可发运的物资数，b j （j ＝1，2，…，n ）为销地j 所需要的物资数。又从产地i 到销地j 发运x ij 单位物资所需的费用为h ij （x ij ），试将此问题建立动态规划的模型。 7.5 某公司在今后三年的每一年的开头将资金投入A 或B 项工程，年末的回收及其概率如下表所示。每年至多做一项投资，每次只能投入1000万元。求出三年后所拥有的期望金额达到最大的投资方案。 投 资 回 收 概 率 A 0 0.4 2000 0.6 B 1000 0.9 2000 0.1 7.6 某公司有三个工厂，它们都可以考虑改造扩建。每个工厂都有若干种方案可供选择，各种方案的投资及所能取得的收益如下表所示(单位：千万元)。现公司有资金5千万元，问应如何分配投资使公司的总收益最大?
7.7 某厂准备连续3个月生产A种产品，每月初开始生产。A的生产成本费用为x2，其中x是A产品当月的生产数量。仓库存货成本费是每月每单位为1元。估计3个月的需求量分别为d1＝100，d2＝110，d3＝120。现设开始时第一个月月初存货s0＝0，第三个月的月末存货s3＝0。试问：每月的生产数量应是多少才使总的生产和存货费用为最小。 7.8 设有一辆载重卡车，现有4种货物均可用此车运输。已知这4种货物的重量、容积及价值关系如下表所示。 货物代号重量（吨）容积（立方米）价值（千元） 1 2 2 3 2 3 2 4 3 4 2 5 4 5 3 6 若该卡车的最大载重为15吨，最大允许装载容积为10立方米，在许可的条件下，每车装载每一种货物的件数不限。问应如何搭配这四种货物，才能使每车装载货物的价值最大。 7.9 某警卫部门有12支巡逻队负责4个仓库的巡逻。按规定对每个仓库可分别派2－4支队伍巡逻。由于所派队伍数量上的差别，各仓库一年内预期发生事故的次数如下表所示。试应用动态规划的方法确定派往各仓库的巡逻队数，使预期事故的总次数为最少。 巡逻队数预期事故次数仓库 1 2 3 4 2 18 38 14 34 3 16 36 12 31 4 12 30 11 25 7.10 （生产计划问题）根据合同，某厂明年每个季度末应向销售公司提供产品，有关信息见下表。若产品过多，季末有积压，则一个季度每积压一吨产品需支付存贮费0.2万元。现需找出明年的最优生产方案，使该厂能在完成合同的情况下使全年的生产费用最低。 季度j生产能力a j（吨）生产成本d j（万元/吨）需求量b j（吨） 1 30 15.6 20 2 40 14.0 25 3 25 15.3 30 4 10 14.8 15 （1）请建立此问题的线性规划模型。（提示：设第j季度工厂生产产品x j吨，第j季度初存贮的产品为y j吨，显然y1＝0）（2）请建立此问题的动态规划模型。（均不用求解）
页脚内容1 第七章 目标规划 §1 目标规划的提出 线性规划问题是讨论一个给定的线性目标函数在一组线性约束条件下的最大值或最小值问题。对于一个实际问题，管理科学者根据管理层决策目标的要求，首先确定一个目标函数以衡量不同决策的优劣，且根据实际问题中的资源、资金和环境等因素对决策的限制提出相应的约束条件以建立线性规划模型；然后用计算机软件求出最优方案并作灵敏度分析以供管理层决策之用。而在一些问题中，决策目标往往不只一个，且模型中有可能存在一些互相矛盾的约束条件的情况，用已有的线性规划的理论和方法无法解决这些问题。因此，1961年美国学者查恩斯（A.Charnes ）和库柏（W.W.Coopor ）提出了目标规划的概念与数学模型，以解决经济管理中的多目标决策问题。 我们将通过几个例子来说明在实际应用中线性规划存在一系列的局限性。 例1 某厂生产A 、B 两种产品每件所需的劳动力分别为4个人工和6个人工，所需设备的单位台时均为1。已知该厂有10个单位机器台时提供制造这两种产品，并且至少能提供70个人工。又，A 、B 产品的利润，每件分别为300元和500元。试问：该厂各应生产多少件A 、B 产品，才能使其利润值最大？ 解 设该厂能生产A 、B 产品的数量分别为12,x x 件，则有 12 1212max 30050010..4670 0, 1,2.j z x x x x s t x x x j =+?+≤?+≥??≥=? 图解法求解如下：
页脚内容2 由上图可得，满足约束条件的可行解集为?，即机时约束和人工约束之间产生矛盾，因而该问题无解。但在实际中，该厂要增加利润，不可能不生产A 、B 两种产品，而由线性规划模型无法为其找到一个合适的方案。 例2 某厂为进行生产需采购A 、B 两种原材料，单价分别为70元/公斤和50元/公斤。现要求购买资金不超过5000元，总购买量不少于80公斤，而A 原材料不少于20公斤。问如何确定最好的采购方案（即花掉的资金最少，购买的总量最大）？ 解 这是一个含有两个目标的数学规划问题。设12,x x 分别为购买两种原材料的公斤数，()112,f x x 为花掉的资金，()212,f x x 为购买的总量。建立该问题的数学模型形式如下： ()()11212 21212 1212 112 min ,7050 max , 70505000 80.. 20 ,0 f x x x x f x x x x x x x x s t x x x =+=++≤??+≥??≥??≥?
某厂每月生产某种产品最多600件，当月生产的产品若未销出，就需贮存（刚入库的产品下月不付存储费）月初就已存储的产品需支付存储费，每100件每月1000元。已知每100件产品的生产费为5千元，在进行生产的月份工厂支出经营费4千元，市场需求如表7-19所示，假定1月初及4月底库存量为零，试问每月应生产多少产品，才能在满足需求条件下， 解： 设阶段变量：k=1,2,3 状态变量：k x 第k 个月初的库存量 决策变量：k d 第k 个月的生产量 状态转移方程：1 k k k k x x r d 阶段指标：(,)k k k k v x d c d 由于在4月末，仓库存量为0，所以对于k=4阶段来说有两种决策： 5+4=9 40x 4()f x = 1 41x 对K=3 334()54()f x x f x K=2
K=1时 d 5 解得：第一个月生产500份，第二个月生产600份，第三个月生产0份，第四个月生产0份。 某公司有资金4万元，可向A ，B ，C 三个项目投资，已知各项目不同投资额的相应效益值如表7-20所示，问如何分配资金可使总效益最大。 表 7-20
解： 设阶段变量k ，{ }4,3,2,1∈k ，每一个项目表示一个阶段; 状态变量S k ，表示可用于第k 阶段及其以后阶段的投资金额； 决策变量Ｕk ，表示在第k 阶段状态为S k 下决定投资的投资额； 决策允许集合：0≤Ｕk ≤S k 状态转移方程：S k+1=S k -Ｕk ; 阶段指标函数：V k (S k Ｕk )； 最优指标函数：f k (S k )=max{ V k (S k Ｕk )+ f k+1(S k+1)} 终端条件：f 4(x 4)=0； K=4, f 4(x 4)=0 k=3, 0≤Ｕ3≤S 3 k=2, 0≤Ｕ2≤S 2 k=1, 0≤Ｕ1≤S 1
１８９ 习题七7.1计算如图所示的从A 到E 的最短路线及其长度（单位：km ）： （1） 用逆推解法；2用标号法。 7.2 用动态规划方法求解下列问题 （1） max z ＝x 12x 2 x 33 x 1＋x 2＋x 3 ≤6 x j ≥0 （j ＝1,2,3） （2）min z ＝ 3x 12＋4x 22 ＋x 32 x 1x 2 x 3 ≥ 9 x j ≥0 （j ＝1,2,3） 7.3 利用动态规划方法证明平均值不等式： n n n x x x n x x x 12121)()( ≥+++ 设x i ≥0，i ＝1，2，…，n 。 7.4 考虑一个有m 个产地和n 个销地的运输问题。设a i （i ＝1，2，…，m ）为产地i 可发运的物资数，b j （j ＝1，2，…，n ）为销地j 所需要的物资数。又从产地i 到销地j 发运x ij 单位物资所需的费用为h ij （x ij ），试将此问题建立动态规划的模型。 7.5 某公司在今后三年的每一年的开头将资金投入A 或B 项工程，年末的回收及其概率如下表所示。每年至多做一项投资，每次只能投入1000万元。求出三年后所拥有的期望金额达到最大的投资方案。 投 资 回 收 概 率 A 0 0.4 2000 0.6 B 1000 0.9 2000 0.1 7.6 某公司有三个工厂，它们都可以考虑改造扩建。每个工厂都有若干种方案可供选择，各种方案的投资及所能取得的收益如下表所示(单位：千万元)。现公司有资金5千万元，问应如何分配投资使公司的总收益最大?
7.7 某厂准备连续3个月生产A种产品，每月初开始生产。A的生产成本费用为x2，其中x是A产品当月的生产数量。仓库存货成本费是每月每单位为1元。估计3个月的需求量分别为d1＝100，d2＝110，d3＝120。现设开始时第一个月月初存货s0＝0，第三个月的月末存货s3＝0。试问：每月的生产数量应是多少才使总的生产和存货费用为最小。 7.8 设有一辆载重卡车，现有4种货物均可用此车运输。已知这4种货物的重量、容积及价值关系如下表所示。 货物代号重量（吨）容积（立方米）价值（千元） 1 2 2 3 2 3 2 4 3 4 2 5 4 5 3 6 若该卡车的最大载重为15吨，最大允许装载容积为10立方米，在许可的条件下，每车装载每一种货物的件数不限。问应如何搭配这四种货物，才能使每车装载货物的价值最大。 7.9 某警卫部门有12支巡逻队负责4个仓库的巡逻。按规定对每个仓库可分别派2－4支队伍巡逻。由于所派队伍数量上的差别，各仓库一年内预期发生事故的次数如下表所示。试应用动态规划的方法确定派往各仓库的巡逻队数，使预期事故的总次数为最少。 巡逻队数预期事故次数仓库 1 2 3 4 2 18 38 14 34 3 16 36 12 31 4 12 30 11 25 7.10 （生产计划问题）根据合同，某厂明年每个季度末应向销售公司提供产品，有关信息见下表。若产品过多，季末有积压，则一个季度每积压一吨产品需支付存贮费0.2万元。现需找出明年的最优生产方案，使该厂能在完成合同的情况下使全年的生产费用最低。 季度j生产能力a j（吨）生产成本d j（万元/吨）需求量b j（吨） 1 30 15.6 20 2 40 14.0 25 3 25 15.3 30 4 10 14.8 15 （1）请建立此问题的线性规划模型。（提示：设第j季度工厂生产产品x j吨，第j季度初存贮的产品为y j吨，显然y1＝0）（2）请建立此问题的动态规划模型。（均不用求解） １９０
习题四 4.1 分别用图解法和单纯形法求解下述目标规划问题 （1）min z ＝p1（＋）＋p2 st. －x1＋ x2＋ d－1－ d＋1＝1 －0.5x1＋ x2＋ d－2－d＋2＝2 3x1＋3x2＋ d－3－ d＋3＝50 x1，x2≥0；d－i，d＋i≥0（i =1，2，3） （2） min z ＝p1（2＋3）＋p2＋p3 st. x1＋ x2＋d－1－d＋1 ＝10 x1 ＋d－2－d＋2 ＝4 5x1＋3x2＋d－3－d＋3 ＝56 x1＋ x2＋d－4－d＋4 ＝12 x1，x2≥0；d－i，d＋i ≥0（i =1， (4) 4.2 考虑下述目标规划问题 min z ＝p1（d＋1＋d＋2）＋2p2d－4＋p2d－3＋p3d－1 st. x1 ＋d－1－d＋1＝20 x2＋d－2－d＋2＝35 －5x1＋3x2＋d－3－d＋3＝220 x1－x2＋d－4－d＋4＝60 x1，x2≥0；d－i，d＋i ≥0（i =1， (4) （1）求满意解； （2）当第二个约束右端项由35改为75时，求解的变化；
（3）若增加一个新的目标约束：－4x1＋x2＋d－5－d＋5＝8，该目标要求尽量达到目标值，并列为第一优先级考虑，求解的变化； （4）若增加一个新的变量x3，其系数列向量为（0，1，1，－1）T，则满意解如何变化？ 4.3 一个小型的无线电广播台考虑如何最好地来安排音乐、新闻和商业节目时间。依据法律，该台每天允许广播12小时，其中商业节目用以赢利，每小时可收入250美元，新闻节目每小时需支出40美元，音乐节目每播一小时费用为17.50美元。法律规定，正常情况下商业节目只能占广播时间的20％，每小时至少安排5分钟新闻节目。问每天的广播节目该如何安排？优先级如下： P1：满足法律规定要求； P2：每天的纯收入最大。 试建立该问题的目标规划模型。 4.4 某企业生产两种产品，产品Ⅰ售出后每件可获利10元，产品Ⅱ售出后每件可获利8元。生产每件产品Ⅰ需3小时的装配时间，每件产品Ⅱ需2小时装配时间。可用的装配时间共计为每周120小时，但允许加班。在加班时间内生产两种产品时，每件的获利分别降低1元。加班时间限定每周不超过40小时，企业希望总获利最大。试凭自己的经验确定优先结构，并建立该问题的目标规划模型。 4.5 某厂生产A、B两种型号的微型计算机产品。每种型号的微型计算机均需要经过两道工序I、II。已知每台微型计算机所需要的加工时间、销售利润及工厂每周最大加工能力的数据如下： A B每周最大加工能力 I 4 6 150 II 3 2 70 利润（元/台）300 450 工厂经营目标的期望值及优先级如下： P1：每周总利润不得低于10000元；
习题 6-1. 考虑下面的网络图，箭头上的数字代表相连两个节点之间的距离。 （1）用动态规划找出从节点1到节点10的最短路。 （2）从节点4到节点10的最短路呢？ 6-2. 从北京到上海的包机的剩余装载能力为2000kg ，某一运输公司现有4种货物需要从北京运输到上海。每种货物的单位、单位重量和单位运输费用如下表所示。 （1）用动态规划找出包机应该运输的每种货物的单位数。 （2）假设包机同意装载另一批货物，剩余装载能力降为1800kg ，计算结果会怎样变化？ 6-3. 假定有一个3阶段的过程，每一阶段的产量是需要做出决策的函数。使用数学符号，问题表述如下： Max ()()()332211d r d r d r ++ s.t. 1000321≤++d d d 每个阶段的决策变量和相应的返回值如下所示：
6-4. 某制造公司为一家汽车工厂提供发动机的部件，以下是3个月的生产计划的数据。 量是10单位，并且生产批量是10的倍数（例如，10,20或者30单位）。 6-5. 某物流公司雇佣了8名新员工，现决定如何把他们分配到4项作业上。公司给出了以下每项作业分配不同的作业人员的估计利润表。 (1) 用动态规划决定每项作业应该分配的新员工数目。 (2) 如果公司只雇佣了6名新员工，应该把这些员工分配给哪些作业？ 6-6. 一个锯木厂采购了一批20ft 长的原木，想要把这些原木切成更短的原木，然后把切后的小原木卖给制造公司。制造公司已经订购了一批4种尺寸的原木：l 1=3ft ，l 2=7ft ，l 3=11ft ，l 4=16ft 。锯木厂现在有2000个长度为20ft 的原木的库存，并希望有选择地裁截原木以最大化利润。假定锯木厂的订单是无限的，唯一的问题就是确定把现有原木裁成的类型以最大化利润。原木的利润如下表所示： 任何裁截类型的长度限制如下： 201173321≤++d d d 其中，i d 是长度为i l 的类型的裁截数目，4,3,2,1=i . （1）为这个问题建立动态规划模型，并使用模型解决问题。你需要设立哪些变量？状态变量有哪些？ （2）简要介绍如果总的长度l 被截成l 1，l 2，……l N 这样N 中长度的话，如果扩展现有模型以找到最优解？ 6-7. 一家港口公司建立了良好的管理训练计划，希望每一个员工完成一个4阶段的作业。但是在训练计划的每个阶段，员工都会被分配一系列艰难的作业。以下是训练计划的每个阶段员工可能被分派的作业和任务估计完成时间。 次级阶段的作业取决于其先前的作业。例如，在阶段1接受作业A 的员工在阶段2只能接受作业F 或者作业G ——即每一项作业都存在优先关系。
盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人。 第七章目标规划 §1 目标规划的提出 线性规划问题是讨论一个给定的线性目标函数在一组线性约束条件下的最大值或最小值问题。对于一个实际问题，管理科学者根据管理层决策目标的要求，首先确定一个目标函数以衡量不同决策的优劣，且根据实际问题中的资源、资金和环境等因素对决策的限制提出相应的约束条件以建立线性规划模型；然后用计算机软件求出最优方案并作灵敏度分析以供管理层决策之用。而在一些问题中，决策目标往往不只一个，且模型中有可能存在一些互相矛盾的约束条件的情况，用已有的线性规划的理论和方法无法解决这些问题。因此，1961年美国学者查恩斯（A.Charnes）和库柏（W.W.Coopor）提出了目标规划的概念与数学模型，以解决经济管理中的多目标决策问题。 我们将通过几个例子来说明在实际应用中线性规划存在一系列的局限性。 例1某厂生产A、B两种产品每件所需的劳动力分别为4个人工和6个人工，所需设备的单位台时均为1。已知该厂有10个单位机器台时提供制造这两种产品，并且至少能提供70个人工。又，A、B产品的利润，每件分别为300元和500元。试问：该厂各应生产多少件A、B产品，才能使其利润值最大？ 解设该厂能生产A、B产品的数量分别为 ,x x件，则有 12
12 12 12 max300500 10 ..4670 0,1,2. j z x x x x s t x x x j =+ ?+≤ ? +≥ ? ?≥= ? 图解法求解如下： 由上图可得，满足约束条件的可行解集为?，即机时约束和人工约束之间产生矛盾，因而该问题无解。但在实际中，该厂要增加利润，不可能不生产A、B两种产品，而由线性规划模型无法为其找到一个合适的方案。 例2某厂为进行生产需采购A、B两种原材料，单价分别为70元/公斤和50元/公斤。现要求购买资金不超过5000元，总购买量不少于80公斤，而A原材料不少于20公斤。问如何确定最好的采购方案（即花掉的资金最少，购买的总量最大）？ 解这是一个含有两个目标的数学规划问题。设 12 ,x x分别为购买两种 原材料的公斤数，() 112 , f x x为花掉的资金，() 212 , f x x为购买的总量。建立该问题的数学模型形式如下：