运筹学课程设计报告

《运筹学》课程设计报告姓名：班级：学号：一、问题描述1、机型指派问题机型指派优化设计是航空公司制定航班计划的重要内容，它要求在满足航班频率和时刻安排以及各机型飞机总数约束的条件下，将各机型飞机指派给相应的航班，使运行成本最小化。

本课程设计要求建立机型指派问题的数学模型，应用优化软件Lindo/Lingo进行建模求解，给出决策建议，包括各机型执行的航班子集和相应的运行成本。

2、问题描述已知某航空公司航班频率和时刻安排如《运筹学课程设计指导书》中表1所示，航班需求数据和运输距离如表2所示，其中，OrignA/P表示起飞机场，Dep.T.表示起飞时间，Dest.A/P表示目标机场，Dist表示轮挡距离，Demand表示航班需求量，Std Dev.表示需求的标准差。

该航空公司的机队有两种机型：9架B737-800，座位数162；6架B757-200，座位数200。

飞八个机场：A,B,I,J,L,M,O,S。

B737-800的CASM(座英里成本)是0.34元，B757-200是0.36元。

两种机型的 RASM（座英里收益）都是 1.2元。

以成本最小为目标进行机型指派，在成本方面不仅考虑运行成本，还必须考虑旅客溢出成本，否则将偏向于选取小飞机，使航空公司损失许多旅客。

旅客溢出成本是指旅客需求大于航班可提供座位数时，旅客流失到其他航空公司造成的损失。

旅客需求服从N(μ,σ)的正态分布。

如果机票推销工作做得好，溢出旅客并不全部损失，有部分溢出旅客将该成本航空公司其他航班，这种现象叫做“再获得”（Recapture）。

设有15%的溢出旅客被再获得。

将飞机指派到航班上去，并使飞机总成本最小。

二、分析建模1．确定决策变量经过对问题描述的分析得出，要解决飞机机型指派问题，我设定了两类变量：（1）针对各条航线的机型，令B737-800和B757-200分别为机型1和机型2，设变量Xi,j.其中101≤i≤142,j=1或2。

关于生产计划的线性规划模型摘 要本文利用问题中的数据信息，建立了线性规划模型，并运用LINGO 软件求解，得出了让工厂赢利最大的生产计划，并讨论了增加设备、投产新产品、改进产品工艺等各种情况对生产计划的影响。

对于问题（1）：按照题目给出的数据，可以得到一个每月生产赢利最大为目标的线性规划模型。

然后利用LINGO 软件求解出模型的全局最优解，最优值为134.5，最优解为52424321===x x x ，，。

即每月安排生产24件产品Ⅰ，24件产品Ⅱ，5件产品Ⅲ，能使工厂获得最大赢利为134.5千元。

对于问题（2）：因为设备B 每台时的租金为0.3千元，高于它的对偶价格，所以得出结论：借用设备B 是不合算的。

我们又建立了线性规划模型来验证结论。

模型计算结果显示借用设备B ，工厂最大赢利为127千元，比原生产计划下的赢利134.5千元少，证明了借用设备B 确实是不合算的。

对于问题（3）：为了更好的讨论新产品Ⅳ、Ⅴ投产是否合算，我们分三种情况建立模型：同时投产Ⅳ和Ⅴ、只投产Ⅳ、只投产Ⅴ。

结合三个模型的结果可知：若单独投产Ⅳ或Ⅴ，工厂赢利的增量分别是0.1千元和1.36千元。

只投产Ⅳ则利润增长是很小的，同时投产Ⅳ和Ⅴ的收益增量是最大的，为1.46千元。

所以在计划新产品的投产时，不能单独投产新产品Ⅳ，最好是同时投产新产品Ⅳ和Ⅴ。

对于问题（4）：根据新数据，可以得到线性规划模型，模型的最优解为22422321===x x x ，，。

改进工艺结构后最大赢利为152.8千元，给工厂增加了18.3千元的赢利。

关键词：工厂赢利，生产计划，线性规划，LINGO 软件，对偶价格一、问题重述已知某工厂计划生产Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ三种产品，各产品需要在C B A ,,设备上加工，有关数据见下表。

试回答：（1）如何充分发挥设备能力，使生产赢利最大？（2）若为了增加产量，可借用其他工厂的设备B ，每月可借用60台时，租金为8.1万元，问借用B 设备是否合算？（3）若另有两种新产品Ⅳ,Ⅴ，其中Ⅳ需用设备A 为12台时，B 为5台时；C 为10台时，单位产品赢利1.2千元；新产品Ⅴ需用设备A 为4台时，B 为4台设备代号 ⅠⅡ Ⅲ 设备有效台时/月 A 82 10 300 B 105 8 400 C 213 10 420 单位产品利润/千元3 2 2.9时；C 为12台时，单位产品赢利87.1千元。

题目：劳动力安排戴维斯仪器公司在佐治亚州的亚特兰大有两家制造厂。

每月的产品需求变化很大，使戴维斯公司很难排定劳动力计划表。

最近，戴维斯公司开始雇佣由劳工无限公司提供的临时工。

该公司专长于为亚特兰大地区的公司提供临时工。

劳工无限公司提供签署3种不同合同的临时工，合同规定的雇佣时间长短及费用各不相同。

3合同期越长，费用越高。

这是因为找到愿意长时间工作的临时工对劳工无限公司更困难。

每个月戴维斯公司可根据需要雇佣能签署每种合同的员工。

例如，如戴维斯公司1月份雇佣了5名符合第二项选择的员工，劳工无限公司将为戴维斯公司提供5名员工，均在1、2月份工作。

在这种情况下，戴维斯公司将支付5*4800=240000美元。

由于进行中的某些合并谈判，戴维斯公司不希望任何临时工的合同签到6月份以后。

戴维斯公司有一个质量控制项目，并需要每名临时工在受雇的同时接受培训。

即使以前曾在戴维斯公司工作过，该临时工也要接受培训。

戴维斯公司估计每雇佣一名临时工，培训费用为875美元。

因此，如一名临时工被雇佣一个月，戴维斯公司将支付875美元的培训费用，但如该员工签了2个月或3个月，则不需要支付更多的培训费用。

管理报告构造一个模型，确定戴维斯公司每月应雇佣的签署各种合同的员工数，使达到计划目标的总花费最少。

确定你的报告中包括并且分析了以下几项：1．一份计划表，其中描述了戴维斯公司每月应雇佣签署各种合同的临时工总数。

2．一份总结表，其中描述了戴维斯公司应雇佣签署各种合同的临时工数、与每种选择相关的合同费用以及相关培训费。

给出合计数，包括所雇佣临时工总数、合同总费用以及培训总费用。

3．如每个临时工的每月培训费降至700美元，雇佣计划将受何影响？请加以解释。

讨论减少培训费用的方法。

与基于875美元培训费用的雇佣计划相比，培训费将减少多少？4．假设戴维斯公司1月份雇佣了10名全职员工，以满足接下来6个月的部分劳工需求。

如果该公司可支付全职员工每人每小时16. 50美元，其中包括附加福利，与雇佣临时工相比，这对总工资和培训费用有何影响？估计全职员工和临时员工大约每月工作160小时。

运筹学课程设计总结引言运筹学是一门重要的管理科学和工程技术学科，通过对问题的模型建立、优化方法的研究和决策的分析，能够帮助我们在资源有限的情况下，做出最优的决策。

本篇文档将总结我在运筹学课程设计中的学习和收获。

任务描述本次运筹学课程设计的任务为解决一家制造企业的生产调度问题。

该企业有多个生产车间和产品订单，每个车间有不同的加工能力和工时，每个订单有不同的优先级和交货期。

设计要求建立一个数学模型，并通过运筹学算法求解最优的生产调度方案。

解决方案问题分析在开始解决问题前，需要对问题进行深入的分析。

通过对制造企业的生产流程和需求进行了解，我发现以下几个关键点： 1. 每个生产车间的加工能力和工时不同，需求订单的工序数量也不同。

2. 每个订单有不同的优先级，交货期也不同。

3. 不同的生产车间之间存在前后工序的关系。

4. 车间之间的切换需要时间成本。

数学模型基于以上问题分析，我提出了如下的数学模型：目标函数：Maximize Z = ∑(∑(C_ij x_ij) + ∑(∑(D_j y_j) + ∑(W_k z_k))) -∑(∑(C_ij x_ij)) 表示加工时间的总和 - ∑(∑(D_j y_j)) 表示延迟交货的总和 -∑(∑(W_k z_k)) 表示车间切换的总和约束条件： - ∑(∑(x_ij)) ≤ 1，对于每个i - ∑(∑(x_ij)) ≤ 1，对于每个j - ∑(∑(x_ij)) = 1，对于每个k其中，x_ij表示订单i在车间j加工的数量；y_j表示订单j的延迟交货时间；z_k表示车间k的切换次数。

求解算法基于以上数学模型，我选择了遗传算法作为求解最优解的方法。

遗传算法是一种模拟生物进化过程的优化算法，通过遗传操作，不断演化出更优的解。

遗传算法的步骤： 1. 初始化种群：随机生成一组初始解。

2. 评估适应度：根据目标函数，计算每个个体的适应度。

3. 选择操作：利用选择算子，按照适应度选择优秀个体。

运筹学课程设计报告书专业班级：姓名：指导教师：日期：一． 课程设计的目的和意义运筹学是一门多学科的定量优化技术，为了从理论与实践的结合上，提高学生应用运筹学方法与计算机软件的独立工作能力，本着“突出建模，结合软件，加强应用”的指导思想，以学生自己动手为主，对一些实际题目进行构模，再运用计算机软件进行求解，对解进行检验和评价，写出课程设计报告。

二． 课程设计的时间本课程设计时间1周。

三． 课程设计的基本任务和要求由于不同的同学选择的方向不同，因此给出如下两种要求，完成其一即可：1． 选择建模的同学：利用运筹学基本知识对所选案例建立合适的数学模型，然后利用winQSB 、LINDO 、LINGO 或者其它数学软件进行求解；2． 选择编程的同学：根据运筹学基本原理以及所掌握的计算机语言知识，对于运筹学中部分算法编写高级语言的具有可用性的程序软件。

四． 课程设计的问题叙述临海市华安机械厂的潘厂长正考虑将该厂的一部分在市区的生产车间搬该市的卫星城镇，好处是土地、房租费及排污处理费用都较便宜，但这样做会增加车间之间的交通运输费用。

该厂原在市区车间有A 、B 、C 、D 、E 五个，计划搬迁去的卫星城镇有甲、乙两处。

规定无论留在市区或甲、乙两卫星城镇均不得多于3个车间。

从市区搬至卫星城带来的年费用节约见表4-24所示：但搬迁后带来运输费用增加由ik C 和jl D 值决定，ik C 为i 和k 车间之间的年运量，jl D 为市区同卫星城镇间单位运量的运费，具体数据分别见表4-25和表4-26. 表4-25 ik C 值 单位：t/年表4-26 jl D 值 单位：元/t请为潘厂长提供一个决策建议方案，哪几个车间搬至卫星城镇及搬至甲还是乙，能带来最大的经济上的好处。

五． 模型的假设和建立设ij x 为bool 型变量，当j 车间在i 地时，此值为1，否则，此值为0。

其中表示车间在甲地为1j x ，表示车间在乙地为2j x ，表示车间在市区为3j x ，A 、B 、C 、D 、E 车间在i 地则用1i x 、2i x 、3i x 、4i x 、5i x 表示。

运筹学课程设计报告组别：第三组设计人员：设计时间：2012年6月25日-2012年7月6日1 设计进度本课程设计时间分为两周：第一周（2012年6月25日----2012年6月29日）：建模阶段。

此阶段各小组根据给出的题目完成模型的建立。

主要环节包括：2.1 6月25日上午：发指导书；按组布置设计题目；说明进度安排。

2.2 6月25日下午至6月27日：各小组审题，查阅资料，进行建模前的必要准备(包括求解程序的编写与查找)。

2.3 6月28日至6月29日：各个小组进行建模，并根据题目及设计要求拟定设计提纲，指导教师审阅；同时阅读，理解求解程序，为上机求解做好准备。

第二周（2012年7月2日---7月6日）：上机求解，结果分析及答辩。

主要环节包括2.1 7月2日至7月3日：上机调试程序2.2 7月4日：完成计算机求解与结果分析。

2.3 7月5日：撰写设计报告。

2.4 7月6日：设计答辩及成绩评定。

2 设计题目第三十三题某商店要制订明年第一季度某种商品的进货和销售计划。

一直该店的仓库容量最多可存储该种商品500件，而今年年底有200件存货。

该店在每月月初进货一次。

已知各月份进货和销售该种商品的单价如下表所示。

问每个月应进货和销售该种商品各多少件，才能使总利润最大。

并按要求分别完成下列分析：（1）2月份的进货单价在何范围内变化时最优进销策略不变?（2）3月份的售价在何范围内变化是最优进销策略不变？（3）第一月份初库存量在何范围内变化时最优基不变？（4）仓库容量在何范围内变化时最优基不变？3 建模过程（1）分析过程设定变量设x1表示一月的进货量，x4表示一月的销售量。

x2表示二月的进货量，x5表示二月的销售量。

x3表示三月的进货量，x6表示三月的销售量。

根据题意推理总成本费用=8 x1+6 x2+9 x3总收益=9 x4+8 x5+10 x6各约束条件的范围：一月份的进货量与年底存货之和不能大于500：x1+200≦500一月份的销售量不能大于一月份的进货量与年底存货量之和：x4 ≦x1+200二月份的进货量与一月份剩余量之和不能大于500：x2+（x1+200 -x4）≦500二月份的销售量不能大于二月份的进货量与一月份剩余量之和：x5≦x2+ x1+200-x4三月份的进货量与二月份剩余量之和不能大于500：x3+（x1+200 -x4+ x2–x5）≦500三月份的销售量不能大于三月份的进货量与二月份剩余量之和：x6≦x3+（x1+200 -x4+ x2–x5）（2）模型由以上设定和题目要求，整理得数学模型如下：max z=-8 x1-6 x2-9 x3+9 x4+8 x5+10x6约束条件：x1≦300- x1+x4≦200x1+ x2- x4≦300- x1- x2+x4+ x5≦200x1+ x2+ x3 -x4- x5≦300- x1- x2- x3+x4+x5+ x6≦200x i≧0，i=1 (6)（3）计算机求解前的手工数据准备将原问题添加松弛变量：x7、x8、x9、x10、x11、x12化成标准形式：max z=-8 x1-6 x2-9 x3+9 x4+8 x5+10x6约束条件:x1+ x7=300- x1+x4+ x8=200x1+ x2- x4+ x9=300- x1- x2+x4+ x5+ x10=200x1+ x2+ x3 -x4- x5+ x11=300- x1- x2- x3+x4+x5+ x6+ x12=200x i≧0，i=1 (12)4 求解程序功能介绍（1）程序功能介绍Java是一种可以撰写跨平台应用软件的面向对象的程序设计语言，Java 技术具有卓越的通用性、高效性、平台移植性和安全性，能运行于不同的平台，对程序提供了安全管理器，防止程序的非法访问。

运筹学课程设计总结一、教学目标本课程的教学目标分为三个维度：知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。

1.知识目标：通过本课程的学习，学生将掌握运筹学的基本概念、方法和应用，包括线性规划、整数规划、动态规划、概率论和统计学等。

2.技能目标：学生将能够运用运筹学的方法解决实际问题，提高问题分析和解决的能力。

具体包括：（1）能够运用线性规划解决最大（小）化问题；（2）能够运用整数规划解决组合优化问题；（3）能够运用动态规划解决多阶段决策问题；（4）能够运用概率论和统计学方法分析不确定性问题。

3.情感态度价值观目标：通过本课程的学习，学生将培养严谨的科学态度、团队合作精神和创新意识，提高综合素质。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.运筹学基本概念和方法：线性规划、整数规划、动态规划、概率论和统计学等；2.线性规划：图解法、单纯形法、灵敏度分析等；3.整数规划：分支定界法、动态规划法等；4.动态规划：多阶段决策问题、最优化原理等；5.概率论和统计学：随机事件、随机变量、数学期望、方差、协方差、假设检验等。

三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：用于传授基本概念、理论和方法；2.案例分析法：通过实际案例，让学生学会运用运筹学方法解决问题；3.实验法：上机实验，巩固理论知识，提高实际操作能力；4.讨论法：分组讨论，培养学生的团队合作精神和沟通能力。

四、教学资源本课程的教学资源包括：1.教材：《运筹学导论》、《线性规划与应用》、《整数规划》等；2.参考书：相关领域的研究论文、书籍等；3.多媒体资料：课件、教学视频等；4.实验设备：计算机、投影仪等。

以上教学资源将有助于实现本课程的教学目标，提高学生的综合素质。

五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等，以全面客观地评价学生的学习成果。

1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，评估学生的学习态度和理解能力；2.作业：布置适量作业，检验学生对知识的掌握和运用能力；3.考试：包括期中考试和期末考试，全面测试学生的知识水平和运用能力。

《运筹学》课程设计报告姓名：班级：学号：一、问题描述1、机型指派问题众所周知，机型指派优化设计是航空公司制定航班计划的重要内容，它要求在满足航班频率和时刻安排以及各级型飞机总数的约束条件下，将各级型飞机指派给相应的航班，使运行成本最小化。

本课程设计就是通过建立机型指派问题的数学模型，并应用优化软件Lindo/Lingo进行建模求解，同时给出决策建议，包括各机型执行的航班子集和相应的运行成本。

2、问题描述已知某航空公司航班频率和时刻安排如《运筹学课程设计指导书》中表1所示，航班需求数据和运输距离如表2所示，其中，OrignA/P表示起飞机场，Dep.T.表示起飞时间，Dest.A/P表示目标机场，Dist表示轮挡距离，Demand表示航班需求量，Std Dev.表示需求的标准差。

该航空公司的机队有两种机型：9架B737-800，座位数162；6架B757-200，座位数200。

飞八个机场：A, B, I, J, L, M, O, S.B737-800的CASM(座英里成本)是0.34元，B757-200是0.36元。

两种机型的 RASM（座英里收益）都是 1.2元。

以成本最小为目标进行机型指派，在成本方面不仅考虑运行成本，还必须考虑旅客溢出成本，否则将偏向于选取小飞机，使航空公司损失许多旅客。

旅客溢出成本是指旅客需求大于航班可提供座位数时，旅客流失到其他航空公司造成的损失。

旅客需求服从N(μ,σ)的正态分布。

如果机票工作做得好，溢出旅客并不全部损失，有部分溢出旅客将该成本航空公司其他航班，这种现象叫做“再获得（Recapture）”。

设有15%的溢出旅客被再获得。

将飞机指派到航班上去，并使飞机总成本最小。

二、分析建模1.目标函数以成本最小为求解目标。

该成本包括两个部分，第一是运输成本，其表达式为：机型1的架数*每架座位数*座英里成本*该航班的飞行距离+机型2的架数*每架座位数*座英里成本*该航班的飞行距离；第二个为旅客溢出成本，表达式为：机型1旅客溢出的期望值*机型1的架数*机型1的座英里收益*该航班的飞行距离*0.85+机型2旅客溢出的期望值*机型2的架数*机型2的座英里收益*该航班的飞行距离*0.85。

运筹学课设报告⽬录Ⅰ研究报告 (1)课程设计题⽬（⼀）：值班安排问题 (1)摘要 (1)1.问题提出 (1)2.问题分析 (1)3.基本假设与符号说明 (1)4.模型建⽴于求解 (2)5.结果分析 (3)6.模型评价 (3)课程设计题⽬（⼆）：⽣产任务分配问题研究 (4)摘要 (4)1.问题提出 (4)2.问题分析 (5)3.基本假设与符号说明 (5)4.模型的建⽴及求解结果 (6)5.结果分析 (7)6.模型评价 (7)课程设计题⽬（三）：数学建模⼩组成员的系统综合评价 (8)摘要 (8)1.问题提出 (8)2.问题分析 (8)3.系统评价 (10)4.系统决策 (13)5.模型评价 (13)参考⽂献 (15)Ⅱ⼯作报告 (16)1.本组成员分⼯情况 (16)2.⼼得与体会 (16)附件⼀：值班安排问题lingo程序及结果 (18)附件⼆：⽣产任务分配问题lingo程序及结果 (22)Ⅰ研究报告课程设计题⽬（⼀）：值班安排问题摘要本题主要是有关⼤学计算机机房值班的问题，其中受到⼤学⽣和研究⽣⼈数以及各⾃值班时间的限制，还要求总报酬费⽤最低。

从实际出发，建⽴简单可⾏的基本模型，得出符合要求的最优可⾏⽅案，进⽽为⼤学计算机机房值班问题提供参考和指导。

1.问题提出某⼤学计算机机房聘⽤三名⼤学⽣(代号1，2，3)和三名研究⽣（代号4，5，6）值班。

已知每⼈从周⼀⾄周五每天最多可安排的值班时间及每⼈每⼩时的报酬见表下表。

该实验室开放时间为上午9：00⾄晚上10：00，开放时间内须有且仅须⼀名学⽣值班，规定⼤学⽣每周值班不少于8⼩时，研究⽣每周不少于9⼩时，每名学⽣每周值班不超过5次，每次值班不少于2⼩时，每天安排值班的学⽣不超过4⼈，且其中必须有⼀名研究⽣。

试为该实验室安排⼀张⼈员的值班表，使总⽀付的报酬为最少。

2.问题分析此问题考虑如何合理的安排学⽣值班，并且花费的费⽤最少。

1：每位学⽣⼀周的值班天数对安排值班的约束；2：每天每位学⽣的值班时间对安排值班的约束；3：每位学⽣每周的值班时间不能低于8⼩时对安排值班的约束；3.基本假设与符号说明3.1基本假设x （i ，j ）：表⽰学⽣i 周j 值班的时间； 3.2 符号说明pay （i ）：学⽣i 每⼩时值班的报酬； t （i ，j ）：学⽣i 周j 最多值班时间； c （i ，j ）：学⽣i 周j 是否值班； 4.模型建⽴于求解 4.1模型的建⽴⽬标函数minZ=约束条件s.t ①学⽣每天值班时间约束： x(i,j)≤t(i,j)②值班的次数约束: c(i,j)=1(x>0)(i,j)=0(x=0)③值班⼈数的约束:1),(64≥∑=i j i c④学⽣每周值班时间的约束：8),(51≥∑=j j i x （i =1，2，3）9),(51≥∑=j j i x （i=4，5,6）⑤开放时间为上午9：00⾄晚上10：00，且开放时间内须有且仅须⼀名学⽣值班：13),(61=∑=i j i xx 为整数；4.2模型求解的结果Global optimal solution found.Objective value: 739.0000 Infeasibilities: 0.000000 Total solver iterations: 478∑∑==5161),(*)(j i j i x i pay 4),(61≤∑=i j i c 5),(6151≤∑∑j i c5.结果分析通过对求解结果的观察与分析，按求解结果表中进⾏⼤学⽣和研究⽣的值班安排为全局最优结果。