Здавалка
Главная | Обратная связь

Тапшысымен тасымалдау есебі 7 страница



Көптеген халық шаруашылық өнеркәсіп салаларында (қара металдургия өнеркәсібі, химиялық өнеркәсіп, мұнай өңдеу өнер-кәсібі, тамақ өнеркәсібі, жемшөп қоспа зауыттары және т.б.) әр-түрлі компоненттерді (ингредиенттерді) араластыру арқылы, қойыл-ған талапқа жауап беретіндей дайын өнім алынады. Кейбір техни-калық жабдықтардың сыртқы корпустарының материалдары, ең жоғары ыстық температурада балқымайтын, ең жоғары қысымға төзімді қоспалар жасау арқылы табылған. Сөйтіп, осы есептің математикалық моделі негізінде бүгінгі кезде сапасы қойылған техникалық талаптарға, стандарттық шарттарға жауап беретіндей өнімдер жасалынады. Сонымен, максималды экономикалық тиім-ділікке жеткізетін, берілген компонентердің оңтайлы сәйкестен-дірген қоспасын анықтау, қазіргі қоғамда үлкен маңызды мәселе. Бүгінгі таңда мұндай есептерді «Қоспа» есебі деп атайды.

Осындай есептердің экономикалық-математикалық моделін қарастырайық.

Айталық, m компоненттерден қоспа жасалмақшы. Компо-ненттердің аттары Р1, Р2, ...Рm – деп аталсын және олар сәйкесінше в1, в2, ...вm бірлік мөлшерде болсын. Сонымен қатар компонент-тердің бір бірлігінің бағасын сj, j=1,…,m – деп белгілейік.

Қоспа құрамы А1, А2, ...,Аn деп аталатын n элементтермен керекті (а1, а2 , ..., аn) мөлшерде балансталуы және өндірістің талабы бойынша құрастырылатын қоспаның жалпы массасы М бірліктей болуы керек.

Аталған компоненттердің бір бірлігінен алынатын, қарасты-рылып отырған элементтер мөлшері де анықталсын, яғни жалпы оны Gij – деп белгілейік те, есептің моделін құру жолын жеңілдету мақсатта, олар туралы деректерді кесте арқылы көрсетейік (4.10- кесте).

4.10-кесте. Компоненттердің бір бірлігіндегі элементтер мөлшері

  Р1 Р2 ... Рm
А1 G11 G12 ... G1m
А2 G21 G22 ... G2m
...
Аn Gn1 Gn2 ... Gnm

 

Кейінгі ғылыми-зерттеулер нәтижесі бойынша, қоспа құра-мына енетін 1 - ден k–ға дейінгі элементтер қоспаның сапасын жақсартуға ықпал жасайтындар да, ал k+1-ден n–ге дейінгілері, керісінше әсер ететін элементтер болатыны анықталған делік.

Бізге барлық компоненттерді оңтайлы мөлшерде араластыру арқылы экономикалық тұрғыдан өте тиімді яғни арзан және барлық қойылған талаптарға жауап беретін қоспа жасау керек.

Қоспадағы компонентердің оңтайлы мөлшерін х1, х2, ..., хm – деп белгілейік.

Осыдан кейін есептің мақсат функциясы былай жазылады:

(4.48)

Өндірістің жоспары бойынша массасы М болатын қоспа құрылуы керек, яғни:

(4.49)

Әрбір компоненттің оңтайлы мөлшері, оның шаруашылық-тағы мөлшерінен көп болмауға тиіс:

(4.50)

Қоспадағы 1 ден k–ға дейінгі элементтер қоспаның сапасын жақсартуға ықпал жасайтындар болса, онда:

 

(4.51)

ал k+1 ден n –ге дейінгілері керісінше әсер ететін элементтер болса, онда:

(4.52)

Сонымен қатар, оңтайлы қоспа құру үшін барлық компонент-тердің қатысуы мүмкін тиімді, мүмкін кейбіреулерінің қатысуы тиімсіз, яғни:

 

(4.53)

 

Сөйтіп, тәжірибеде маңызды «Қоспа» есебінің жай қара-пайым математикалық моделін алдық. Енді осы модельдің агро-өнеркәсіпте қолданылатын орындарында тәжірибелік есептерді компьютермен шығару тәсілдерін қарастырайық.

 

 

4.4.1 Агробизнесте «Қоспа» есептері

1-eсеп. Ауыл шаруашылығында енгізіліп жатқан жаңа инно-вациялық талаптар бойынша, өндірілетін дақылдарға байланысты фермер 90 га егістік жерге тыңайтқыштар сеппекші. Ғылыми-инновациялық ұсыныс бойынша 1 га егістік жерге тыңайтқыш арқылы 10 кг азот, 8 кг фосфор және 5 кг калий салынуға тиіс. Өндіріс нарығында, құрамы инновациялық талапқа сәйкестенді-рілмеген 4 түрлі тыңайтқыштар сатылады. Фермер аудандық мар-кетинг бөлімінен 4.11-кестеде келтірілген тыңайтқыштар туралы біраз керекті мәліметтерді анықтады.

Фермер осы мәліметтер арқылы бізден бизнес жоспар құру-ды өтінді. Фермер өндіріс нарығында бар тыңайтқыштарды сатып алу арқылы оларды араластырып, жаңадан ұтымды қоспа тыңайт-қыш жасамақшы. Қоспа тыңайтқыш фермерге барлық жағынан да ұтымды болуға тиіс. Сондықтан бизнес жоспарды құру нәтиже-сінде қандай тыңайтқыштан қанша мөлшерде сатып алу керектігін анықтау қажет.

4.11-кесте. Өндіріс нарығындағы 1тонна тыңайтқыштардың құрамы (кг) және нарықтағы бағасы, теңге

Тыңайтқыштар нөмірі Құрамы, кг   Бағасы, теңге
Азот Фосфор Калий
№1
№2
№3
№4

 

Шешуі. Есептің математикалық моделін құрамыз. Мынадай белгісіздерді x1, x2, x3, x4 – бір тонна жаңа қоспадағы сәйкесінше №1, №2, №3 және №4 қарастырылып отырған тыңайтқыштардың үлестері. Олай болса, бір тонна қоспаның құнын көрсететін мақсат функцияны былай жазуға болады:

Z=2750 x1 + 2250 x2 + 1750x3 + 1500x4 → min

Шектеулер де өте қарапайым:

26 x1 + 12 x2 + 8 x3 + 5 x4 ≥ 10 (азот бойынша),

12 x1 + 6 x2 + 10 x3 + 12 x4 ≥ 8 (фосфор бойынша),

4 x1 + 10 x2 + 5 x3 + 4 x4 ≥ 5 (калий бойынша),

x1 + x2 + x3 + x4 =1 (үлестердің қосындысы),

x1 ≥ 0, x2 ≥ 0, x3 ≥ 0, x4 ≥ 0 (теріс болмау шарты).

Келесі кезекте есепті MS Excel - дегі Поиск решения құралы арқылы шығарамыз. Құрылған математикалық модельді пайда-ланып, MS Excel - дің жұмыс бетіне кестелік модельді жобалаймыз (4.18-суретті қараңыз). Кестелік модельдің ақырғы жолында 90 га егістік жерге керекті тыңайтқыштардың оңтайлы мөлшері (тонна) мен жаңа қоспаның бағасын (теңге) анықтаймыз. Ол F20 ұяда жай қарапайым формуламен есептелінеді: =G4*F10, ал B20 ұяда, 4.18-суретте мастер функция жолында тұрған формуламен №1 тыңайтқыштың 90 га егістік жерге қажетті оңтайлы мөлшері есептелінді де және әрі қарай автоматты көшіру тәсілі арқылы осы формула E20 ұяға дейін жеткізіледі.

4.18- сурет. Оңтайлы қоспа құруға арналған есептің кестелік моделі

F10 ұяда бір тонна жаңадан құрылған қоспаның бағасы мына формула арқылы есептелінеді: =СУММПРОИЗВ(B10:E10; $В$5:$Е$5).

 

4.19-сурет. Поиск решения-ның сұхбаттасу терезесі

Есепті шығару барысында Поиск решения құралымен жа-салған жұмыстардың нәтижесінде сұхбаттасу терзесі 4.19-сурет-тегі қалыпқа келеді. Сонымен қатар, Поиск решения құралының Параметр батырмасы арқылы Линейная модель, Неотрицатель-ные значения және Автоматическое масштабирование-ге фла-жок қоюды ұмытпаған жөн.

Есепті шығарғандағы алынған нәтиже 4.20-суретте көрсетіл-ген. Алынған шешімге әзірше талдау жасамаймыз. Есептің нәти-жесін фермер көріп, міндетті түрде мынадай сұрақтар қоюға тиіс: «Неге әрбір гектар сайын мен бір тонна тыңайтқыш себуім керек? Неге бір гектар егістік жерге бір тоннадан аз тыңайтқыш жұмса-маймын? Мүмкін қоспаның басқа нұсқасы бар шығар?». Есептің шыққан нәтижесіне, фермердің аталған күмәндерінен кейін, сөз жоқ, сізде ойланып қаласыз. Осыдан барып, есепке қайтадан өзге-рістер енгізу керектігіне көзіңіз жетеді.

4.20-сурет. Есепті шығару нәтижесі

Есепке өзгерістер енгізген ұтымды болады ма? Әрбір білімді маман бірінші кезекте орынды туылған сұраққа дәйекті жауап іздейді. Жалпы математикада қойылған сұрақты белгісіз ретінде қарастырылатыны мектептің бағдарламасынан белгілі. Сондықтан, бір гектар егістік жерге керекті тыңайтқыштар қоспасының мөлшерін білдіретін көрсеткішті у деп белгілеп, оны жоғарыдағы құрылған модельге енгіземіз. Бірақ, оны қандай модельге енгізге-німіз жөн? Ойланайық. Біріншіден, мақсат функцияға қарайық. Қазіргі қалпында ол бір гектар жерге себілетін бір тонна тыңайт-қыштар қоспасының бағасын есептейді. Егер бір гектар жерге у тонна қоспа берілетін болса, онда оның бағасын есептейтін мақсат функция былай жазылады:

Z= у∙(2750 x1 + 2250 x2 + 1750x3 + 1500x4) → min.

Екіншіден, шектеулерге қарайық, мысалға азот шектеуі. Қазіргі қалпында: 26x1 + 12x2 + 8x3 + 5x4, ол бір тонна қоспадағы азотты есептейді. Егер у тонна қоспа болса, онда у тонна қоспада: у∙(26 x1 + 12 x2 + 8 x3 + 5 x4) килограмм азот болады. Сонымен, барлық шектеулерді былай жазуға болады:

у ∙ (26 x1 + 12 x2 + 8 x3 + 5 x4) ≥ 10 (азот бойынша),

у ∙ (12 x1 + 6 x2 + 10 x3 + 12 x4) ≥ 8 (фосфор бойынша),

у ∙ (4 x1 + 10 x2 + 5 x3 + 4 x4) ≥ 5 (калий бойынша),

x1 + x2 + x3 + x4 =1 (үлестердің қосындысы),

x1 ≥ 0, x2 ≥ 0, x3 ≥ 0, x4 ≥ 0 (теріс болмау шарты).

Көріп отырмыз, модельге ең ұтымды өзгерістер енгіздік. Осы өзгерістерді MS Excel – дің жұмыс бетіне кестелік модельге де енгізейік. Ізделіп отырған у белгісіздің мәні F5 ұяда анықталсын (түсі бөлек). F10 ұядағы және F14:F16 ұялар аралығындағы форму-лалар сол қалпында қалдырылып, тек олар у мәніне, яғни F5 ұяда анықталған санға көбейтілсін. Мысалға, F10 ұядағы формуланың өзгерісі 4.21-суретте көрсетілді, сол сияқты F14 ұяда формула енді мына түрде жазылады:

= СУММПРОИЗВ(B14:E14;$B$5:$E$5)*$F$5.

Осы формуланы белгілі тәсілмен F17 ұяға дейін көшіреміз. Шешімі жолында да біршама өзгерістер енгізілді. Мысалға, №1 тыңайтқыштың 90 га егістік жерге қажетті оңтайлы мөлшерін есептеу үшін B20 ұяда формула мына түрде жазылды: = B5*$F$5*$G$4 және әрі қарай автоматты көшіру тәсілі арқылы осы формула E20 ұяға дейін жеткізіледі. F20 ұяда мына формула арқылы: =G4*F10 – 90 га егістікке керекті тыңайтқыштардың жаңа қоспасының бағасын (теңге) анықтаймыз.

 

4.21-сурет. Есептің жаңа моделі, жаңа шешімі

 

4:22-сурет. Есептің жаңа моделі, жаңа шешімі үшін Поиск решения - ның сұхбаттасу терезесі

Модельге минималды өзгеріс енгізгіздік. Бірақ осы әрекет-тердің есепті шығару әдісіне әсері өте үлкен. Алғашқы сызықтық модель, сызықты емес түрге ауысты, себебі мақсат функция және шектеулер формулаларында айнымалылардың көбейтіндісі: уx1, уx2 , уx3 және уx4 пайда болды. Мұндай жағдайда түзетілген модель-дің шешімі болмауы немесе көп шешімдері болу мүмкін. Дегенмен де, Поиск решения құралын тағы да іске қосып көрейік. Поиск решениясұхбаттасу терезесі 4.22-суретте келтірілген. Көріп отыр-мыз, көп өзгерістер жоқ.Тек Изменяя ячейки -ге жаңа F5 ұясы енгізілген. Поиск решения -ның параметрінен Линейная модель-ден флажокты алып тастаймыз.

Есептің жаңа шешімінен (4.21-сурет) фермердің сұрағы дұрыс қойылғанына тағы да көз жеткіздік. Шынында да, бір гектар жерге тыңайтқыштар қоспасын 1 тоннадан (1 - 0,8125 = 0,1875 тонна) аз жұмсауға болатынын есептің шешімінен көріп отырмыз. Жалпы қарастырылып отырған егістің ауданынан:

166785,71 – 150245,54 = 16540,17 теңге ақша экономдалды.

Мұндай ақша далада жатқан жоқ. Фермер есептің шешіміне ризашылығын білдіріп және шексіз рахметін айтып, біздерді біраз мадақтады. Фермер тапсырыс толығымен орындалғанын айтып, өзінің қанағатанғанын білдірді. Сондықтан есепті әрі қарай тал-дауды жалғастырмаймыз.

Осы мысалдан мынадай қорытынды жасаймыз. Кез келген модельді тұрғызу, сіздің қызығушылығыңызға байланысты емес, ол нақты мәселені шешу немесе жаңа пайда болған нақты бір жағдай-да шешім қабылдауға көмектесу үшін құрылады. Шешімді қабыл-даушы, модельді құрған маман емес, оған тапсырыс берген кә-сіпкер болғандықтан, модельдеуші маман өндірісте туындайтын сұрақтарды алдын-ала білгені жөн. Сондықтан есептің шешімін кәсіпкердің талқылауына көрсетпес бұрын, өзіңіз барлық өндірісте пайда болатын сұрақтарға модельді сынақтан өткізіп, шешім қа-былдаңыз да, кәсіпкерге есептің дәйекті шешімін ұсыныңыз.

Ауыл шаруашылық өндірісінде әртүрлі нұсқада қойылған тыңайтқыштың оңтайлы құрамын анықтау есептері жиі кездеседі. Төменде MS Excel-дің жұмыс бетінде кестелік модельдерді құру жөнінде оқырмандар тәжірибесін жетілдіру мақсатта, тәжірибеде жиі кездесетін осындай есептің тағы бір нұсқасын қарастырайық.

2-есеп.Құрамы төрт түрлі (А, Б, В, Г) химиялық заттардан тұратын екі түрлі (№1 және №2) тыңайтқыш құрылмақшы. Жаңа талап бойынша №1 тыңайтқыш құрамында А затты 70 %-дан, Б за-ты 40 %-дан аспауға, ал №2 тыңайтқыш құрамында Б заты 30 % – 50 % аралығында, В заты 25 %-дан кем емес және Г заты 65 % - дан көп болмауға тиіс.

Қарастырылып отырған тыңайтқыштар, сипаттамасы 4.12-кестеде көрсетілген, үш түрлі минералдардан құрастырылмақшы.

№1-ші тыңайтқыштың 1 т нарықтық бағасы 320 доллар, ал №2-ші тыңайтқыштың 1 т бағасы 350 доллар.

4.12-кесте. Минералдар мөлшері және олардың 1 т сипаттамасы

Минерал Мөлшері, т Құрамы, % 1 т бағасы, доллар
А Б В Г

 

Кәсіпкер құрамдары оңтайлы, яғни қойылған талаптарға жауап беретін, нарықта сатқанда көп пайда келтіретін аталған тыңайтқыштарды құрастыру үшін, қарастырылып отырған мине-ралдардан қандай мөлшерде қоспа жасау керектігін анықтамақшы.

Шешім. Есептің математикалық моделін құрамыз. Ол үшін мынадай белгісіздерді қабылдаймыз:

xa1, xб1, xв1, xг1 - №1-ші тыңайтқыштың құрамындағы А, Б, В және Г химиялық заттардың сәйкесінше оңтайлы мөлшерлері;

xa2, xб2, xв2, xг2 - №2-ші тыңайтқыштың құрамындағы А, Б, В және Г химиялық заттардың сәйкесінше оңтайлы мөлшерлері;

y1, y2 және y3 - сәйкесінше 1, 2 және 3 минералдардың қос-па жасауға қолданған оңтайлы мөлшерлері.

Тыңайтқыштарды сатқаннан түскен табыстан оларға жұм-салған минералдарға кеткен шығындарды алып тастағандағы көр-сеткіш мақсат функцияны өрнектейді, яғни

F= 320(xa1 + xб1 +xв1 +xг1) +350(xa2 + xб2 + xв2 + xг2) - 40 y1 -50y2 - - 60 y3→ max.

Мына тыңайтқыштар құрамына қойылған талаптар орындал-ған жағдайда ғана, яғни

1) Тыңайтқыштар құрамында химиялық заттардың үлесі бойынша:

xa1≤ 0,7(xa1 + xб1 +xв1 +xг1) - №1 тыңайтқышта А заты 70%-дан аспайды;

xб1≤ 0,4(xa1 + xб1 +xв1 +xг1) - №1 тыңайтқышта Б заты 40%-дан аспайды;

xб2≤0,5(xa2 +xб2 + xв2 + xг2) - №2 тыңайтқышта Б заты 50%-дан аспайды;

xб2≥0,3(xa2 +xб2 + xв2 + xг2) - №2 тыңайтқышта Б заты 30%-дан кем емес;

xв2≥0,25(xa2+xб2 + xв2 + xг2) - №2 тыңайтқышта В заты 25%-дан кем емес;

xг1≤0,65(xa2 +xб2 +xв2 + xг2) - №2 тыңайтқышта Г заты 65%-дан аспайды.

2) Минералдардағы және тыңайтқыштардағы химиялық зат-тардың байланысы:

xa1+ xa2 ≤ 0,3y1 + 0,2 y2 +0,15 y3

xб1+ xб2 ≤ 0,2y1 + 0,3 y2 +0,15 y3

xв1+ xв2 ≤ 0,15y1 + 0,1 y2 +0,4 y3

xг1 + xг2 ≤ 0,35y1 + 0,4 y2 +0,3 y3

3) Айнымалылардың өзгеру шегі:

xa1≥0, xб1≥0, xв1≥0, xг1≥0, xa2≥0, xб2≥0, xв2≥0, xг2≥0,

0≤y1≤1200, 0≤y2≤2500 және 0≤y3 ≤3100.

Есептің математикалық моделін тұрғыздық. Онда айнымалы-лар саны 11, ал шектеулер саны 13. Егер MS Excel-дің жұмыс бетіне қарапайым тәсілімен есептің кестелік моделін тұрғызатын болсақ, онда оған шектеулердің формулаларын жазуда және алынған шешімді талдау барсында бір шама қиындықтар пайда болады. Сондықтан алғашқы қабылданған белгілерді сол қалпында қалдырып, кестелік модельді құруға ұсынылған барлық талаптарды ескере отырып, Excel-дің жұмыс бетін тиімді жобалауға кірісеміз. Мысалға, қарастырып отырған есепті мына (4.23-сурет) формада Excel-ге енгізу біздің ойымызша ұтымды.

4.23- сурет. Есептің кестелік моделінің қабылданған жобасы

4.13-кесте. Мақсат функция және шектеулердің MS Excel –де жазлуы

Аттары Ұялар Формулалар
Мақсат функция D11 =320*СУММ(C5:C8)+350*СУММ(D5:D8)-40*F5-50*F6-60*F7
Шектеулер B14 =C5-0,7*СУММ(C5:C8)
B15 =C6-0,4*СУММ(C5:C8)
B16 =D6-0,5*СУММ(D5:D8)
B17 =0,3*СУММ(D5:D8)-D6
B18 =0,25*СУММ(D5:D8)-D7
B19 =D8-0,65*СУММ(D5:D8)
B20 =СУММ(C5:D5)-0,3*$F$5-0,2*$F$6-0,15*$F$7
B21 =СУММ(C6:D6)-0,2*$F$5-0,3*$F$6-0,15*$F$7
B22 =СУММ(C7:D7)-0,15*$F$5-0,1*$F$6-0,4*$F$7
B23 =СУММ(C8:D8)-0,35*$F$5-0,4*$F$6-0,3*$F$7

 

Жоғарғы тақырыпта келтірген кестелік модельді құру принципі бойынша, егер мүмкін болса, онда барлық шектеулерді бір типке (“<=” немесе “>=”) түрлендіреміз. Біздің мысалда, барлық шектеулерді “<=” типке келтірілді. Осыдан кейін 4.23-суретте ұсынылған кестелік модельдің жобасын қолданып, 4.13- кестеге ұялар адресімен формулалар жазылады да, олар Excel-дің кестелік моделіне көшіріледі. Кестеде тыңайтқыштардың оңтайлы мөлшерін бірден есептеу үшін, қосымша Шешімі жолы қарастырылған. Онда F12 және G12 ұяларында, сәйкесінше C5:C8 және D5:D8 аралық-тары ұяларындағы мәндер сомасы анықталынады.

4.24- сурет. Есептің шешімі

Кестелік модельді құрып болғаннан кейін Поиск решения құралын іске қосамыз. Поиск решения құралымен жасалатын жұмыстар алдыңғы есепті шығару барысында толығымен қарас-тырылды. Выполнитьбатырмасын іске қосар алдындағы Поиск решения-ның сұхбаттасу терезесінің соңғы түрі 4.25-суретте көрсетілген. Естеріңізге сала кетейін, сұхбаттасу терезесінде Поиск решения-ның Параметры арқылы Линейная модель және Автоматическое масштабирование-ге флажок қоюды ұмыт-паңыз.

 

4.25- сурет. Поиск решения-ның сұхбаттасу терезесінң соңғы түрі

Есептің шешімі 4.24-суретте көрсетілген. Одан барлық мине-ралды тегістей (y1=1200 т, y2=2500 т, y3=3100 т) қолданып, 1950 тонна №1 тыңайтқыш және 4850 тонна №2 тыңайтқыш қоспа-ларын нарықта сатсақ, табатын пайда 1 962 500 доллар құрап, ол максималды мәніне жететінін байқаймыз. Есепте қойылған талап-тарға байланысты, қоспалар құрамындағы А, Б, В және Г химиялық заттардың оңтайлы мөлшері №1 тыңайтқышта, сәйкесінше: xa1 = =1325 т, xб1= 0, xв1 = 457,5 т, xг1 = 167,5 т. және №2 тыңайтқышта, сәйкесінше: xa2 = 0, xб2 = 1455 т, xв2 = 1212,5 т, xг2 = 2182,5 т құрайды. Бір қызығы, тыңайтқыштар қоспасын жасау үшін, мине-ралдарды бір-біріне қосып, оларды араластырғаннан, тыңайтқыш-тар құрамына қойылған талап орындалмайды, яғни минералдан қанша мөлшерде қоспа алуға болады деген сұрақ орынсыз. Себебі барлық химиялық заттардың тыңайтқыш қоспаларында міндетті түрде болуы, және қанша мөлшерде әрбір тыңайтқыштың қажеттілігі туралы шарт есепте қойылмаған. Сондықтан нақтылы минералдар құрамына байланысты, тыңайтқыштар құрамының талабын оңтайлы орындау үшін, минералдар құрамынан химиялық заттарды жеке дара бөліп қарастырғанда және №1 тыңайтқышты 1950 тонна, ал №2 тыңайтқышты 4850 тонна мөлшерінде нарыққа сатқан жағдайда ғана табылған – 1 962 500 доллар пайданың дең-гейіне жетуіміз мүмкін.







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.