运筹学案例

资源分配问题

某工业部门根据国家计划的安排,拟将某种高效率的设备5台,分配给所属的甲、乙、丙三个工厂,各工厂若获得这种设备之后,可以为国家提供的利益如下表: 盈 利 / 万 设 备 元 台 数 厂 工 甲 乙 丙 0 1 2 3 4 5 0 3 7 9 12 13 0 5 10 11 11 11 0 4 6 11 12 12 问这五台设备如何让分配给各工厂,才能使国家得到的利益最大 解

将问题按照工厂分为三个阶段,甲乙丙三个工厂编号分别为1、2、3 设Sk表示分配给第k各工厂至第n个工厂设备的台数。 Xk表示为分配给第k个工厂的设备台数。

则Sk+1=Sk—Xk为分配给第k+1个工厂至第n个工厂的设备台数。 Pk(Xk)表示为Xk台设备分配到第k个工厂所得的利益值。 Fk(Sk)表示为Sk台设备分配给第k各工厂至第n个工厂时所得的

最大营业值。 所以可得逆推关系式

Fk(Sk)=max[Pk(Xk)+ Fk+1(Sk—Xk)],k=3,2,1 0<= Xk<= Sk F4(S4)=0

下面从最后一个阶段开始向前逆推计算。 第三阶段:

设将S3台设备(S3=0,1,2,3,4,5)全部分配给工厂丙时,则最大盈利值为F3(S3)= max[ P3(X3)] 数值计算表如图所示 S3 X3 P3(X3) 0 0 1 4 2 6 3 11 4 12 5 12 F3(S3) X3* 0 1 2 3 4 5

0 4 6 11 12 12 0 1 2 3 4 5 其中X3*表示使F3(S3)取最大值时的最优决策。 第二阶段:

设将S2台设备(S2=0,1,2,3,4,5)分配给工厂丙和工厂乙时,有一

种最优分配方案,使最大盈利值为 F2(S2)=max[P2(X2)+ F3 (S2—X2)] X2 其中X2=0,1,2,3,4,5

其中给乙工厂X2台,剩下的就给丙工厂,先要选择X2的值,使 P2(X2)+ F3 (S2—X2)的值最大,计算结果如下图 S2 X2 P2(X2)+ F3 (S2—X2) 0 0 0+4 0+6 1 5+0 5+4 2 3 4 11+0 11+4 5 F2(S2) X2* 0 1 2 3 4 5

0 5 10 14 16 0 1 2 2 1,2 2 10+0 10+4 11+0 10+6 11+4 0+11 5+6 0+12 5+11 0+12 5+12 10+11 11+6 11+0 21 第一阶段:

设把S1台(S1=5)设备分配给甲乙丙三个工厂时,则最大利益值为 F1(5 )=max[P1(X1)+ F2 (5 —X1)]

X1

其中X1=0,1,2,3,4,5,

其中给甲工厂X1台,盈利为P1(X1)剩下的(5 —X1)台分配给乙和丙工厂,利益最大值为F2 (5 —X1)

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