Интерпретация симплекс-таблиц – анализ модели на чувствительность
Анализ моделей на чувствительность – это процесс, реализуемый после того, как оптимальное решение задачи получено. Исследователя вряд ли устроила бы заключительная симплекс-таблица, из которой можно было бы получить только список переменных и их значения. На самом же деле результирующая симплекс-таблица «насыщена» весьма важными данными, лишь небольшую часть которых составляют оптимальные значения переменных. Из симплекс-таблицы либо непосредственно, либо при помощи простых дополнительных вычислений можно получить информацию относительно
1) оптимального решения,
2) статуса ресурсов,
3) ценности каждого ресурса,
4) чувствительности оптимального решения к изменению запасов ресурсов, вариациям коэффициентов целевой функции и интенсивности потребления ресурсов.
Сведения, относящиеся к первым трем пунктам, можно получить непосредственно из симплекс-таблицы для оптимального решения. Получение информации, относящиеся к четвертому пункту, требует дополнительных вычислений.
Для иллюстрации возможностей получения указанной выше информации из заключительной симплекс-таблицы воспользуемся опять задачей 1. Эта задача формулируется следующим образом:
max ( прибыль )
Оптимальная симплекс-таблица имеет вид:
Базис | с | ![]() | ||||||
![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | |||
![]() | ![]() | ![]() | - ![]() | |||||
![]() | ![]() | - ![]() | ![]() | |||||
![]() | -1 | |||||||
![]() | ![]() | - ![]() | ![]() | |||||
Решение | ![]() | ![]() | ![]() |
1) Оптимальное решение
Управляемые переменные | Оптимальные значения | Решение |
![]() | 31/3 | Объём производства краски для наружных работ должен быть равен 31/3 т в сутки |
![]() | 11/3 | Объём производства краски для внутренних работ должен быть равен 11/3 т в сутки |
![]() | 122/3 | Прибыль от реализации продукции равна 122/3 тыс. долл. ( в сутки ) |
2) Статус ресурсов
Прямая, проходящая через оптимальную точку, представляет связывающее ограничение ( на рисунке 1.1 ограничения 1 и 2 ). В противном случае соответствующее ограничение будет несвязывающим ( на рисунке 1.1 ограничения 3 и 4 ). Связывающее ограничение относится к разряду дефицитного ресурса, несвязывающее – недефицитный ресурс.
Ресурс | Остаточные переменные | Статус ресурса |
Исходный продукт А | ![]() | Дефицитный |
Исходный продукт В | ![]() | Дефицитный |
Превышение объёма производства краски для внутренних работ по отношению к объёму производства краски для наружных работ | ![]() | Недефицитный |
Спрос на краску для внутренних работ | ![]() | Недефицитный |
3) Ценность ресурса
Ресурс | Статус ресурса | Ценность ресурса |
Исходный продукт А | Дефицитный | ![]() |
Исходный продукт В | Дефицитный | ![]() |
Превышение объёма производства краски для внутренних работ по отношению к объёму производства краски для наружных работ | Недефицитный | |
Спрос на краску для внутренних работ | Недефицитный |
Полученные результаты свидетельствуют о том, что дополнительные вложения в первую очередь следует направить на увеличение исходного продукта В и лишь затем – на увеличение исходного продукта А. Что касается недефицитных ресурсов, то, как и следовало ожидать, их объем увеличивать не следует.
4) Максимальное изменение запаса ресурса
Базис | с | ![]() | ||||||
![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | |||
![]() | ![]() | |||||||
![]() | ||||||||
![]() | -1 | |||||||
![]() | ||||||||
-3 | -2 | |||||||
![]() | ![]() | ![]() | ![]() | |||||
![]() | ![]() | ![]() | ||||||
![]() | ![]() | ![]() | ||||||
![]() | ||||||||
- ![]() | ![]() | |||||||
![]() | ![]() | ![]() | - ![]() | |||||
![]() | ![]() | - ![]() | ![]() | |||||
![]() | ![]() | -1 | ||||||
![]() | ![]() | - ![]() | ![]() | |||||
![]() | ![]() | ![]() |
Как изменится симплекс-таблица при изменении величины запаса ресурса на ? Проще всего получить ответ на этот вопрос, если ввести
в правую часть первого ограничения начальной симплекс-таблицы и затем выполнить все преобразования. Прежде всего заметим, что на каждой итерации новая правая часть каждого ограничения представляет собой сумму двух величин: постоянной и члена, линейно зависящего от
. Постоянные соответствуют числам, которые были на соответствующих итерациях в правых частях ограничений симплекс-таблиц до введения
. Коэффициенты при
во вторых слагаемых равны коэффициентам при
на той же итерации. Другими словами, при анализе влияния изменений в правых частях второго, третьего и четвертого ограничений нужно пользоваться коэффициентами при переменных
,
,
соответственно.
Величина должна быть ограничена таким интервалом значений, при которых выполняется условие неотрицательности правых частей ограничений, т.е.
;
4 изменение запаса ресурса продукта А
7
5) Максимальное изменение коэффициентов целевой функции
Базис | с | ![]() | ![]() | |||||
![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | |||
![]() | ||||||||
![]() | ||||||||
![]() | -1 | |||||||
![]() | ||||||||
![]() | -2 | |||||||
![]() | ![]() | ![]() | ||||||
![]() | ![]() | ![]() | ![]() | |||||
![]() | ![]() | ![]() | ||||||
![]() | ||||||||
![]() | - ![]() | ![]() | ||||||
![]() | ![]() | ![]() | - ![]() | |||||
![]() | ![]() | ![]() | - ![]() | ![]() | ||||
![]() | ![]() | -1 | ||||||
![]() | ![]() | - ![]() | ![]() | |||||
![]() | ![]() | ![]() |
Наряду с определением допустимых изменений запасов ресурсов представляет интерес и установление интервала допустимых изменений коэффициентов удельной прибыли (или стоимости). Цель заключается в том, чтобы найти интервалы значений изменений коэффициентов целевой функции, при которых оптимальные значения переменных остаются неизменными. Допустим, что удельная прибыль от производственной деятельности, ассоциированной с переменной изменяется от 3 до 3+
, где
может быть как положительным, так и отрицательным числом. Целевая функция в этом случае примет вид:
. Повторим все итерации симплекс-таблицы. Оптимальные значения переменных будут оставаться неизменными при значениях
, удовлетворяющих условию неотрицательности (при максимизации) всех коэффициентов при небазисных переменных в результирующей строке. Таким образом, должны выполняться следующие неравенства:
;
1 изменение единицы стоимости продукта А
4
Таким образом, при изменении коэффициента целевой функции при в пределах 1
4 оптимальные значения
и
остаются неизменными, однако оптимальное значение целевой функции будет изменяться в соответствии с выражением
, где
.
Заключение
Из теоретических положений, лежащих в основе построения симплекс-метода, следует, что угловая точка полностью определяется базисным решением ЗЛП, записанной в стандартной форме. Условия оптимальности и допустимости симплекс-алгоритма обеспечивают переход от начальной допустимой угловой точки к смежной угловой точке, соответствующей улучшенному значению целевой функции. Максимальное количество итераций, необходимых для получения оптимума, не превосходит , где
– число переменных, а
– число уравнений ЗЛП, представленной в стандартной форме.
Неограниченность целевой функции или пространства решений, а также отсутствие допустимых решений свидетельствуют о неточностях, допущенных при построении исходной модели, и, следовательно, о необходимости её проверки.
Симплекс-таблица для оптимального решения полезна не только тем, что в ней представлены оптимальные значения переменных. Она содержит также данные, характеризующие статус и ценность различных ресурсов. Анализ модели на чувствительность выявляет определённый интервал значений изменения запасов ресурсов, при которых виды производственной деятельности, представленные в полученном ранее оптимальном решении, остаются неизменными. При анализе модели на чувствительность может быть определён также и некоторый интервал значений изменения коэффициентов удельной прибыли (затрат), при которых сохраняются полученные ранее оптимальные значения переменных.