2006/3
--第 3章 运输问题 --
--1--
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--2--
第三章 运输问题
Transportation problem
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--3--
3.1 运输问题的典例和数学模型
一、典例:
某食品公司经营糖果业务,公司下设三个工厂 A1,A2、
A3,四个销售门市部 B1,B2,B3,B4。已知每天各自的生产
量、销售量及调运时的单位运输费用情况。问:如何调运可
使总费用最小?
生产量,A1—— 7吨,A2 —— 4吨,A3 —— 9吨
销售量,B1 —— 3吨,B2 —— 6吨,B3 —— 5吨,B4 —— 6吨
产地
销地
B1 B2 B3 B4
A1
A2
A3
3 11 3 10
1 9 2 8
7 4 10 5
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--4--
调运示意图
A1
A2
A3
B1
B2
B3
B4
7吨
4吨
9吨
3吨
6吨
5吨
6吨
x11
x34




2006/3
--第 3章 运输问题 --
--5--
二、建立模型
设 xij—— 第 i产地到第 j销地之间的调运量,则有
Min z = ? ? cij·xij3 4
i=1 j=1
x11+x12+x13+x14=7 x11+x21+x31=3
xij?0,(i=1,2,┄,3; j=1,2,┄,4)








x21+x22+x23+x24=4
x31+x32+x33+x34=9
x12+x22+x32=6
x13+x23+x33=5
x14+x24+x34=6
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--6--
一般模型表示:
设有个 m产地,n个销地,其中第 i个产地的产量为 ai,第 j个
销地的销量为 bj,且 ??ai=?bj。若第 i个产地到第 j个销地每调运单
位物资的运费为 cij,则使总费用最少的调运模型为:
Min z = ? ? cij·xijn
i=1 j=1
m
m)1,2,.,,,(i
1
???
?
a in
j
ijx
n),.,,,1,2j ; m,,,,1,2,(i 0
n),.,,,1,2(j
1
???
???
?
x ij
j
m
i
ij bx
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--7--
三、模型的特点
1.变量数,m?n个
2.约束方程数,m+n个
最大独立方程数,m+n-1
3.系数列向量结构:
Pij=
0···
·
1···
1···
0
—— 第 i个分量
—— 第 m+j个分量
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--8--
x11 x12 ······ x1n x21 x22 ······ x2n,············,xm1 xm2 ······ xmn
1 1 ······ 1 0 0 ······ 0 ············ 0 0 ······ 0
0 0 ······ 0 1 1 ······ 1 ············ 0 0 ······ 0
0 0 ······ 0 0 0 ······ 0 ············ 1 1 ······ 1
1 0 ······ 0 1 0 ······ 0 ············ 1 0 ······ 0
0 1 ······ 0 0 1 ······ 0 ············ 0 1 ······ 0
0 0 ······ 1 0 0 ······ 1 ············ 0 0 ······ 1
i=1
i=2
i=m
j=1
j=2
j=n
············ ············ ············
············ ············ ············
······ ······ ······
······ ······ ······
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--9--
3.2 运输问题的表上作业算法和程序求解
表上作业法步骤, 初始方案 ?最优性检验 ?改进方案
一、初始方案的确定
1.最小元素法
2.Vogel法
二、最优性检验
1.闭回路法
2.位势法
三、方案改进方法
在 闭回路 内改进。
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--10--
A1
A2
A3
B1 B2 B3 B4
A1
A2
A3
B1 B2 B3 B4
A1
A2
A3
B1 B2 B3 B4
产量
销量
3 11 3 10
1 9 2 8
7 4 10 5 6
3
4 3
1
3
3 6 5 6
7
4
9
3 6 5 6
7
4
9
产量
销量
3
6 3
5 2
1
(1) (2)
(1) (-1)
(10) (12)
△ z=c11-c13+c23-c21=1=?11
△ z=c12-c14+c24-c22=2=?12 (0) (2)
(2)
(9)
(1)
(12)
单位运价表产销平衡表
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--11--
A1
A2
A3
B1 B2 B3 B4
7
4
9
产量
销量 3 6 5 6
6 3
5 2
13
A1
A2
A3
B1 B2 B3 B4 行两最小元素之差
列两
最小
元素
之差
3 11 3 10
1 9 2 8
7 4 10 5
0
1
1
2 5 1 3
0
1
2
2 - 1 3
0
1
-
2 - 1 2
7
6
-
- - 1 2
Vogel法,
产销平衡表
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--12--
A1
A2
A3
B1 B1 B3 B4
3 10
1 8
4 5
位势法,
(3) (9)
(7)
(-2)
(1)
(-2)
2.计算行位势和列位势;
令 u1=1,则依 cij=ui+vj 计算各
ui和 vj
3.计算空格处位势;
?ij=ui+vj
行位势
列位势
1
2
-1
-4
28 9
4.计算空格处检验数:
?ij=cij- ?ij
1.数字格处上添上对应的运价;
A1
A2
A3
B1 B1 B3 B4
3 11 3 10
1 9 2 8
7 4 10 5
单位运价表位势表,
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--13--
A1
A2
A3
B1 B1 B3 B4
7
4
9
产量
销量 3 6 5 6
6 3
5 2
13
(0) (2)
(2)
(9)
(1)
(12)
检验数表
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--14--
程序求解:
(1) 使用 LINDO程序求解, 同求解 LP模型。
(2) 使用 EXCEL求解:
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--15--
3.3 产销不平衡运输问题及其应用
Min z= ? ? cij·xijn
i=1j=1
m
m)1,2,.,,,(i
1
???
?
a in
j
ijx
n) 1,.,,,j ; m,,,,1,(i 0
n),.,,,1,2(j
1
???
???
?
x ij
j
m
i
ij bx
一、产销不平衡问题
1?产 ?销
Min z= ? ? cij·xij+?0?xi,n+1
n
i=1 j=1
m
m)1,2,.,,,(i 1
1
????
?
a in
j
ijx
1)nn,1,.,,,j ; m,,,,1,(i 0
1)nn,,.,,,1,2(j
1
????
????
?
x ij
j
m
i
ij bx
i=1
m
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--16--
产地 销地
A1
A2

Am
B1 B2 ┈ Bn
C11 C12 ┈ C1n
C21 C22 ┈ C2n
┆ ┊ ┈ ┊
Cm1 Cm2 ┈ Cmn
Bn+1




产>销问题单位运价表
销量
产量
b1 b2 ┈ bn
a1
a2

am
?ai??bj
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--17--
Min z= ? ? cij·xijn
i=1j=1
m
m)1,2,.,,,(i
1
???
?
a in
j
ijx
n) 1,.,,,j ; m,,,,1,(i 0
n),.,,,1,2(j
1
???
???
?
x ij
j
m
i
ij bx
2?销 ?产
Min z= ? ?cij·xij +?0?xm+1,jn
i=1 j=1
m
1)mm,1,2,.,,,(i
1
????
?
a in
j
ijx
n) 1,.,,,j ; 1mm,.,,,1,(i 0
n),.,,,1,2(j
1
1
????
???
?
?
x ij
j
m
i
ij bx
j=1
n
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--18--
产地 销地
A1
A2

Am
B1 B2 ┈ Bn
C11 C12 ┈ C1n
C21 C22 ┈ C2n
┆ ┊ ┈ ┊
Cm1 Cm2 ┈ Cmn
Am+1
销>产问题单位运价表
0 0 ┈ 0
销量
产量
b1 b2 ┈ bn
a1
a2

am
?bj??ai
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--19--
例一:某工厂按合同规定
必须于当年的每个季度末
分别提供 10,15,25,20
台同一规格的柴油机。已
知该厂的生产能力及生产
每台柴油机的成本如表示。
又如果生产出来的柴油机
当季不交货,每台每积压
一个季度需要存储维护费
用 0.15万元。要求在完成
合同的情况下,做出使全
年生产费用最小的决策。


生产能力
(台 )
单位成本
(万元 /台 )




25
35
30
10
10.8
11.1
11.0
11.3
二、应用模型
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--20--
模型:
设 xij?? 第 i季度生产,用于第 j季度交货的数量。
obj,min z= ??cij xij
i=1j=1
4 4
x11+x12+x13+x14?25
x22+x23+x24?35
x33+x34?30
x44?10
x11 =10
x12+x22 =15
x13+x23+x33 =25
x14+x24+x34+x44=20x
ij? 0,(i=1,··,4;j=1,··,4)
供应,Ⅰ







需求:
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--21--
单位费用表:




Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
10.8 10.95 11.10 11.25
M 11.10 11.25 11.40
M M 11.00 11.15
M M M 11.30
单位:万元
供应 需求
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--22--
例二:
某餐馆承办宴会,每晚连续举行,共举行五次。
宴会上需用特殊的餐巾,根据参加的人数,预计每
晚的需要量为:第一天 1000条,第二天 700条,第三
天 800条,第四天 1200条,第五天 1500条,五天之后,
所有的餐巾作废。宴会中用过的餐巾经过洗涤处理
后可以重复使用,这样可以降低使用成本。已知每
条新餐巾需要 1元的费用,送洗时可选择两种方式:
快洗仅需要一天时间,每条洗涤费用为 0.2元,慢洗
需要两天时间,每条洗涤费用 0.1元。问:如何安排,
可使总费用最低?
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--23--
建立模型:
设 xj— 第 j天使用新毛巾的数量; yij— 第 i天送第 j天使用快洗
餐巾的数量; zij— 第 i天送第 j天使用慢洗餐巾的数量;
第一天,x1=1000
第二天,x2+y12=700
第三天,x3+z13+y23=800
第四天,x4+z14+z24+y34=1200
第五天,x5+z15+z25+z35+y45=1500








新购餐巾,x1+x2+x3+x4+x5?5200
第一天送洗,y12+z13+z14+z15?1000
第二天送洗,y23+z24+z25?700
第三天送洗,y34+z35?800
第四天送洗,y45?1200
xj?0,yij?0,zij?0,( i=1,┈,4 ; j=1,┈,5 )
Min z=∑ xj+∑∑ 0.2yij+∑∑ 0.1zij
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--24--
新 购
第一天
第二天
第三天
第四天
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
1 1 1 1 1 0
M 0.2 0.1 0.1 0.1 0
M M 0.2 0.1 0.1 0
M M M 0.2 0.1 0
供应 需求 产量
销 量
5200
1000
700
800
1200M M M 0.2 0.1 0
1000 700 800 1200 1500 3700
产销平衡表
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--25--
例三:
有 A,B,C三个化肥厂供应四个地区 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ 的农用化肥,
三个工厂每年各自的产量为 A--50万吨,B--60万吨,C--50万吨。四个
地区的需求量分别是 Ⅰ 地区最高 50万吨,最低 30万吨,Ⅱ 地区为 70万
吨,Ⅲ 地区为 30万吨以下,Ⅳ 地区不低于 10万吨。问:如何调运,可
使总的调运费用最小?单位调运费用如下表所示。
A1
A2
A3
B1 B2 B3 B4 产量
销量
16 13 22 17
14 13 19 15
19 20 23 ―
单位运价表
50
60
50
30-50 70 0-30 10-
单位:万元 /万吨
设 xij--第 i工厂
调至第 j需求地区
的化肥数量
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--26--
A
B
C
D
Ⅰ ? Ⅰ ?? Ⅱ Ⅲ Ⅳ ? Ⅳ ??
16 16 13 22 17 17
14 14 13 19 15 15
19 19 20 23 M M
M 0 M 0 M 0
供应 需求 产量
销 量
50
60
50
50
30 20 70 30 10 50
产销平衡表
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--27--
三、扩大的运输问题
例:在前面的例题中,若既可以从 Ai运到 Bj,也可以经过中间站
T1,T2,T3,T4或者 Ai,Bj转运,称扩大的运输问题。
几点说明:
1.所有的产地、销地、中间站均视作产地、销地;
2.转运量可定位总的产量之和;
3.不能出现循环倒运现象,允许自身往自身最多调运一次,
运价为 Cij=0;
4.实际产地产量为转运量与该产地实际产量之和,实际销地
销量为转运量与实际销量之和。
2006/3
--第 3章 运输问题 --
--28--
A1 A2 A3 T1 T2 T3 T4 B1 B2 B3 B4
A1
A2
A3
T1
T2
T3
T4
B1
B2
B3
B4
0 1 3
1 0 -
3 - 0
2 1 4 3
3 5 - 2
1 - 2 3
3 11 3 10
1 9 2 8
7 4 10 5
2 3 1
1 5 -
4 - 2
3 2 3
3 1 7
11 9 4
3 2 10
10 8 5
0 1 3 2
1 0 1 1
3 1 0 2
2 1 2 0
2 8 4 6
4 5 2 7
1 8 2 4
1 - 2 6
2 4 1 1
8 5 8 -
4 2 2 2
6 7 4 6
0 1 4 2
1 0 2 1
4 2 0 3
2 1 3 0
产 销 产量
销量
27
24
29
20
20
20
20
20
20
20
20
20 20 20 20 20 20 20 23 26 25 26
产销平衡表