Слайд 1Дослідження операцій
Лекції - 20 годин
Лабораторні заняття - 32 годин
Самостійна робота
- 20 годин
Розрахункова робота – 36
Екзамен - 36 годин
Кафедра економічної
кібернетики
доцент Кондіус І.С.
Слайд 2Література
1. Исследование операций в экономике: Учеб. пособие для вузов /
Под ред. Н.Ш. Кремера. - М.: Банки и биржи, ЮНИТИ,
1999. – 407 с.
Катренко А.В. Дослідження операцій. Підручник. – Львів: «Магнолія Плюс», 2004. – 549 с.
НМК
Таха X. Введение в исследование операций. - М.: Издат. дом «Вильямс», 2001. – 912 с.
Слайд 3План
Основні поняття дослідження операцій
Класифікація задач дослідження операцій
3. Задачі управління
запасами
Слайд 4Дослідження операцій – наукова дисципліна, яка займається розробкою і практичним
застосуванням методів найбільш ефективного управління різноманітними організаційними системами.
Мета дослідження операцій
– кількісне обґрунтування управлінських рішень.
Слайд 5Приклад 1. Для забезпечення високої якості продукції деякого підприємства організована
система вибіркового контролю. Необхідно визначити такі форми його організації (наприклад,
визначити розміри контрольних партій, встановити послідовність контрольних операцій, вказати правила вибраковки тощо), щоб забезпечити необхідну якість при мінімальних витратах.
Слайд 6Приклад 2. Для реалізації певної партії сезонного товару створюється мережа
тимчасових торгових точок. Необхідно вибрати параметри мережі – кількість торгових
точок, їх розташування, кількість персоналу – так, щоб забезпечити максимальну економічну ефективність розпродажу.
Слайд 7Приклад 3. До заданого терміну необхідно провести масове медичне обстеження
групи населення з метою виявлення певного захворювання. На проведення обстеження
виділені матеріальні засоби, персонал, обладнання. Необхідно розробити такий план проведення обстеження – визначити кількість медичних пунктів, їх розташування, кількість персоналу, вид та кількість аналізів– щоб виявити якомога більший відсоток хворих.
Слайд 8Загальні риси задач ДО:
мова йде про деякий захід, яким можна
управляти;
намагаються досягти певної мети;
задані деякі умови проведення заходу, що досліджується;
в
межах цих умов необхідно прийняти рішення, причому таке, щоб даний захід приніс певну вигоду.
Слайд 9Операція – будь який захід, яким можна управляти і який
спрямований на досягнення певної мети.
Результат операції залежить від способу її
проведення, організації, тобто від вибору деяких параметрів.
Будь-який конкретний вибір параметрів називається розв’язком.
Оптимальний розв’язок - такий, який з тих чи інших міркувань кращій за інші.
Слайд 10Основна задача дослідження операцій
попереднє кількісне обґрунтування оптимальних розв’язків
Слайд 12Приклад задачі розподілення ресурсів
(задачі про призначення)
Слайд 13Нехай маємо цех з трьома видами обладнання: токарним (20 од.),
стругальним(12 од.) і фрезерним (15 од.). В цех надходять деталі
трьох типів. Відомо час обробки деталі кожного виду на певному обладнанні:
І вид: Т(2 хв), С(1 хв), Ф(3 хв)
ІІ вид: Т(1 хв), Ф(0,5 хв)
ІІІ вид: С(1 хв), Т(0,5 хв)
Визначити послідовність та кількість надходження деталей на кожний вид обладнання (по типах), щоб не було простою обладнання і щоб не утворювалась черга з деталей.
Приклад задачі календарного планування
Слайд 15Стратегія управління запасами
1) Яку кількість запасу необхідно замовляти?
2) Коли замовляти
(з якою періодичністю)?
Слайд 16Сумарні витрати на управління запасами
витрати на придбання запасу
витрати на оформлення
замовлення
витрати на зберігання замовлення
втрати від дефіциту запасу
Слайд 17Припущення моделі Уілсона
інтенсивність споживання запасу є відомою і постійною величиною;
час
постачання замовлення є відомою і постійною величиною;
кожне замовлення постачається у
вигляді однієї партії;
витрати на оформлення замовлення не залежать від розміру замовлення;
витрати на збереження запасу пропорційні його розміру;
відсутність запасу (дефіцит) неприпустима.
Слайд 18Вхідні параметри моделі Уілсона
۷ - інтенсивність (швидкість) споживання запасу, [од.зап./од.
t];
s- витрати на збереження запасу, [ грош. од.];
K - витрати
на здійснення замовлення, що включають витрати на оформлення і витрати на доставку замовлення, [грош. од.];
tД- час доставки замовлення, [од. t].
Слайд 19Вихідні параметри моделі Уілсона
Слайд 20Особливості розв’язання
задач управління запасами
не завжди в початковій умові задачі числові
величини вхідних параметрів задаються в явному вигляді
всі числові величини,
що використовуються у формулах, мають бути погоджені в одиницях виміру
Слайд 22Визначити:
яким видом транспорту вигідніше доставляти замовлення;
розмір замовлення брусків Q*,
що мінімізує витрати на управління запасами;
з якою періодичністю подавати замовлення;
при
якому рівні запасу h0 подавати замовлення.
Слайд 23Література
Ю.П.Зайченко. Дослідження операцій. – Київ:ЗАТ “Віпол”, 2000. – 688 с.
С.І.Наконечний,С.С.Савіна
Математичне програмування: Навч.посіб.– К.:КНЕУ, 2003.– 452с.
Вентцель Е.С. Исследование операций. Задачи,
принципы, методология. – М. Наука, 1988. –208 с.
Катренко А.В. Дослідження операцій: Підручник.– Львів: Магнолія Плюс, 2004.– 549с.
Исследование операций в экономике: Учеб. пособие для вузов/Н.Ш. Кремер, Б.А. Путко, И.М. Тришин; под ред. проф. Н.Ш. Кремера. – М.: ЮНИТИ, 2003.- 407 с.
Салманов О.Н. Математическая экономика с применением Mathcad и Excel. – Спб.: БХВ – Петербург, 2003. – 464 с.
Слайд 24Лекція 1
ВСТУП
Загальні відомості про дослідження операцій
Принципи застосування математики в
економіці.
Предмет та історія виникнення дослідження операцій.
Основні поняття дослідження операцій.
Слайд 251. Принципи застосування математики в економіці.
Слайд 26Кёне Франсуа
1694-1774
Французький економіст – автор першої в світі
економічної моделі (XVII ст.)
У ХХ столітті його “Економічна таблиця” стала
основою для побудови й розвитку численних моделей суспільного відтворення.
Так, міжгалузева модель “Витрати–випуск” В. Леонтьєва є подальшим логічним кроком у продовження економічної таблиці Ф. Кене.
Слайд 27 Розквіт застосування математичних методів у економіці ознаменувало ХХ століття.
З
їх використанням пов‘язані роботи практично всіх вчених, відзначених Нобелівською премією
з економіки, наприклад, Д.Хікс, Р.Солоу, В.Леонтьєв, П.Самуельсон.
Слайд 28
Перші роботи із застосуванням математики в економіці не виходили за
рамки найпростіших обробок результатів спостережень.
Подальший розвиток мікро- і макроекономіки, прикладних
економічних дисциплін пов’язаний з дедалі вищим рівнем їх формалізації. Основу для цього заклав прогрес у самій математиці особливо в галузі прикладної математики.
Слайд 29
- точно і компактно викладати положення економічної теорії;
- виділяти і
формально описувати найістотніші зв'язки економічних змінних і характеристик;
- одержувати висновки
про функціонування об'єкта;
- отримувати нові знання про об'єкт;
- передбачати майбутню поведінку об'єкта у разі зміни якихось його параметрів.
Яку ж конкретно роль відіграють математичні методи в економіці?
Використання їх дає можливість:
Слайд 30Модель — це такий матеріальний або уявлюваний об'єкт (об'єкт-замінник), який
у процесі дослідження заміщає об'єкт-оригінал так, що його безпосереднє вивчення
дає нові знання про об'єкт-оригінал.
Слайд 31 Модель потрібна щоб
- зрозуміти з чого складається конкретний об‘єкт;
- навчитись
керувати об‘єктом (процесом) і визначати найкращі способи
управління при заданих умовах;
- прогнозувати прямі і непрямі наслідки реалізації заданих форм впливу на об‘єкт.
Процес побудови, вивчення і застосування моделей називають
моделюванням.
Слайд 32Моделювання
Матеріальне
Ідеальне
(мисленні уявлення, створені людиною)
Фізичне
Аналогове
Інтуітивне
Знакове
Математичне моделювання
Слайд 33Математична модель економічного об‘єкта (системи) — це його спрощений образ,
поданий у вигляді сукупності математичних співвідношень (рівнянь, нерівностей, логічних співвідношень,
графіків тощо).
Об’єктом дослідження математичного моделювання в економіці є економічна система.
Слайд 34У широкому сенсі математична модель — це метод дослідження, базований
на аналогії процесів різної природи, але описуваних однаковими математичними залежностями.
Необхідність використання моделювання визначається тим, що багато об'єктів і пов'язані з ними проблеми дослідити безпосередньо або зовсім неможливо, або ж їхнє дослідження вимагає так багато сил і часу, що вже з цієї причини стає неможливим.
Слайд 35За своїм визначенням будь-яка економічна модель абстрактна, отже, неповна, оскільки,
виділяючи визначальні закономірності, вона абстрагується від інших факторів, які, незважаючи
на їх відносну малість, у сукупності чи за певних умов можуть визначати не тільки відхилення в поведінці об'єкта дослідження, а й саму поведінку. Однак при цьому методі пізнання не залишається нічого іншого, як припускати, що невраховані фактори справляють на об'єкт незначний вплив, або ж уводити їх у модель і робити врахованими, якщо це можливо.
Слайд 36Наприклад, у найпростішій моделі попиту вважається, що попит на товар
визначається його ціною і доходом споживача. Насправді ж на попит
впливають і інші фактори: смаки й очікування споживачів, ціни на інші товари, реклама, мода і так далі. І іноді роль останніх буває визначальною.
Слайд 37Математичні моделі в економіці
Макро- і мікроекономічні
Теоретичні і прикладні
Рівноважні
й оптимізаційні
Статичні й динамічні
Детерміновані і стохастичні
Слайд 38Будуючи моделі, виділяють істотні фактори й відкидають деталі, щоб виокремити
спільне й суттєве для всіх принципово однакових, але таких різних
у деталях явищ.
Приклади економічних моделей наведено на схемі
Слайд 39
Економічні моделі
Модель статистичної рівноваги ринку
Модель В.Леонтьєва міжгалузевого балансу
Неокласична модель споживання
Моделі
економічного зростання
Неокласична модель поведінки фірми
Моделі рівноваги на товарних, фінансових, факторних
ринках
Слайд 402. Предмет та історія виникнення дослідження операцій
Слайд 41Під операцією розуміють будь-яку діяльність людини, що спрямована на досягнення
якоїсь мети (у виробництві, у військовій операції, у перевезенні вантажів,
у плануванні робіт, у прийнятті політичного рішення та ін.).
Слайд 42Припустимо, що людина приймає рішення (часто дуже важливе, бо від
нього залежить її доля, доля її підприємства, доля військової операції,
напрям розвитку держави). Виникає питання: наскільки це рішення є правильним? Виникає потреба об'єктивної кількісної оцінки прийнятого рішення.
Слайд 43?
?
?
?
?
?
?
?
Виникає питання: наскільки це рішення є правильним?
Виникає потреба об'єктивної
кількісної оцінки прийнятого рішення.
Слайд 44Дослідження психологів показали, що людина почуває себе невпевнено,
якщо при
прийнятті рішення
потрібно врахувати понад 10
змінних або суперечливих
факторів. Але
в реальних умовах виробництва на процеси впливають сотні (а іноді й тисячі) факторів. Тому науковий підхід до кількісної оцінки прийнятого рішення за допомогою методів дослідження операцій є дуже важливим.
Слайд 45 Дослідження операцій - це теорія використання наукових кількісних методів для
прийняття найкращого рішення у різних галузях діяльності людини.
Ця наука
дає об'єктивні, кількісні рекомендації з управління
цілеспрямованими
діями людини.
Слайд 46Томас Сааті
"Дослідження операцій - це мистецтво давати погані відповіді на
ті практичні запитання, на які даються ще гірші відповіді за
допомогою інших методів"
Слайд 47Сайт: Softkey.info
Програма
Романа Камалова «Мыслитель»- реалізує алгоритм «Методу аналізу ієрархій»
автором якого є Томас Сааті
Слайд 48Як самостійний науковий напрям, дослідження операцій оформилося на початку 40-х
років минулого століття. Перші публікації з досліджень операцій з'явилися у
1939-1940 рр. А на період Другої світової війни США використовували науковців, які давали поради військовим щодо прийняття рішень при аналізі та дослідженні військових операцій. Звідси і виникла назва дисципліни.
Слайд 49Термін "Дослідження операцій" виник у роки Другої світової війни.
Пізніше
принципи і методи дослідження операцій (ДО) стали використовуватися у цивільній
сфері: у промисловості, для управління фінансами, у сільському господарстві та ін.
Слайд 50В 1939р. ленінградський математик
Л. В. Канторович у роботі „Математичні
методи організації та планування виробництва" сформулював клас умовно-екстремальних лінійних задач
та запропонував методи їх розв'язування, що поклало початок лінійному програмуванню.
У 1951 р. була опублікована робота Г.М.Куна і А.В.Такера, у якій наведені необхідні і достатні умови оптимальності для розв'язання нелінійних задач.
Слайд 51Широко відомими в світі є роботи українських вчених
О.Г. Івахненко
Запропонував та розробив метод групового врахування аргументів, що знайшов застосування
в прогнозуванні економічних процесів
В.М. Глушков - основоположник інформаційних технологій в Україні, засновник і директор Інституту кібернетики АН УРСР (1962-1982).
Великим є його вклад
в розроблення та впровадження оптимізаційних задач в АСУ
Слайд 52В галузі дискретної оптимізації
B.C. Михалевич
І.В. Сергієнко
Слайд 53 Метою ДО є наукове кількісне обґрунтування рішень, які приймаються щодо
управління в господарських, військових та державних справах. У деяких випадках
(наприклад, у багатьох комбінаторних задачах) отримати оптимальне рішення неможливо, і тому приймається субоптимальне (не найгірше) рішення.
Слайд 54 Предметом дослідження операцій є: військові операції, рішення у політиці та
виробництві, сільському господарстві, фінансових справах і т.п.
Ми будемо розглядати
виробничі процеси у господарській діяльності людини.
Слайд 55Задачі дослідження операцій
Розподіл ресурсів
Управління запасами
Мережне планування
Мережні задачі
Планування і розміщення
Конфліктні ситуації
Масове
обслуговування
Складання розкладів
Ремонт і заміна
устаткування
Слайд 56 Розподіл ресурсів.
Ресурси - це гроші, матеріали, людська праця і
т.п. Ресурси завжди обмежені і в різних виробах забезпечують різний
прибуток. Наприклад, ми маємо матерію, з якої можна виготовити або чоловічий, або жіночий, або дитячий одяг за різними цінами та прибутками. Виникає проблема розподілу людей, матерії та інших ресурсів між виробами з метою отримання найбільшого прибутку.
Слайд 57 Управління запасами.
Із збільшенням запасів створюються умови для більш ритмічної
роботи виробництва. Запас - це гарантія можливості виконання будь-якого замовлення.
Якщо запасів не вистачає, то можливі значні збитки за рахунок невиконання зобов'язань.
Слайд 58 Але разом із збільшенням запасів збільшується змертвілий капітал і
витрати на зберігання. Існують підприємства, які зовсім не мають складів:
їх замінюють майданчики для розвантаження отриманої та відвантаження виготовленої продукції. Виникає проблема управління запасами при найменших витратах.
Слайд 59 Задачі мережного планування і управління розглядають співвідношення між термінами закінчення
великого комплексу операцій і моментами початку всіх операцій комплексу. Потрібно
знайти мінімальні тривалості комплексу операцій, оптимальні співвідношення вартості і термінів виконання.
Мережні задачі полягають у оптимізації процесу обслуговування на мережах чи самої структури мережі.
Слайд 60 Задачі планування і розміщення пов'язані з визначенням оптимального числа і
місця розміщення нових об'єктів з урахуванням їх взаємодії з наявними
об'єктами і між собою.
Задачі дослідження конфліктних ситуацій полягають у виборі оптимальних стратегій поведінки учасників конфлікту.
Слайд 61 Задачі масового обслуговування: розглядають питання створення та функціонування черг
- на
заводському конвеєрі;
у залізничній касі;
для літаків над аеропортом, що
йдуть на посадку;
клієнтів в ательє побутового обслуговування;
абонентів міської телефонної станції тощо).
Потрібно розв'язати проблеми якісного обслуговування при мінімальних витратах на обладнання.
Слайд 62 Задачі складання розкладів (календарного планування)
полягають у визначенні оптимальної черговості
виконання операцій на різних видах устаткування чи при певному способі
надання послуг.
Ремонт та заміна устаткування.
Застаріле обладнання вимагає витрат на ремонт і має знижену продуктивність. Потрібні розрахунки для прийняття рішення щодо термінів ремонту та заміни обладнання, які забезпечують найбільший прибуток.
Слайд 63 Задача рюкзака: рюкзак (вантажна машина, вагон, судно, літак) має обмежену
вантажопідйомність. Потрібно так заповнити рюкзак, щоб отримати максимальний прибуток.
Задачі комівояжера,
створення сумішей, наймання / звільнення робітників, мережевого планування робіт, порядку обробки кількох різних деталей, комбіновані задачі та ін. - усім цим займається наука "Математичні методи дослідження операцій".
Слайд 643. Основні поняття дослідження операцій
Слайд 65Операція — це будь-який керований захід, спрямований на досягнення мети.
Результат операції залежить від способу її проведення чи організації, інакше
— від вибору деяких параметрів.
Будь-який вибір набору параметрів називається рішенням.
Оптимальними вважаються ті рішення, що в обговореному заздалегідь сенсі мають переваги над іншими.
Слайд 66Основним завданням дослідження операцій є знаходження оптимальних рішень у рамках
обраної моделі.
Модель операції — це якомога точніший опис операції за
допомогою математичного апарата.
Ефективність операції — це ступінь її пристосованості до виконання поставленої мети, що кількісно виражається у вигляді цільової функції.
Слайд 67Основні етапи дослідження операцій
Отримання змісту задачі у вигляді текстового
(технічного) завдання.
Збір даних, їх аналіз. Формулювання задачі.
Консультації із
замовником.
Виявлення факторів, які впливають на процес.
Уточнення мети (варіантів мети).
1
Слайд 68Формалізація задачі у вигляді математичної моделі,
F =F(Х, У) =
mах (mіn) — функція мети
(показник якості або ефективності процесу)
при обмеженнях
gi(X,Y)< bi
де Х — вектор керованих змінних,
У - вектор некерованих аргументів,
gі (Х, У) - функція споживання і-го ресурсу;
bi - величина і-го ресурсу (вага ресурсу, сума грошей,
фонд машинного часу верстата та ін.)
За допомогою обмежень знаходять область припустимих розв'язків,
а функція мети дозволяє визначити оптимальну точку в цій області.
Отримати оптимальний розв'язок означає знайти такі величини X,
при яких функція мети F досягає оптимуму при одночасному
дотриманні нерівностей.
2
Слайд 69Розв'язання задачі одним з методів:
• лінійного програмування, якщо F =
F(Х, У) та gi(Х, У)
лінійні функції відносно X, У;
•
нелінійного програмування, якщо F = F(Х, У) та gi(Х, У)
нелінійні функції відносно X, У;
• динамічного програмування, якщо F = F(Х, У) є
адитивною або мультиплікативною функцією від
змінних X, У;
• дискретного програмування, якщо на змінні X, У
накласти умови дискретності (напр-д, цілочисленості);
• стохастичного програмування, якщо У випадкова
величина, а замість функції мети F = F(Х, У)
розглядають її математичне очікування.
3
Слайд 70Перевірка та корегування моделі.
Перевірка виконується порівнянням поведінки
моделі з фактичним
поводженням.
Реалізація на практиці.
4
5
Слайд 71Отримане на основі дослідження операцій рішення має свої особливості:
1. Наукове
кількісне обґрунтування рекомендованої варіанту рішення із визначенням: найкращого способу дії
повноти досягнення мети і ціни досягнутої мети, ступеня ризику.
2. Системний підхід: будь-яка задача розглядається з точки зору її впливу на критерії функціонування всієї системи.
3. Дорогий фізичний експеримент замінюється відносно дешевим математичним моделюванням, яке дає відповідь на багато питань і дозволяє прийняти оптимальне рішення. При цьому використовується ЕОМ.
4. Рекомендуючий характер висновків із дослідження операцій: рішення приймає людина, яка повинна нести повну відповідальність за наслідки цих рішень.
Слайд 72Методи дослідження операцій
теорія лінійного, нелінійного, дискретного(цілочисленого,
бінарного, неподільного),
динамічного,
стохастичного програмування;
теорія
ігор;
теорія систем масового обслуговування;
прийняття рішень в умовах нечіткої інформації;
теорія
експертних систем;
теорія ефективності та ін.
Слайд 73Приклад. Фірма виготовляє продукцію чотирьох видів(А, В, С, D) з
використанням ресурсів 1,2 і 3. Вихід ресурсів подано у таблиці:
Вартість виготовлення кожного виду продукції відповідно дорівнює 20,40,30,10 грв. Запаси ресурсів задані у таблиці.
Визначити оптимальний план виробництва продукції всіх чотирьох видів, який максимізує загальний прибуток.
Слайд 74Позначимо
x1, x2, x3,x4 − кількість продукції кожного виду(A,B,C,D).
Загальний
прибуток:
F(x1,x2,x3,x4)max
Слайд 75- цільова функція
- початкові наближення
- система обмежень
Слайд 76Питання для самоперевірки.
1. Що таке модель?
2. Для чого потрібна модель?
3.
Які є прийоми моделювання?
4. Що є об'єктом дослідження математичного моделювання
в економіці?
5. Що таке математична модель?
6. Класифікація математичних моделей у економіці.
7. Навести приклади економічних моделей.
8. Що таке операція?
9. Що таке дослідження операцій?
10. Що є предметом дослідження операцій?
11. Назвіть типові класи задач дослідження операцій.
12. Що таке модель операції?
13. Що таке ефективність операції?
14. Назвіть основні етапи дослідження операцій?
15. Які ви знаєте методи дослідження операцій?