6.3目标规划方法教程.ppt

第3节 目标规划方法; 通过上节的介绍和讨论，我们知道，目标规划方法是解决多目标规划问题的重要技术之一。 这一方法是美国学者查恩斯（A.Charnes）和库伯（W.W.Cooper）于1961年在线性规划的基础上提出来的。后来，查斯基莱恩（U.Jaashelainen）和李（S.Lee）等人，进一步给出了求解目标规划问题的一般性方法——单纯形方法。 ;一、目标规划模型 ;例1：某一个企业利用某种原材料和现有设备可生产甲、乙两种产品，其中，甲、乙两种产品的单价分别为8元和10元；生产单位甲、乙两种产品需要消耗的原材料分别为2个单位和1个单位，需要占用的设备分别为1台时和2台时；原材料拥有量为11个单位；可利用的设备总台时为10台时。试问：如何确定其生产方案？; 如果决策者所追求的唯一目标是使总产值达到最大，则这个企业的生产方案可以由如下线性规划模型给出：求 ， ，使 ; 但是，在实际决策时，企业领导者必须考虑市场等一系列其他条件，如： ①根据市场信息，甲种产品的需求量有下降的趋势，因此甲种产品的产量不应大于乙种产品的产量。; 为了建立目标规划数学模型，下面引入有关概念。 ;绝对约束和目标约束 绝对约束，必须严格满足的等式约束和不等式约束，譬如，线性规划问题的所有约束条件都是绝对约束，不能满足这些约束条件的解称为非可行解，所以它们是硬约束。 ; 目标约束，目标规划所特有的，可以将约束方程右端项看做是追求的目标值，在达到此目标值时允许发生正的或负的偏差 ，可加入正负偏差变量，是软约束。 线性规划问题的目标函数，在给定目标值和加入正、负偏差变量后可以转化为目标约束，也可以根据问题的需要将绝对约束转化为目标约束。 ;优先因子（优先等级）与权系数 一个规划问题,常常有若干个目标，决策者对各个目标的考虑,往往是有主次或轻重缓急的。凡要求第一位达到的目标赋予优先因子 ，次位的目标赋予优先因子 ，…并规定 表示 比 有更大的优先权。这就是说，首先保证 级目标的实现，这时可以不考虑次级目标；而 级目标是在实现 级目标的基础上考虑的；依此类推。; 若要区别具有相同优先因子 的目标的差别，就可以分别赋予它们不同的权系数 。这些优先因子和权系数都由决策者按照具体情况而定。 ;目标函数 目标规划的目标函数（准则函数）是按照各目标约束的正、负偏差变量和赋予相应的优先因子而构造的。当每一目标确定后，尽可能缩小与目标值的偏离。因此，目标规划的目标函数只能是 基本形式有3种： ; ① 要求恰好达到目标值，就是正、负偏差变量都要尽可能小,即 ; ③ 要求超过目标值，也就是超过量不限，但负偏差变量要尽可能小，即 ;例2：在例1中，如果决策者在原材料供应受严格控制的基础上考虑：首先是甲种产品的产量不超过乙种产品的产量；其次是充分利用设备的有限台时，不加班；再次是产值不小于56万元。并分别赋予这3个目标优先因子 。试建立该问题的目标规划模型。 ;解：根据题意，这一决策问题的目标规划模型是; 假定有L个目标，K个优先级(K≤L)，n个变量。在同一优先级 中不同目标的正、负偏差变量的权系数分别为 、 ，则多目标规划问题可以表示为;在以上各式中： 、 分别为赋予 优先因子的第 个目标的正、负偏差变量的权系数； 为第 个目标的预期值； 为决策变量； 、 分别为第 个目标的正、负偏差变量。;（6.3.15）式为目标函数; （6.3.16）式为目标约束; （6.3.17）式为绝对约束; （6.3.18）式和（6.3.19）式为非负约束; 、 、 分别为目标约束和绝对约束中决策变量的系数及约束值。其中： ； ； ； 。 ;二、求解目标规则的单纯形方法 ; 所以检验数的正、负首先决定于 的系数 的正、负，若 ，则检验数的正、负就决定于 的系数 的正、负，下面可依此类推。; ②检查该行中是否存在负数，且对应的前L-1行的系数是零。若有，取其中最小者对应的变量为换入变量，转③。若无负数，则