系統(tǒng)工程課程設(shè)計(jì)-貨運(yùn)公司收益問題的優(yōu)化設(shè)計(jì).doc

交通運(yùn)輸學(xué)院系統(tǒng)工程課程設(shè)計(jì)學(xué) 院 交通運(yùn)輸學(xué)院 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 成 績(jī) 指導(dǎo)老師 2010 年 7 月 18 日指導(dǎo)教師評(píng)語及成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語 成績(jī) 導(dǎo)師簽字： 年 月 日 蘭州交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書所在系： 物流管理 課程名稱： 系統(tǒng)工程 指導(dǎo)教師（簽名）： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 一、課程設(shè)計(jì)題目貨運(yùn)公司收益問題的優(yōu)化設(shè)計(jì)二、課程設(shè)計(jì)的目的通過對(duì)收益問題的優(yōu)化設(shè)計(jì)，掌握企業(yè)物資預(yù)測(cè)技術(shù)、收益優(yōu)化的建模過程，提高學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)求解復(fù)雜問題的能力。 三、課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)要求、工作量要求等） 按照題目要求完成相應(yīng)問題的設(shè)計(jì)、求解過程。要求：1.課程設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，表述清晰； 2.求解過程完整，預(yù)測(cè)要有分析過程并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析；3.要有程序的核心部分，應(yīng)用相關(guān)計(jì)算軟件的要有主要過程截圖；3.文檔格式規(guī)范；四、工作進(jìn)度安排 第18周：主要完成相關(guān)文獻(xiàn)的查閱，進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集整理；第19周：完成問題的建模，進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；第20周：按照規(guī)范要求完成課程設(shè)計(jì)的文檔。五、主要參考文獻(xiàn)審核批準(zhǔn)意見系主任（簽字） 年月日交通運(yùn)輸學(xué)院課程設(shè)計(jì)目錄1引言12課程設(shè)計(jì)詳解1一、案例背景（數(shù)據(jù)的收集和整理）1二、分析問題3三、解決問題3四、問題求解6問題16問題27問題3143結(jié)論294參考文獻(xiàn)2930貨運(yùn)公司收益問題的優(yōu)化設(shè)計(jì)1引言說明設(shè)計(jì)題目的目的、意義、內(nèi)容、主要任務(wù)等。課程設(shè)計(jì)的目的通過對(duì)收益問題的優(yōu)化設(shè)計(jì)，掌握企業(yè)物資預(yù)測(cè)技術(shù)、收益優(yōu)化的建模過程，提高學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)求解復(fù)雜問題的能力。課程設(shè)計(jì)的意義能給時(shí)我們利用所學(xué)的知識(shí)，通過課程設(shè)計(jì)使我們深入了解什么是貨運(yùn)公司收益問題的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并掌握解決問題的基本方法，為今后走上工作崗位從事相關(guān)工作打下一定基礎(chǔ)，使理論和實(shí)踐有效結(jié)合。課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和任務(wù)按照題目要求完成相應(yīng)問題的設(shè)計(jì)、求解過程。任務(wù)：1.建立求解公司應(yīng)如何批復(fù)才能使得獲利最大的問題的數(shù)學(xué)模型并應(yīng)用lingo軟件或其他方法對(duì)其進(jìn)行求解； 2.根據(jù)表2所給出的信息，預(yù)測(cè)其后7天內(nèi)，每天各類貨物申請(qǐng)量，并寫出相關(guān)計(jì)算過程；3. 根據(jù)7天中各類貨物申請(qǐng)量的預(yù)測(cè)數(shù)來數(shù)量，估算這7天的收益值各為多少。2課程設(shè)計(jì)詳解一、案例背景（數(shù)據(jù)的收集和整理）某貨運(yùn)公司擁有3輛卡車，每輛載重量為8000kg，可載體積為9.084m3，該公司為客戶從甲地托運(yùn)貨物到乙地，收取一定費(fèi)用。托運(yùn)貨物可分為四類：a.鮮活類；b.禽苗類；c.服裝類；d.其他類，公司有技術(shù)實(shí)現(xiàn)四類貨物任意混裝。平均每類貨物每公斤所占體積和相應(yīng)托運(yùn)單價(jià)如表1所示。表1 各類貨物每公斤所占體積及托運(yùn)單價(jià)類別a.鮮活類b.禽苗類c.服裝類；d.其他類體積（m3/kg）0.00120.00150.0030.0008托運(yùn)單價(jià)(元/kg)1.72.254.51.12表2 某月申請(qǐng)量數(shù)據(jù)表(單位：kg）日期a類b類c類d類總計(jì)11601284549262239116112542128332871243113683189044884447275013575444394554299614841347351703292850884378140976323234972829359313151737622613893211786478116769216706187316667918971391806417501310210373735803386593816641111807445153171459130341216282636311277571513313172334714226244111861142584385445201373123311515513556349423651096616247926592918266010716171199433528603078114721841482882551436361618019244940842008308111622202026199958223204130512116902889284013188737223374217528934083125252320152510112138339479242480340916631773932525850372927362519983426224934894552605016340271674317287944710183502836664568555211791496529202940151195323932039030123836669552257917035托運(yùn)手續(xù)是客戶首先向公司提出托運(yùn)申請(qǐng)，公司給予批復(fù)，客戶根據(jù)批復(fù)量交貨給公司托運(yùn)。申請(qǐng)量與批復(fù)量均以公斤為單位，例如客戶申請(qǐng)量為1000公斤，批復(fù)量可以為01000kg內(nèi)的任意整數(shù)，若取0則表示拒絕客戶的申請(qǐng)。假設(shè)：卡車一兩地間托運(yùn)的基本成本費(fèi)用不變；每輛卡車均能在最大限度內(nèi)正常使用；客戶在提出申請(qǐng)后不會(huì)因特殊原因而退出申請(qǐng)；公司在托運(yùn)過程中沒有發(fā)生任何意外；給出的一個(gè)月的申請(qǐng)量數(shù)據(jù)真實(shí)可信。二、分析問題通過分析，問題1需建立線性規(guī)劃模型，并對(duì)其進(jìn)行求解，由已知條件可知約束條件包括各類貨物申請(qǐng)量約束、卡車載重量與體積約束、bcd之間體積約束和非負(fù)約束，以及目標(biāo)函數(shù)。最后用lingo軟件進(jìn)行優(yōu)化求解。 問題2可以用移動(dòng)平均法進(jìn)行求解，在計(jì)算的過程中取n=10，來預(yù)測(cè)未來7天內(nèi)各類貨物的申請(qǐng)量。 問題3在問題2的基礎(chǔ)上，已知預(yù)測(cè)量，利用lingo軟件可以算出未來7天各類貨物收益。三、解決問題 問題1：具體可建立以下線性模型：設(shè)a類貨物批復(fù)量為x kg，b類貨物批復(fù)量為y kg，c類貨物批復(fù)量為z kg，d類貨物批復(fù)量為w kg,公司獲得利潤(rùn)為f元。由已知得目標(biāo)函數(shù)：max f=1.7x+2.25y+4.5z+1.12w約束條件為： （1）各類貨物申請(qǐng)量約束： （2）卡車載重量與體積約束：（3）bcd貨物之間體積約束：0.003z3（0.0015y+0.0008w）（4）非負(fù)約束：x0，y0，z0，w0 問題2：應(yīng)用二次移動(dòng)平均法求解，具體步驟如： （1）. 一次移動(dòng)平均預(yù)測(cè)法 以本期（t期）移動(dòng)平均值作為下期（t+1期）的預(yù)測(cè)值。式中： t時(shí)刻的移動(dòng)平均值； 上標(biāo)（1）代表一次移動(dòng)平均； 時(shí)間序列代表的實(shí)際值； n 參與平均值計(jì)算的實(shí)際值個(gè)數(shù)(跨期)。n值的一般選擇原則是：、由時(shí)間序列的數(shù)據(jù)點(diǎn)的多少而定。數(shù)據(jù)點(diǎn)多，n可以取得大一些；、由時(shí)間序列的趨勢(shì)而定。趨勢(shì)平穩(wěn)并基本保持水平狀態(tài)的，n可以取得大一些；、趨勢(shì)平穩(wěn)并保持階梯性或周期性增長(zhǎng)的n應(yīng)該取得小一些；用excel對(duì)30天的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得折線圖為:由題意知，30天的數(shù)據(jù)量較大，故n可以取得大一些。但又圖可知，趨勢(shì)波動(dòng)并不平穩(wěn)，且階梯狀，故n應(yīng)該取得小一些。綜述，全橫隔因素，n取10為宜。（2）二次移動(dòng)平均預(yù)測(cè)法二次移動(dòng)平均預(yù)測(cè)法是在求得一次移動(dòng)平均數(shù)、二次移動(dòng)平均數(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)有線性趨勢(shì)的時(shí)間序列所作的預(yù)測(cè)。步驟如下： 、計(jì)算一次移動(dòng)平均值 、計(jì)算二次移動(dòng)平均值其中：t時(shí)刻的一次移動(dòng)平均值； t時(shí)刻的二次移動(dòng)平均值； n參與二次平均計(jì)算的一次移動(dòng)平均值的個(gè)數(shù)（3）對(duì)有線性趨勢(shì)的時(shí)間序列做預(yù)測(cè)其中： y預(yù)測(cè)期的預(yù)測(cè)值； t預(yù)測(cè)期與本期的間距； a=2m-m b=2/(n-2)( m-m)問題3:由問題2結(jié)論和問題1的建模過程容易得出問題3的求解結(jié)果。具體表示如下：根據(jù)問題2預(yù)測(cè)的每天的申請(qǐng)量，設(shè)預(yù)測(cè)第一天a類貨物批復(fù)量為x kg，b類貨物批復(fù)量為y kg，c類貨物批復(fù)量為z kg，d類貨物批復(fù)量為w kg,公司獲得利潤(rùn)為f元。目標(biāo)函數(shù)：maxf=1.7x+2.25y+4.5z+1.12w約束條件： （1）各類貨物申請(qǐng)量約束： （2）卡車載重量與體積約束：（3）非負(fù)約束：x0，y0，z0，w0同理可得出以后幾天求批復(fù)量的數(shù)學(xué)模型。四、問題求解問題1：對(duì)其線性規(guī)劃模型用lingo軟件求解過程及結(jié)果如下: 因此，批復(fù)量x，y，z，w分別取6460kg，5000kg，4000kg， 0kg時(shí)，公司獲利最大，且最大利潤(rùn)為40232元。問題2：利用二次移動(dòng)平均法在excel中求解如下：（1）a類物品7天的預(yù)測(cè)過程及結(jié)果：日期a類一次平均數(shù) 二次平均數(shù)- 預(yù)測(cè)值 取t=1(1)(2)(3)(4)(5)=(3)-(4)(6)=(3)+(5)(7)=2/(n-1)*(5)(8)=(6)+(7)*t1160125421318904443951703632327376811672666.00 918972604.00 1037372100.57 1118072364.43 1216281988.43 1317231977.71 1425841762.14 1515512077.57 2209.04 -131.47 1946.10 -43.82 1989.93 1624792132.43 2124.98 7.45 2139.88 2.48 2137.39 1711992215.57 2057.61 157.96 2373.53 52.65 2320.88 1841481853.00 2074.04 -221.04 1631.96 -73.68 1705.64 1924492187.43 2000.98 186.45 2373.88 62.15 2311.73 2020262304.71 2029.41 275.31 2580.02 91.77 2488.25 2116902348.00 2076.12 271.88 2619.88 90.63 2529.25 2233742220.29 2159.82 60.47 2280.76 20.16 2260.60 2320152480.71 2180.20 300.51 2781.22 100.17 2681.05 2424802414.43 2229.96 184.47 2598.90 61.49 2537.41 258502597.43 2258.37 339.06 2936.49 113.02 2823.47 2622492126.29 2364.71 -238.43 1887.86 -79.48 1967.33 2716742097.71 2355.98 -258.27 1839.45 -86.09 1925.54 2836662047.43 2326.41 -278.98 1768.45 -92.99 1861.44 2920292329.71 2283.47 46.24 2375.96 15.41 2360.54 3012382137.57 2299.10 -161.53 1976.04 -53.84 2029.88 31（預(yù)測(cè)第一天） 2026.57 2250.08 -223.51 1803.06 -74.50 1877.56 32（預(yù)測(cè)第二天）1654.06 33（預(yù)測(cè)第三天）1579.56 34（預(yù)測(cè)第四天）1505.06 35（預(yù)測(cè)第五天）1430.56 36（預(yù)測(cè)第六天）1356.06 37（預(yù)測(cè)第七天）1281.56 （2）b類物品7天的預(yù)測(cè)過程及結(jié)果：日期b類一次平均數(shù) 二次平均數(shù)- 預(yù)測(cè)值取t=1(1)(2)(3)(4)(5)=(3)-(4)(6)=(3)+(5)(7)=2/(n-1)*(5)(8)=(6)+(7)*t12845228333448844554 52928 6349772261869213343.71 913913926.00 1035803720.00 1144513590.29 1226363575.57 1334713533.86 1438543530.14 1535563757.71 3602.80 154.92 3912.63 51.64 3964.27 1626593277.00 3661.94 -384.94 2892.06 -128.31 2763.75 1743353458.14 3569.22 -111.08 3347.06 -37.03 3310.03 1828823566.00 3531.82 34.18 3600.18 11.39 3611.58 1940843341.86 3528.35 -186.49 3155.37 -62.16 3093.20 2019993548.71 3494.96 53.76 3602.47 17.92 3620.39 2128893338.43 3497.08 -158.65 3179.78 -52.88 3126.89 2221753200.57 3469.69 -269.12 2931.45 -89.71 2841.74 2325103003.29 3390.10 -386.82 2616.47 -128.94 2487.53 2434092982.00 3351.00 -369.00 2613.00 -123.00 2490.00 2537292849.71 3282.98 -433.27 2416.45 -144.42 2272.03 2634892970.71 3180.65 -209.94 2760.78 -69.98 2690.80 2731722885.71 3127.63 -241.92 2643.80 -80.64 2563.16 2845683053.29 3032.92 20.37 3073.65 6.79 3080.44 2940153293.14 2992.18 300.96 3594.10 100.32 3694.42 3036663556.00 3005.41 550.59 4106.59 183.53 4290.12 31（預(yù)測(cè)第一天）3721.14 3084.37 636.78 4357.92 212.26 4570.18 32（預(yù)測(cè)第二天）4782.44 33（預(yù)測(cè)第三天）4994.70 34（預(yù)測(cè)第四天）5206.96 35（預(yù)測(cè)第五天）5419.22 36（預(yù)測(cè)第六天）5631.48 37（預(yù)測(cè)第七天）5843.74 （3）c類物品7天的預(yù)測(cè)過程及結(jié)果：日期c類一次平均數(shù)二次平均數(shù)- 預(yù)測(cè)值取t=1(1)(2)(3)(4)(5)=(3)-(4)(6)=(3)+(5)(7)=2/(n-1)*(5)(8)=(6)+(7)*t14926228713444742996550886282973893867063864.29 980644118.57 1033864860.43 1153174708.86 1231125040.43 1342264758.14 1445204957.71 1534945047.29 4615.49 431.80 5479.08 143.93 5623.01 1629184588.43 4784.49 -196.06 4392.37 -65.35 4327.01 1728603853.29 4851.61 -998.33 2854.96 -332.78 2522.18 1855143778.14 4707.73 -929.59 2848.55 -309.86 2538.69 1920083806.29 4574.78 -768.49 3037.80 -256.16 2781.63 2058223648.57 4398.47 -749.90 2898.67 -249.97 2648.71 2128403876.57 4239.96 -363.39 3513.18 -121.13 3392.05 2228933636.57 4085.51 -448.94 3187.63 -149.65 3037.99 2311213550.71 3883.98 -333.27 3217.45 -111.09 3106.36 2416633294.00 3735.73 -441.73 2852.27 -147.24 2705.02 2527363123.00 3655.84 -532.84 2590.16 -177.61 2412.55 2645522726.14 3562.24 -836.10 1890.04 -278.70 1611.34 2787943089.57 3407.94 -318.37 2771.20 -106.12 2665.08 2855523514.14 3328.08 186.06 3700.20 62.02 3762.22 29119533901.57 3276.31 625.27 4526.84 208.42 4735.26 3095525195.86 3314.16 1881.69 7077.55 627.23 7704.78 31（預(yù)測(cè)第一天）6400.29 3549.18 2851.10 9251.39 950.37 10201.76 32（預(yù)測(cè)第二天）11152.13 33（預(yù)測(cè)第三天）12102.50 34（預(yù)測(cè)第四天）13052.87 35（預(yù)測(cè)第五天）14003.24 36（預(yù)測(cè)第六天）14953.61 37（預(yù)測(cè)第七天）15903.98 （4）d類物品7天的預(yù)測(cè)過程及結(jié)果：日期d類一次平均數(shù) 二次平均數(shù)- 預(yù)測(cè)值取t=1(1)(2)(3)(4)(5)=(3)-(4)(6)=(3)+(5)(7)=2/(n-1)*(5)(8)=(6)+(7)*t1223922433275041484543786359372117818732400.57 917502348.29 1059382563.57 1114593019.00 1277573015.43 1324413498.14 1413733333.57 1523653227.29 2882.65 344.63 3571.92 114.88 3686.80 1626603297.57 3000.76 296.82 3594.39 98.94 3693.33 1730783427.57 3136.37 291.20 3718.78 97.07 3815.84 1836363019.00 3259.80 -240.80 2778.20 -80.27 2697.94 1930813330.00 3259.80 70.20 3400.20 23.40 3423.61 2032042662.00 3304.73 -642.73 2019.27 -214.24 1805.02 2113182771.00 3185.29 -414.29 2356.71 -138.10 2218.62 2240832763.14 3104.92 -341.78 2421.37 -113.93 2307.44 2338333008.57 3038.61 -30.04 2978.53 -10.01 2968.52 2417733176.14 2997.33 178.82 3354.96 59.61 3414.56 2525192989.71 2961.41 28.31 3018.02 9.44 3027.46 2660502830.14 2957.22 -127.08 2703.06 -42.36 2660.70 2747103254.29 2885.82 368.47 3622.76 122.82 3745.58 2811793469.43 2970.43 499.00 3968.43 166.33 4134.76 2923933449.57 3070.20 379.37 3828.94 126.46 3955.39 3025793208.14 3168.27 39.88 3248.02 13.29 3261.31 31（預(yù)測(cè)第一天）3029.00 3196.78 -167.78 2861.22 -55.93 2805.30 32（預(yù)測(cè)第二天）2749.36 33（預(yù)測(cè)第三天）2693.43 34（預(yù)測(cè)第四天）2637.50 35（預(yù)測(cè)第五天）2581.57 36（預(yù)測(cè)第六天）2525.64 37（預(yù)測(cè)第七天）2469.71 （5）總計(jì)物品7天的預(yù)測(cè)過程及結(jié)果：日期總計(jì)一次平均數(shù) 二次平均數(shù)- 預(yù)測(cè)值取t=1(1)(2)(3)(4)(5)=(3)-(4)(6)=(3)+(5)(7)=2/(n-1)*(5)(8)=(6)+(7)*t1116112113683135754134735140976131517864781666712274.57 91310212996.86 101664113244.57 111303413682.57 121513313619.86 131186113767.86 141233113583.57 151096614109.86 13309.98 799.88 14909.73 266.63 15176.36 161071613295.43 13572.16 -276.73 13018.69 -92.24 12926.45 171147212954.57 13614.82 -660.24 12294.33 -220.08 12074.24 181618012216.14 13573.39 -1357.24 10858.90 -452.41 10406.48 191162212665.57 13363.90 -698.33 11967.24 -232.78 11734.47 201305112164.00 13227.57 -1063.57 11100.43 -354.52 10745.90 21873712334.00 12998.45 -664.45 11669.55 -221.48 11448.07 221252511820.57 12819.94 -999.37 10821.20 -333.12 10488.08 23947912043.29 12492.90 -449.61 11593.67 -149.87 11443.80 24932511866.57 12314.02 -447.45 11419.12 -149.15 11269.97 25983411559.86 12158.59 -598.73 10961.12 -199.58 10761.54 261634010653.29 12064.84 -1411.55 9241.73 -470.52 8771.22 271835011327.29 11777.37 -450.08 10877.20 -150.03 10727.18 281496512084.29 11657.84 426.45 12510.73 142.15 12652.88 292039012974.00 11622.16 1351.84 14325.84 450.61 14776.45 301703514097.57 11786.94 2310.63 16408.20 770.21 17178.41 31（預(yù)測(cè)第一天）15177.00 12080.41 3096.59 18273.59 1032.20 19305.79 32（預(yù)測(cè)第二天）20337.99 33（預(yù)測(cè)第三天）21370.19 34（預(yù)測(cè)第四天）22402.39 35（預(yù)測(cè)第五天）23434.59 36（預(yù)測(cè)第六天）24466.79 37（預(yù)測(cè)第七天）25498.99 問題3：根據(jù)預(yù)測(cè)第一天的申請(qǐng)量利用建模求出其最佳批復(fù)量，進(jìn)而求出該天的收益。具體求解過程如下：由第二問可得下表：日期a類b類c類d類總計(jì)11601284549262239116112542128332871243113683189044884447275013575444394554299614841347351703292850884378140976323234972829359313151737622613893211786478116769216706187316667918971391806417501310210373735803386593816641111807445153171459130341216282636311277571513313172334714226244111861142584385445201373123311515513556349423651096616247926592918266010716171199433528603078114721841482882551436361618019244940842008308111622202026199958223204130512116902889284013188737223374217528934083125252320152510112138339479242480340916631773932525850372927362519983426224934894552605016340271674317287944710183502836664568555211791496529202940151195323932039030123836669552257917035預(yù)測(cè)日期a類b類c類d類總計(jì)11877.564570.1810201.762805.3019305.7921654.064782.4411152.132749.3620337.9931579.564994.7012102.502693.4321370.1941505.065206.9613052.872637.5022402.3951430.565419.2214003.242581.5723434.5961356.065631.4814953.612525.6424466.7971281.565843.7415903.982469.7125498.99（1） 第一天，由已知條件得：目標(biāo)函數(shù)：max f=1.7x+2.25y+4.5z+1.12w約束條件：各類貨物申請(qǐng)量約束：卡車載重量與體積約束：非負(fù)約束：x0，y0，z0，w0 (2)第二天，由已知可得目標(biāo)函數(shù)：max f=1.7x+2.25y+4.5z+1.12w約束條件：各類貨物申請(qǐng)量約束：卡車載重量與體積約束：非負(fù)約束：x0，y0，z0，w0（3）第三天，由已知條件得：目標(biāo)函數(shù)：max f=1.7x+2.25y+4.5z+1.12w約束條件：各類貨物申請(qǐng)量約束：卡車載重量與體積約束：非負(fù)約束：x0，y0，z0，w0（4）第四天，由已知條件得：目標(biāo)函數(shù)：max f=1.7x+2.25y+4.5z+1.12w約束條件：各類貨物申請(qǐng)量約束：卡車載重量與體積約束：非負(fù)約束：x0，y0，z0，w0（5）第五天，由已知條件