數(shù)學(xué)建模D題—眾籌筑屋—國二優(yōu)秀獲獎?wù)撐腳第1頁
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文檔簡介

1、眾籌筑屋規(guī)劃方案設(shè)計摘要本文研究了眾籌筑屋的規(guī)劃方案設(shè)計問題。先對已有的方案進行核算,再設(shè)計出符合民意的房屋規(guī)劃設(shè)計方案,并進行核算,看是否能執(zhí)行。在第一問中,首先通過眾籌筑屋項目方案1 中的已知數(shù)據(jù),對項目的成本、收益、容積率和增值稅等信息進行計算,并對結(jié)果進行公布,針對方案1 所得出的容積率符合國家的要求。在第二問中,要解決的是盡可能滿足購房者購買意愿的規(guī)劃設(shè)計方案與核算。首先,對各房型滿意比例做歸一化處理;其次,建立以總收益最大化及滿足民眾對各房型套數(shù)期望偏差最小化的雙目標(biāo)優(yōu)化模型;再通過賦予權(quán)重系數(shù)的辦法將雙目標(biāo)模型轉(zhuǎn)化成單目標(biāo)優(yōu)化模型;最后, 利用 Lingo 編程得各房型的房型套數(shù)

2、并計算出投資回報率為18%<25%,此方案不能被采納。在第三問中,針對市場售房同檔次價格一致,將11 種房型分為三個檔位,重新對價格、成本、出售率進行正態(tài)分布模型分析,建立一個兼顧收益、購買需求、風(fēng)險三者的多目標(biāo)規(guī)劃模型。本文思路清晰,優(yōu)化模型簡便,具有很強的推廣價值。關(guān)鍵詞:多目標(biāo)規(guī)劃、Lingo、歸一化一、問題重述1.1 問題的背景眾籌筑屋是互聯(lián)網(wǎng)時代一種新型的房地產(chǎn)形式。由中國最具影響力的眾籌平臺眾籌網(wǎng)與國內(nèi)首個類型化社區(qū)互聯(lián)網(wǎng)定制平臺萬通自由筑屋合作共建的房地產(chǎn)互聯(lián)網(wǎng)金融平臺?,F(xiàn)有占地面積為102077.6 平方米的眾籌筑屋項目。項目推出后,有上萬戶購房者登記參籌。項目規(guī)定參籌者

3、每戶只能認(rèn)購一套住房。致力于通過多元化互聯(lián)網(wǎng)金融工具的整合,為整個房地產(chǎn)行業(yè)與全天下的購房者創(chuàng)造價值。在建房規(guī)劃中,需考慮諸多因素,如容積率、開發(fā)成本、稅率、預(yù)期收益等。下面給出的是問題的基本情況,相關(guān)的信息及需要解決的問題。1.2 問題的提出為了更好的解決眾籌筑屋規(guī)劃方案設(shè)計,本文依次提出以下問題:1、為了信息公開及民主決策,需要將這個眾籌筑屋項目原方案(稱作方案I )的成本與收益,容積率和增值稅等信息進行公布。2、通過對參籌者進行抽樣調(diào)查,得到了參籌者對11 種房型購買意愿的比例。為了盡量滿足參籌者的購買意愿設(shè)計規(guī)劃方案,并對此方案進行核算。3、一般而言,投資回報達到25%以上的眾籌項目才

4、會被成功執(zhí)行。你們所給出的眾籌屋方案II 能否被成功執(zhí)行?如果能,請說明理由。如果不能,應(yīng)怎么調(diào)整才能使此眾籌筑屋項目能被成功執(zhí)行。二、問題分析本文研究了眾籌筑屋規(guī)劃方案設(shè)計問題, 結(jié)合題目的具體要求對方案I給予全面核算, 并設(shè)計滿足購買意愿的規(guī)劃設(shè)計方案II并核算。最后分析說明方案II是否能執(zhí)行。不能 將如何調(diào)整。對方案I核算時,逐一核算收益、總開發(fā)成本、容積率、土地增值稅、靜態(tài)投資回報 率。在設(shè)計滿足網(wǎng)民的滿意度的規(guī)劃設(shè)計方案時,由于房型混合,并有追求利潤和滿足民 意兩個不同方向的需求,并受到開發(fā)套數(shù)和容積率的限制,需構(gòu)造一個雙目標(biāo)規(guī)劃模型, 將其轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)規(guī)劃模型求解,并利用方案 I的

5、核算公式進行核算。由于方案II的投 資回報率低于25%故不能被成功執(zhí)行。本方案II是過分強調(diào)用戶需求,忽略了市場價 格的變化,房地產(chǎn)開發(fā)的風(fēng)險因素,因而需重新對 11種房型分三檔,將每檔的售價和單 位面積成本進行平均,考慮住宅的出售率因素,重新構(gòu)造一個多目標(biāo)線性規(guī)劃模型來討論。三、基本假設(shè)1、假設(shè)題目中所給的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。2、價格、售價不是市場波動而變化。3、樓房開發(fā)設(shè)計時,每種戶型獨立成單元,并設(shè)群樓的樓高層數(shù)統(tǒng)一為25層,故每種戶型套數(shù)應(yīng)為25的整數(shù)倍。4、網(wǎng)民登記的購買意愿信息比例能真實地反映買房者的實際需求信息。四、符號說明序號符號符號說明1表示房型i的單位平方米的售價 12表示房型i

6、的面積3表示房型i的套數(shù)4表示總開發(fā)成本5表示土地費用6表示子項目房型i的開發(fā)成本的單價7表小稅金8表示土地總建面積9表示積的系數(shù)10表示增值額111表小利潤12表示總收益13表示土地增值稅14表示增值額占扣除項目比例15表示權(quán)重系數(shù)五、模型建立與求解5.1. 方案一的成本利潤測算模型根據(jù)眾籌筑屋項目方案I ,需要建模對方案I進行全面的核算,對其成本、收益、 容積率和增值稅等信息進行公布。5.1.1 收益預(yù)測收益是所有房型的面積,單位銷售價格及套數(shù)的積之和,故有:其中Pi表示房型i單位平米的售價(萬元/ m2); s表示房型i的面積;mi表示房型i的套數(shù)。各房型下的收益預(yù)算表具體數(shù)據(jù)見表1.表

7、1各房型下的收益預(yù)算表子項目房型面積si ( m2)建房套數(shù)mi售價(萬元/ m2)房型各種收益房型1772501.223100房型2982501.0826460房型31171501.1219656房型41452501.2846400房型51562501.2849920房型61672501.3656780房型71782501.462300房型8126751.049828房型91031500.649888房型101291500.6813158房型11133750.727182合計ZS =3246725.1.2 總開發(fā)成本測算總開發(fā)成本包括土地費用,子項目的開發(fā)成本及稅金,故有:其中:ZK表示房地

8、產(chǎn)總開發(fā)成本;TF表示土地費用;KFi表示子項目房型i開發(fā)成本的單價(元/m2);子項目房型i的建房套數(shù)為mi (i=1,2, L ,11 ); SJ表示稅金,按稅11收標(biāo)準(zhǔn)以與轉(zhuǎn)讓房地產(chǎn)有關(guān)的稅金,土地契稅,其征收稅分別為:5.65% KFi misi、i 13% TF、兩個方面統(tǒng)計具體數(shù)據(jù)見表 2。表2總開發(fā)成本測算表序號費用名稱分類單項名稱面積,2(m)費用標(biāo)準(zhǔn),一一 ,2(萬兀/ m)建房套數(shù)費用總額 (萬元)小計(萬元)一土地費用土地使用出讓金77717.962777717.9627二子項目房 型開發(fā)成 本(i =1,2,L ,11)房型1770.42632508206.275131

9、438.71房型2980.432325010591.35房型31170.45321507953.66房型41450.528825019169房型51560.526825020545.2房型61670.553325023100.275房型71780.568525025298.25房型81260.4323754085.235房型91030.26631504114.335房型101290.27911505400.585房型111330.2982752974.545三稅金與轉(zhuǎn)讓房地產(chǎn)有關(guān)的稅金5.65%7426.2879757.826土地契稅3%2331.539總開發(fā)成本合計218914.49875.

10、1.3容積率核算測算地上總建筑面積SDZ地上總建筑面積Sdz是各房型面積與套數(shù)的積之和,但房型 9,10,11三種戶型不列入容積率的計算,故設(shè)置0-1變量Wi作為積的系數(shù),當(dāng)Wi 1時,可進行有效累計;當(dāng)Wi0時,則不將該房型的建筑面積計算入內(nèi)。其中:與表示房型ii 1,2,3,L ,11的房型面積,mi表示房型i的建房套數(shù)。0 不列入容積率門士 -wi,見表3。1列入容積率表3各房型下地上建筑面積表子項目容積率房型面積si m2建房套數(shù) 2子項目總建筑面積m房型177250房型298250房型3117150房型4145250房型5156250房型6167250房型7178250房型81267

11、5房型9103150房型10129150房型1113375合計14292100容積率核算由于用地總面積S 102077.6 m2 ,容積率公式為:由于國家最大容積率要求為 2.28 ,而現(xiàn)有容積率為2.275<2.28 ,故可以通過審核。 增值額Z增值額=總收益一扣除項目金額由國稅函( 2010) 220號第三條規(guī)定:扣除項目金額 二土地出讓金+房地產(chǎn)開發(fā)成本 +專門開發(fā)該項目支付的貸款利息+應(yīng)繳納營業(yè)稅+ 城市維護建設(shè)稅+教育費附加+營業(yè)稅 等稅金。這里忽略專門開發(fā)該項目支付的貸款利息 +應(yīng)繳納營業(yè)稅+城市維護建設(shè)稅+教3、8、11在計征土地增育費附加,將總開發(fā)成本預(yù)算值視為扣除項目金

12、額,由于房型值稅時開發(fā)成本是不允許扣除的,所以有:Z ZS ZK KF3 m3 S3 KF8 ml8 S8 KF11miiSii增值額占扣除項目比例P增值額占扣除項目比例定義:p增值額扣除金額 ZK土地增值稅核算由表1.2 土地增值稅四級超率累進稅率知,應(yīng)繳納稅額PP TH個關(guān)于增值稅Z的分段函數(shù),如圖1所示:圖10,50%ZK,則:50%ZK,K,貝K 50% 30%ZK 50% 40% K 5%0.40.1 KK,2ZK 時,則:從而:K,50% 30%時,WJ:50% 30%K 50% 40%ZK 50%15% 0.50.3ZK50%60%0.7 K .0.3Z,p<50%ZK0.

13、4Z0.1ZK,50%ZK p0.5Z0.3ZK,100%ZK<p0.6Z0.7ZK,p>200%ZKK 35% 0.6P200%ZK100%ZK40% 2 KK K 50%計算具體值:P 0.4Z 0.1ZK0.4120770.94130.1 218914.4987 26416.926650即:定義:靜態(tài)投資回報率利潤LR總造價 ZS P利潤=總收益-總開發(fā)成本-土地增值稅LR ZS ZK P房型房型子項 目收益 (萬元)房型子項目開發(fā)成本(萬元)土地費用 (萬元)稅金(萬元)地上總 建筑面 積(m2)容積率土地增值稅(萬元)利潤(萬元)表4眾籌筑屋規(guī)劃方案I的核算信息公布表方案

14、I現(xiàn)將所有的核算信息公布于表4.1231008206.27577717.969758192502.275120770.9479340.57922646010591.35245003196567953.6617550446400191693625054992020545.23900065678023100.2754175076230025298.2544500898284085.2359450998884114.3351545010131585400.585193501171822974.5459975合計324672131438.71232250靜態(tài)投資回報率:22.6%5.2滿足購房意愿的規(guī)

15、劃設(shè)計方案與核算C1網(wǎng)民對各房型滿意比例做歸一化處理先將參籌登記網(wǎng)民對各種房型的滿意比例做歸一化處理。把(0,1 )之間的滿意比例數(shù)映射在01范圍之內(nèi)處理,為后期混合型房地產(chǎn)開發(fā)項目的建筑設(shè)計提供歸 一性后的滿意度數(shù)據(jù)。“e*,由歸一化公式:AeI 1II其中e , e*分別表示數(shù)據(jù)歸一化前后的數(shù)值,e表示11種房型的滿意比例之i 1和。由歸一化公式可得表5。表5歸一化后的網(wǎng)民對各種房型的滿意比例值房型1房型2房型3房型4房型5房型6房型7房型8房型9房型10房型11滿意 比例0.40.60.50.60.70.80.90.60.20.30.4歸一代處理1/151/101/121/107/602

16、/153/201/101/301/201/152混合型房地產(chǎn)開發(fā)項目的建筑設(shè)計雙目標(biāo)優(yōu)化模型依題意,要設(shè)計滿足購房意愿的房屋規(guī)劃方案,可采取線性規(guī)劃方法來解決,結(jié)合房地產(chǎn)開發(fā)混合型房地產(chǎn)的實際需求,建立該決策問題的優(yōu)化模型如下:設(shè)該項目共有11種建筑房型,戶型的建房套數(shù)戶型i的建筑面積乂口 12L 1n位面積的售價分別為:S,Pi, f為總收益,故其目標(biāo)一為總收xi,( i l,2,L "I) 單益最大化,有:其中:目標(biāo)函數(shù)是使開發(fā)商獲得利益的最大化。約束條件1是各戶型建筑套數(shù)的套數(shù)約束,式中MI i和MA分別為第i種戶型的套數(shù)約 束的上,下限。約束條件2是基底面積約束,式中n為第i

17、種建筑材料類型的層高,M為基底面積,n為第i種戶型的土地使用率。約束條件3是取整約束。約束條件4是考慮到每種戶型的群樓整體問題, 依假設(shè),統(tǒng)一規(guī)定群樓層高為25層, 故所有戶型的套數(shù)必須是25的整數(shù)倍。由于規(guī)劃設(shè)計要考慮民意,參籌者的購買意愿要盡量滿足, 故期待規(guī)劃設(shè)計的混合房 型設(shè)計套數(shù)離民意偏愛的套數(shù)比例盡量接近,故有目標(biāo)二為追求偏差d的最小化,有:盡量滿足民意的約束條件為, 從而有雙目標(biāo)規(guī)劃模型:現(xiàn)將雙目標(biāo)模型轉(zhuǎn)化為單位目標(biāo)模型,其目標(biāo)函數(shù)可表達為:其中,是權(quán)重系數(shù),且 10又因于f的數(shù)量值達到億(元),而d僅有百套,兩者不可綱化,因而需要做數(shù)據(jù)處理,令f=,d將兩者不同級別的數(shù)轉(zhuǎn)化到了

18、0,1上,故有:10“10 Vd利用Lingo軟件編程(見附錄1),得各類型下所需的房型套數(shù)表(見表 6)。表6符合民意比例的各房型套數(shù)表房型1房型2房型3房型4房型5房型6房型7房型8房型9房型10房型11滿意 比例0.40.60.50.60.70.80.90.60.20.30.4需求套數(shù)505050200125350450100505050得到符合民意比例的各房型套數(shù)后, 方案1中的所有核算數(shù)據(jù)中,僅建房套數(shù)發(fā)生了 變更,其核算公式不變,只須再將更新數(shù)據(jù)代入到方案 1的所有公式中重新計算一遍,得 到方案2的相關(guān)信息,見表7。表7滿足民意的眾籌筑屋規(guī)劃方案 II的核算信息公布表房型房型子項

19、目收益 (萬元)房型子項目開發(fā)成 本(萬元)土地費用 (萬元)稅金(萬元)地上總 建筑面 積(m2)容積率土地增值稅(萬元)利潤(萬元)方 案II146201641.25577717.9627914038502.27767999276.193558612.11252922118.274900365522651.22585043712015335.22900052496010272.61950067949232340.38558450711214045536.85801008131045446.9812600932961371.44551501043861800.1956450114788198

20、3.036650合 計295750120497.43232500靜態(tài)投資回報率:18%5.3投資回報率的討論因為方案II的靜態(tài)投資回報率只有18%小于規(guī)定的回報率25%因此眾籌項目方案 II不能被成功執(zhí)行。不能成功執(zhí)行的原因是過分追求網(wǎng)民的購房意愿,而消弱了開發(fā)商 對利益追求的最大化,而且房子的開發(fā)不是一錘子買賣行為,不可能在短期內(nèi)將房建好, 并迅速實現(xiàn)房屋脫手,市場的價格會隨著供需變化而發(fā)生動態(tài)變化,因而在核算其成本收益,增值稅等相關(guān)信息時,要檢測其未來售價和成本,并將11套住房房型劃分成低,中,高檔三種來討論。由題意,單位平方米售價 64007200間的定位為高檔住宅,經(jīng)模擬可得它們符合大

21、 數(shù)定律,并滿足一定的正態(tài)分布,則其售價和單位面積的成本從概率角度有表8。表8三種住宅套型建筑售價與成本的分布表房型i售價p單位面積成本c低檔住宅套型9,10,11中檔住宅套型1,2,3,8高檔住宅套型4,5,6,7假定三種類型的住宅的出售率分別為:低檔住宅套型q 0.95 ,中檔住宅套型q2 0.9 , 高檔住宅套型q3 0.8。如果單純考慮現(xiàn)在的不同房型的開發(fā)成本各售價,只能適合當(dāng)前時局,但隨時間推移,無論是售價和成本都會發(fā)生變更,價格偏離正常軌跡,成本過低會帶來工作隱患,可能出 現(xiàn)住宅套型賣不出去或者發(fā)生工程事故的可能。所以房地產(chǎn)開發(fā)決策者在預(yù)測價格和成本 基礎(chǔ)上采用可行的措施進行適當(dāng)?shù)?/p>

22、調(diào)整,從而得到一種開發(fā)策略:低檔住宅套型的銷售價格P中檔住宅套型的銷售價格P28000元/平方米,成本控制在G 3000元/平方米。高檔住宅套型的銷售價格P314000元/平方米,成本控制在C36000元/平方米。12000元/平方米,成本控制在G 5000元/平方米。三種住宅套型的售價和成本的理論分布均近似符合正態(tài)分布,所以定義風(fēng)險度RD空*,其中:RD為風(fēng)險度;SD為方案標(biāo)準(zhǔn)差;E(R) E。為方案的收益期望值;E。屬于項目預(yù)期收益值,再乘以各自的面積后,就可以得到各住宅套型所承擔(dān)的風(fēng)險大小,再根據(jù)前面的模型,可建立一個關(guān)于三種住宅套型設(shè)計的多目標(biāo)線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模 型:對上述表達式做如下的解釋說明:(1)其目標(biāo)有3點,應(yīng)該滿足收益最大,盡量滿足民意且風(fēng)險最小;(2)為計算簡便,將各種土地購置和經(jīng)營所涉及的費用等全都推入單位建筑面積的 成本中;(3) %表示低檔住宅套型(房型9,10,11 )的總建筑套數(shù)和;X2表示中檔住宅套型(房型1,2,3,8 )的總建筑套數(shù)和;X3表示高檔住宅套型(房型4,5,6,7 )的總建筑套數(shù)和;MI i,MAi 表示某檔住房的總套數(shù)和的最低值

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