Примеры постановок задач стохастического программирования с Р-ограничениями

 

1. Распределение посевной площади между лесными культурами.

Содержательная постановка задачи

Лесничество имеет вырубки площадью в 100 га в различных почвенных условиях (три типа) и заинтересовано как можно более эффективно использовать ее для создания лесных культур. Требуется распределить площадь под посевы лесных культур - сосны и ели. Имеются статистические данные по издержкам и всхожести каждой культуры на единице площади с почвой каждого типа. Кроме того, вышестоящей организацией задан минимально необходимый объем лесовосстановления по каждой культуре - 30 для сосны и 40 для ели. Издержки на обработку почвы и всхожесть лесных культур существенно зависят от погодных условий и являются случайными величинами с параметрами риска:

· a ₀, характеризующий риск превышения фактических издержек над запланированными;

• a ₁ и _{a 1}, определяющие риск невыполнения плана по культуре i.

Математическая модель

1. В качестве показателя эффективности целесообразно взять издержки лесовосстановления.

2. В качестве управляемых переменных задачи следует взять:

x₁₁ - площадь с 1 типом почвы, отводимой под культуру сосны;

x₁₂ - площадь с 1 типом почвы, отводимой под культуру ели;

x₂₁ - площадь с 2 типом почвы, отводимой под культуру сосны;

x₂₂ - площадь с 2 типом почвы, отводимой под культуру ели;

x₃₁ - площадь с 3 типом почвы, отводимой под культуру сосны;

x₃₂ - площадь с 3 типом почвы, отводимой под культуру ели.

3. Целевая функция:

c₁₁ x₁₁ + c₁₁ x₁₂ + c₁₁ x₁₃ + c₁₁ x₂₁ + c₁₁ x₂₂ + c₁₁ x₂₃ + c₁₁ x₃₁ + c₁₁ x₃₂ + c₁₁ x_33(r) min,

где

c₁₁ - удельные затраты площади с почвой типа 1 для посадки сосны;

c₁₂ - удельные затраты площади с почвой типа 1 для посадки ели;

c₂₁ - удельные затраты площади с почвой типа 2 для посадки сосны;

c₂₂ - удельные затраты площади с почвой типа 2 для посадки ели;

c₃₁ - удельные затраты площади с почвой типа 3 для посадки сосны;

c₃₂ - удельные затраты площади с почвой типа 3 для посадки ели.

4. Ограничения:

4.1. По использованию земли, га:

4.2. По бюджету, тыс. руб.:

4.3. По обязательствам, га:

для сосны

для ели

4.4. Областные ограничения:

x₁₁ ³ 0,..., x_{33 ³} 0.

 

2. Выбор состава машинно-тракторного парка.

Содержательная постановка задачи

Выбор структуры технического оснащения является необходимым элементом лесохозяйственного планирования. Машины различных марок, предназначенные для одних и тех же работ, обладают разными конструктивными параметрами и характеризуются неодинаковой эффективностью. Для каждого конкретного хозяйства требуется подобрать состав машинно-тракторного парка, наиболее полно отвечающий его особенностям. Рациональный подбор техники должен минимизировать приведенные затраты на производство заданных работ в требуемые сроки. Объемы работ, производительность агрегатов и приведенные затраты зависят от сложившихся погодных условий и множества других непредсказуемых факторов. Поэтому выбор структуры машинно-тракторного парка следует связать с решением стохастической задачи.

Математическая модель

1. В качестве показателя эффективности целесообразно взять суммарные приведенные издержки на приобретение, обслуживание и эксплуатацию техники.

2. В качестве управляемых переменных задачи следует взять:

x₁ - количество плугов - покровасдирателей;

x₂ - количество плугов лесных;

x₃ - количество плугов лесных ПЛ;

x₄ - количество тракторов ЛХТ-55А;

x₅ - количество тракторов ТДТ-55А;

x₆ - количество тракторов МТЗ.

3. Целевая функция:

c₁ x₁ + c₂ x₂ + c₃ x₃ + c₄ x₄ + c₅ x₅ + c₆ x_{6 (r)} min,

где

c₁ - приведенные затраты на плуг - покровасдиратель;

c₂ - приведенные затраты на плуг лесной;

c₃- приведенные затраты на плуг лесной;

c₄ - приведенные затраты на трактор ЛХТ-55А;

c₅ - приведенные затраты на трактор ТДТ-55А;

c₆ - приведенные затраты на трактор МТЗ.

4. Ограничения:

4.1. По условию обеспечения необходимой комплексной работы агрегатов:

,

где

h_ij = 1, если плуг j типа работает с трактором i типа;

h_ij = 0, в противном случае.

4.2. По обязательствам выполнения требуемых работ, га:

где

a_kj, k = 1,2,...,m, j = 1,..., 3 - производительность плуга j типа на работе k типа;

b_k , - объем работ k вида, подлежащих выполнению.

4.3. Областные ограничения: x₁ ³ 0,..., x_{6 ³} 0.

3. Планирование добычи, обработки и хранения нефти