ПОСТАНОВКА РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ
Для целого ряда исследовательских задач разработаны общие подходы и модели для получения количественных решений. Это стало возможным вследствие того, что по своей форме многие задачи тождественны, причем, задачи одного и того же класса возникают в самых различных отраслях. Помимо этого, каждый класс задач объединяет одинаковый вид математической модели для их описания.
Широкое распространение получили такие классы задач как распределение, замена и ремонт, производственные функции и целый ряд других. Рассмотрим в общем виде содержание этих задач, на основании которого формируются математические модели для их решения.
Задачи распределения в общем виде можно разделить на два следующих вида:
а) Задан объем работ. Имеются определенные ресурсы, т.е. фиксированные производственные мощности и количество материалов. Необходимо найти такой вариант использования ресурсов, который обеспечит минимальные затраты на выполнение заданных работ;
б) заданы определенные материалы и оборудование (ресурсы). Необходимо определить, какая работа дает максимальную прибыль при использовании этих ресурсов.
К задачам распределения относятся следующие типы задач. ЗАДАЧА О КОМПЛЕКСНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СЫРЬЯ. Исходное сырье или материал может перерабатываться различными технологическими способами. В каждом случае получается в различном сочетании несколько видов продукции. Требуется найти план переработки, при котором заданные объемы конечной продукции получались бы с наименьшими затратами исходных материалов.
Одним из распространенных примеров применения этого типа задач является оптимальный раскрой материалов.
ЗАДАЧА О СМЕСЯХ (о диете). Имеются некоторые исходные продукты. Каждый продукт имеет свое количественное сочетание полезных свойств (калории, витамины и т.д.). Требуется подобрать такие смеси из исходных продуктов, чтобы они обеспечили заданный состав компонентов с минимальной стоимостью. Эта типичная задача составления кормовых рационов в животноводстве.
ТРАНСПОРТНАЯ ЗАДАЧА. Известны стоимости перевозки и хранения однородных грузов. Требуется минимизировать транспортные издержки на перевозку грузов из разных пунктов производства (хранения) в несколько пунктов потребления. Например, составить план вывоза навоза из расположенных в разных местах четырех ферм на 10 полей с наименьшими затратами.
Для решения перечисленных типов распределительных задач используются модели линейного программирования.
ЗАДАЧИ ЗАМЕНЫ И РЕМОНТА. В сущности, процессы замены и ремонта не отличаются друг от друга. Разница заключается в самом объекте. Например, можно считать, что замена шин на грузовике необходима для правильной эксплуатации грузовика, а замена старого грузовика новым, является составным элементом ремонта машинного парка. Таким образом, ремонт является процессом замены элементов.
Задачи замены можно разделить на два типа: а) задачи с заменой элементов, эффективность которых со временем уменьшается (т.е. элементы со старением), и б) задачи, в которых элементы имеют приблизительно постоянную эффективность, а затем сразу выходят из строя. Комбайны и электроутюги можно считать примерами элементов первого типа, а электрические лампы являются примером элементов второго типа.
Решая задачи первого типа, необходимо сравнивать дополнительные затраты на установку нового оборудования и прибыль за счет увеличения эффективности этого оборудования по сравнению со старым. Такое сравнение дает различные результаты в зависимости от эффективности старого оборудования (и, следовательно, обычно от его возраста) и от качества нового оборудования.
Задачи второго типа обычно отличаются следующими особенностями. Оборудование или элементы выходят из строя в разные моменты времени. Каждый элемент можно заменить или отремонтировать после выхода его из строя, что связано с определенными расходами. С другой стороны, можно не дожидаясь выхода элементов из строя, производить их замену или профилактический ремонт. Если же учесть не один элемент, а группу элементов, то получим, что, стоимость единичного ремонта обычно падает с увеличением числа элементов, но общее число неисправностей возрастает. Поэтому, если учитывать группу элементов, то оказывается, что существуют много возможных вариантов ремонта (единичный ремонт после каждой неисправности, сравнивается с групповым профилактическим ремонтом) по времени проведения группового ремонта. Каждому времени можно поставить в соответствие ожидаемое число неисправностей. Требуется определить время для проведения группового ремонта, чтобы сумма ожидаемых расходов по всем видам ремонта была минимальной.