назад Оглавление вперед


[Старт] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [ 147 ] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165] [166] [167] [168] [169] [170] [171] [172] [173] [174] [175] [176] [177] [178] [179] [180] [181] [182] [183] [184] [185] [186] [187] [188] [189] [190] [191] [192] [193] [194] [195] [196] [197] [198] [199] [200] [201] [202] [203] [204] [205] [206] [207] [208] [209] [210] [211] [212] [213] [214] [215] [216] [217] [218] [219] [220] [221] [222] [223] [224] [225] [226] [227] [228] [229] [230] [231] [232] [233] [234] [235] [236] [237] [238] [239] [240] [241] [242] [243] [244] [245] [246] [247] [248] [249] [250] [251] [252] [253] [254] [255] [256] [257] [258] [259] [260] [261] [262] [263] [264] [265] [266] [267] [268] [269] [270] [271] [272] [273] [274] [275] [276] [277] [278] [279] [280] [281] [282] [283] [284] [285] [286] [287] [288] [289] [290] [291] [292] [293]


147

двигателей, чем необходимо, но в этом случае двигатели должны надлежащим образом храниться до их отгрузки потребителю. Стоимость хранения одного двигателя также меняется от года к году и оценивается в 20 ООО долл. для первого года, 30 ООО долл. - для второго, 40 ООО долл. - для третьего и 50 000 - для четвертого. В начале первого года компания имеет один двигатель, готовый к отгрузке. Разработайте оптимальный план производства двигателей.

10.3.3. Задача замены оборудования

Чем дольше механизм эксплуатируется, тем выше затраты на его обслуживание и ниже его производительность. Когда срок эксплуатации механизма достигает определенного уровня, может оказаться более выгодной его замена. Задача замены оборудования, таким образом, сводится к определению оптимального срока эксплуатации механизма.

Предположим, что мы занимаемся заменой механизмов на протяжении п лет. В начале каждого года принимается решение либо об эксплуатации механизма еще один год, либо о замене его новым. Обозначим через r(t) и с(г) прибыль от эксплуатации г-летнего механизма на протяжении года и затраты на его обслуживание за этот же период. Далее пусть s(t) - стоимость продажи механизма, который эксплуатировался t лет. Стоимость приобретения нового механизма остается неизменной на протяжении всех лет и равна /.

Элементы модели динамического программирования таковы.

1. Этап / представляется порядковым номером года /, / = 1, 2, п.

2. Вариантами решения на /-м этапе (т.е. для /-го года) являются альтернативы: продолжить эксплуатацию или заменить механизм в начале /-го года.

3. Состоянием на /-м этапе является срок эксплуатации t (возраст) механизма к началу /-го года.

Пусть f{t) - максимальная прибыль, получаемая за годы от / до п при условии, что в начале /-го года имеется механизм r-летнего возраста. Рекуррентное уравнение имеет следующий вид.

Компания планирует определить оптимальную политику замены используемого в настоящее время трехлетнего механизма на протяжении следующих 4 лет (п = 4), т.е. вплоть до начала пятого года. Приведенная таблица содержит относящиеся к задаче данные. Компания требует обязательной замены механизма, который находится в эксплуатации 6 лет. Стоимость нового механизма равна 100 000 долл.

где/„(.) = 0.

Пример 10.3.3



Возраст t (года)

Прибыль r(t) (долл.)

Стоимость обслуживания c(t) (долл.)

Остаточная стоимость s(t) (долл.)

20 000

19 000

80 000

18 500

1200

60 000

17 200

1500

50 000

15 500

1700

30 000

14 000

1800

10 000

12 200

2200

5 000

Определение допустимых значений возраста механизма на каждом этапе является нетривиальной задачей. На рис. 10.6 представлена рассматриваемая задача замены оборудования в виде сети. В начале первого года имеется механизм, эксплуатирующийся 3 года (на графике рис. 10.6 по оси Y откладывается возраст механизма). Мы можем либо заменить его (3), либо эксплуатировать (С) на протяжении следующего года. Если механизм заменили, то в начале второго года его возраст будет равен одному году, в противном случае его возраст будет 4 года. Такой же подход используется в начале каждого года, начиная со второго по четвертый.

1 2 3 4 5

Год принятия решения

Рис. 10.6. Схема возможной замены механизма для примера 10.3.3

Если однолетний механизм заменяется в начале второго или третьего года, то заменивший его механизм к началу следующего года также будет однолетним. К тому же, в начале 4-го года 6-летний механизм обязательно должен быть заменен, если он еще эксплуатируется; в конце 4-го года все механизмы продаются (77) в обязательном порядке. На схеме сети также видно, что в начале второго года возможны только механизмы со сроком эксплуатации 1 или 4 года. В начале третьего года механизм может иметь возраст 1, 2 или 5 лет, а в начале четвертого - 1,2,3 или 6 лет.



Решение данной задачи эквивалентно поиску маршрута максимальной длины (т.е. приносящего максимальную прибыль) от начала первого года к концу четвертого в сети, показанной на рис. 10.6. При решении этой задачи используем табличную форму записи. (Числовые данные в таблице кратны тысячам долларов.)

Этап 4.

Оптимум

K0 + s(f+l)-c(0

КО) + s(f) +

s(1)-c(0)-/

«Ч

Решение

19,0 + 60-0,6 = 78,4

20 +80 + 80 -

0,2-100 = 79,8

79,8

18,5 + 50- 1,2 = 67,3

20 + 60 + 80 -

-0,2- 100 = 59,8

67,3

17,2 + 30-1,5 = 45,7

20 + 50 + 80 -

-0,2-100 = 49,8

49,8

Необходима замена

20 + 5 + 80 -

-0,2-100 = 4,8

Этап 3.

Оптимум

К0-с(0 + Мг+1)

КО) + s(0 -

с(0)-/+М1)

«0

Решение

19,0-0,6 + 67,3 = 85,7

20 + 80 - 0,2 -

100 + 79,8 = 79,6

85,7

18,5-1,2 + 49,8 = 67,1

20 + 60 - 0,2 -

100 + 79,8 = 59,6

67,1

14,0-1,8 + 4,8 = 17,0

20 + 10-0,2-

-100 + 79,8 = 9,6

17,0

Этап 2.

Оптимум

К0-с(0 + Гз(г+1)

К0) + s(0 -

с(0)-/+гз(1)

Решение

19,0-0,6 + 67,1 =85,5

20 + 80 - 0,2 -

100 + 85,7 = 85,5

85,5

С или 3

15,5-1,7 + 19,6 = 33,4

20 + 30 - 0,2 -

100 + 85,7 = 35,5

35,5

Этап 1.

Оптимум

К0-ф) + 6(г+1)

КО) + s{0 -

с(0)-/+6(1)

Решение

17,2-1,5 + 35,5 = 51,2

20 + 50 - 0,2 -

100 + 85,5 = 55,3

55,3

На рис. 10.7 показана последовательность получения оптимального решения. В начале первого года оптимальным решением при / = 3 является замена механизма. Следовательно, новый механизм к началу второго года будет находиться в эксплуатации 1 год. При t = 1 в начале второго года оптимальным решением будет либо использование, либо замена механизма. Если он заменяется, то новый к началу третьего года будет находиться в эксплуатации 1 год, иначе механизм будет иметь возраст 2 года. Описанный процесс продолжается до тех пор, пока не будет определено оптимальное решение для четвертого года.

[Старт] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [ 147 ] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165] [166] [167] [168] [169] [170] [171] [172] [173] [174] [175] [176] [177] [178] [179] [180] [181] [182] [183] [184] [185] [186] [187] [188] [189] [190] [191] [192] [193] [194] [195] [196] [197] [198] [199] [200] [201] [202] [203] [204] [205] [206] [207] [208] [209] [210] [211] [212] [213] [214] [215] [216] [217] [218] [219] [220] [221] [222] [223] [224] [225] [226] [227] [228] [229] [230] [231] [232] [233] [234] [235] [236] [237] [238] [239] [240] [241] [242] [243] [244] [245] [246] [247] [248] [249] [250] [251] [252] [253] [254] [255] [256] [257] [258] [259] [260] [261] [262] [263] [264] [265] [266] [267] [268] [269] [270] [271] [272] [273] [274] [275] [276] [277] [278] [279] [280] [281] [282] [283] [284] [285] [286] [287] [288] [289] [290] [291] [292] [293]