34
Page 1 7 7 . . 제제제제제제 제제제제제제 제제제제 1 2008. 제제 제제제 (mkyung.kim@gmail.com)

제 7 장 . 정수계획모형

Embed Size (px)

DESCRIPTION

제 7 장 . 정수계획모형. 경영과학 1 2008. 가을 김민경 (mkyung.kim @gmail.com). 학습목표. 정수계획법의 모형화 정수계획법의 해법 분단탐색법 K-opt 를 이용한 정수계획모형의 풀이 정수계획법의 적용사례. 정수계획법의 모형화. 정수계획법 (IP ; Integer Programming) : 의사결정변수가 정수의 값만을 갖는 수리계획법 정수선형계획법 (ILP) : IP 중에서도 목적함수와 제약조건이 모두 1 차식인 경우 - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 1

제 제 77 장장 . . 정수계획모형정수계획모형

경영과학 1

2008. 가을김민경 ([email protected])

Page 2: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 2

학습목표학습목표

정수계획법의 모형화 정수계획법의 해법 분단탐색법 K-opt 를 이용한 정수계획모형의 풀이 정수계획법의 적용사례

Page 3: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 3

정수계획법 (IP ; Integer Programming) : 의사결정변수가 정수의 값만을 갖는 수리계획법

정수선형계획법 (ILP) : IP 중에서도 목적함수와 제약조건이 모두 1 차식인 경우

정수계획모형의 종류 - 순수정수계획모형 : 모든 변수가 정수인 모형- 혼합정수계획모형 : 일부가 정수인 모형- 0-1 정수계획모형 : 모든 변수가 0 또는 1 인 모형

정수계획법이 중요하게 다루어지는 이유- 실제 의사결정 상황이 정수인 해를 요구- 정수계획모형으로 모형화하면 보다 쉽게 해결되는 경우

모형화 : 정수계획 모형은 선형계획모형에 변수가 정수이어야 한다는 조건을 추가

정수계획법의 모형화정수계획법의 모형화

Page 4: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 4

예제 7-1 한국슈퍼연쇄점은 최근 사세확장을 위하여 신규점포와 중간저장설비를

신설할 계획으로 155 억원의 자금을 확보하였다 . 신규점포는 신설비용이 개당 10 억원이 소요되며 이를 통해 한 달에 3000 만원의 수익을 올릴 수 있고 , 저장설비는 개당 30 억원의 자금이 소요되며 이를 통해 한 달에 7200 만원의 수익을 올릴 수 있다 . 경영층에서는 최소한 한 개의 신규저장설비를 설치할 예정이며 신규점포는 5 개를 넘지 않는 범위에서 설치하려고 한다 . 한국슈퍼는 확보된 자금으로 최대의 수익을 얻을 수 있는 신설계획을 수립하고자 한다 .

의사결정변수 : 신설점포수와 신설저장시설의 수 → 정수계획모형 X1 : 신설점포의 수 ,   X2 : 신설저장시설의 수 ( X1 과 X2 는 음이 아닌 정수이어야 함 )

정수계획법의 모형화와 해법 정수계획법의 모형화와 해법

Page 5: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 5

예제 7-1 의사결정변수 : 신설점포수와 신설저장시설의 수 → 정수계획모형

X1 : 신설점포의 수 ,   X2 : 신설저장시설의 수 ( X1 과 X2 는 음이 아닌 정수이어야 함 )

목적함수는 월간 예상총이익을 최대화 ( 단위 : 만원 )   Max. Z = 3000X1 + 7200X2

제약조건 s. t.      10X1 + 30X2  ≤ 155 ( 자금제약식 , 단위 : 억원 )                   X1   ≤   5  ( 신규점포제약 )                            X2    ≥ 1  ( 신규창고제약 )                   X1, X2 는 음이 아닌 정수

정수계획법의 모형화와 해법 정수계획법의 모형화와 해법

Page 6: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 6

해법의 종류

① 열거법

 ② 선형계획법의 해를 이용한 근사법

 ③ 절단평면법 (cutting plane method)

 ④ 분단탐색법 (branch and bound method)

정수계획법의 해법 정수계획법의 해법

Page 7: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 7

LP 의 실행가능영역

열거법 : 실행가능해를 모두 열거하여 최적해를 찾는 방법

x2

x1

5

1

05

정수 최적해 (3 , 4) Z = 3 억 7800만원

정수계획법의 해법 정수계획법의 해법

실행가능정수해

4

3

2

4321

등이익선

LP 의 최적해 (5 , 3.5)Z = 4 억 200 만원

Page 8: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 8

열거법의 문제점•그래프를 이용한 분석의 경우 변수가 두 개인 모형만 가능•꼭지점에서 최적해가 발생한다는 성질이 없으므로 최적해를 구하기

위해서는 제약조건을 만족하는 거의 모든 정수해 들을 조사해야 함•But, 선형계획법의 해법과 같은 효율적인 해법은 아직 없는 상태

절단평면법 새로운 제약식 ( 절단평면 ) 을 추가하여 기존의 실행가능영역 중 정수해를 포함하지 않는 부분을 제외 위 과정을 반복하여 최적 정수해를 구하는 방법

☞ 선형계획법의 민감도분석의 기법을 적용하는 것으로 개념적으로는 우수하지만 계산상의 효율성이 떨어짐

정수계획법의 해법 정수계획법의 해법

Page 9: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 9

정수계획법의 해법 정수계획법의 해법

분단탐색법 해의 집합을 열거해 가면서 최적해의 가능성을 검토 가능성이 없는 집합은 고려대상에서 제외시켜 검토 영역을 좁혀나감으로써 최적정수해를 찾는 방법 해의 집합을 열거하기 때문에 부분적인 열거법이라고 함

☞ 다른 해법에 비해 개념상으로나 계산상으로 가장 우수한 방법

선형계획법에 의한 근사법

변수의 정수제약조건을 완화한 선형계획모형 (LP relaxation) 의 해를 구하여 ,

그 값을 반올림 , 반내림하거나 절삭하여 정수해를 구하는 방법☞ 매우 쉬운 방법이기는 하지만 최적해를 얻지 못하거나 실행불가능한 해를 얻을 수도 있다 .

Page 10: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 10

분단탐색법의 절차

(1) 문제 나누기 (branching) - 완화된 LP 문제의 실행가능영역을 비정수인 변수의 측면에서 두 개의 상호

배타적인 영역으로 나누어 , 두 개의 부분문제를 만든다 . (2) 한계 정하기 (bounding) - 두개로 나누어진 문제에 대하여 각각의 해를 구하고 , 이를 토대로 원래의 문제가 가질 수 있는 한계 값을 정한다 . (3) 검토하기 (fathoming) - 목적함수의 한계 값이 결정된 각 문제에 대하여 최적해로서의 가능성을 검토하고 , 최적해의 가능성이 없는 문제는 고려 대상에서 제외시킨다 .

분단탐색법분단탐색법

Page 11: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 11

예제 7-1 : 분단탐색법 적용

선형계획법의 최적해 : (X1, X2) = (5, 3.5), Z = 4 억 200 만원

목적함수값 4 억 200 만원은 최적정수해가 가질 수 있는 목적함수값의 상한

X2 는 3 에서 4 사이의 값을 가질 수 없음 -> X2≤3 혹은 X2≥4

분단탐색법분단탐색법

Z*=40200

X1*=5, X2*=3.5

Z*=36600

X1*=5, X2*=3

Z*=39300

X1*=3.5, X2*=4

Z*=39000

X1*=3, X2*=4.2

실행불가능

Z*=37800

X1*=3, X2*=4

Z*=37500

X1*=0.5, X2*=5

X2 ≤ 3 X2 ≥ 4

X1 ≤ 3 X1 ≥ 4

X2 ≤ 4 X2 ≥ 5

Page 12: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 12

분단탐색법분단탐색법

분단탐색법 적용 예제 Max. Z = 4X1 + 6X2

s. t.    5X1 + 10X2  ≤ 38       X1 +    X2  ≤  5  

           X2   ≥ 1 X1, X2 ≥ 0

x2

x1

5

1

05

등이익선

실행가능영역

LP 의 최적해 (2.4,2.6)Z = 25.2

Page 13: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 13

x2

x1

5

1

05

(2,2.8)

②번 문제의실행가능영역

③번 문제의실행가능영역(3,2)

X1=2 X1=3

(1) 문제 나누기 X1, X2 둘다 정수가 아님 → 문제 나누기 필요 ( 일반적으로 소수점이하 부분이 정수에 더 가까운 것부터 분기 ) X1 을 분기 → ② ,③ 번 문제 생성

②번 : 원래 문제에 X1 ≤ 2 추가 ③번 : X1 ≥ 3 제약을 추가

(2) 한계 정하기 ② 번 문제의 최적해

(X1, X2) = (2, 2.8), Z = 24.8 ③ 번 문제의 최적해

(X1, X2) = (3, 2), Z = 24 → 정수해이므로 최적해의 후보 ( 목적함수의 하한 : 24)

분단탐색법분단탐색법

Page 14: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 14

5

(3) 검토하기

②번 문제의 X2 를 분기

→ ④ ,⑤ 번 문제 생성

④ 번 문제의 최적해 (X1, X2) = (2, 2), Z = 20

→ 정수조건을 만족

(but, 24 보다 작으므로 탈락 )

⑤ 번 문제의 최적해 (X1, X2) = (1.6, 3), Z = 24.4

→ 정수조건을 만족 하지 못하므로 다시 분기 (⑥, ⑦ 문제 생성 )

x2

x1

5

1

0

④번 문제의실행가능영역

(2,2)

X2=3

X2=2

(1.6,3)

⑤번 문제의실행가능영역

분단탐색법분단탐색법

Page 15: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 15

X1 = 2.4, X2 = 2.6Z= 25.2

X1 = 2, X2 = 2.8Z= 24.8

X1 = 2, X2 = 2Z= 20

X1 = 2, X2 = 2Z= 20

X1 = 3, X2 = 2Z= 24

X1 = 3, X2 = 2Z= 24

X1 = 1.6, X2 = 3Z= 24.4

X1 = 1, X2 = 3.3Z= 23.8

실행불가능

③②

⑤④

⑦⑥

< 정수해 > : 최적해

X1 ≤ 2 X1 ≥ 3

X2 ≤ 2, X2 ≥ 3

< 정수해 > X1 ≤ 1 X1 ≥ 2

23.8 ≤ 현재의 하한값 (24)

분단탐색법분단탐색법

분단탐색법 적용 예제

Page 16: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 16

K-opt 분단탐색법을 이용하여 연속적인 변수와 0 또는 1 만이 될 수 있는

이진변수가 혼합되어 있는 혼합정수계획모형을 풀 수 있다 . K-opt 가 풀수 있는 최대 크기는

제약식의 개수 : 100 개 이하 변수들 ( 연속변수 및 이진변수 ) 의 총 개수 : 100 개 이하 이진변수들의 개수 : 20 개 이하

K-opt 의 한계 이진변수만을 취급할 수 있으므로 예제 7-1 과 같이 모든 정수값을 가질

수 있는 정수변수를 갖는 개수결정문제는 직접 해결할 수 없음 일반적인 정수변수를 이진변수와 변환하여 K-opt 활용가능

K-optK-opt 를 이용한 정수계획법의 풀이를 이용한 정수계획법의 풀이

Page 17: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 17

예제 7-2 : 자금운용계획 (Capital Budgeting) H 그룹은 다음 3 년간의 ; 투자계획으로서 3 가지의 사업을 고려하고 있다 .

각 사업에 소요되는 자금의 연도별 예상액과 이 사업이 가져올 사업이익금의 현재가치가 표와 같이 주어져 있다 . H 그룹은 가용자금 한도 안에서 총 사업이익의 현재가치가 최대가 되도록 사업을 선택하고자 한다 .

H 그룹 투자계획 관련 자료 ( 단위 : 억원 )

정수계획법의 적용사례정수계획법의 적용사례

사업 사업이익의 현재가치

자금소요계획

첫해 둘째 해 셋째 해

공장확장 450 100 100 100

창고신설 200 150 50 50

첨단기계설치 350 50 200 100

가용자금 250 400 200

Page 18: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 18

예제 7-2 : 자금운용계획 (Capital Budgeting) 의사결정변수

X1 = 1, 공장확장을 추진하는 경우 0, 공장확장을 취소하는 경우 X2 = 1, 창고신설을 추진하는 경우 0, 창고신설을 취소하는 경우 X3 = 1, 첨단기계설치를 추진하는 경우 0, 첨단기계설치를 취소하는 경우

목적함수 ( 총이익의 최대화 , 단위 : 억원 ) Max Z = 450 X1 +200 X2 +350 X3

정수계획법의 적용사례정수계획법의 적용사례

Page 19: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 19

예제 7-2 : 자금운용계획 (Capital Budgeting) 제약식

100X1 +150X2+ 50X3 ≤ 250 100X1 + 50X2+200X3 ≤ 400 50X1 + 200X2+100X3 ≤ 200 X1, X2, X3 은 0 또는 1

선형계획모형Max 450 X1 +200 X2 +350 X3

s.t 100X1 +150X2+ 50X3 ≤ 250

100X1 + 50X2+200X3 ≤ 400

100X1 + 50X2+100X3 ≤ 200

X1, X2, X3 은 0 또는 1

정수계획법의 적용사례정수계획법의 적용사례

Page 20: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 20

예제 7-2 : 자금운용계획 (Capital Budgeting) – K-opt 풀이 입력

분석결과

정수계획법의 적용사례정수계획법의 적용사례

¸ñÀûÇÔ¼ö °ª : 800.00000

º¯ ¼ö ÃÖ Àû ÇØ ----------------------------------------- X1 1 X2 0 X3 1

Á¦¾à½Ä Á¾·ù ¿©À¯/À׿© º¯¼ö ------------------------------------------ 1 <= 100.00000 2 <= 100.00000 3 <= 50.00000

¸ñÀûÇÔ¼ö °ª : 800.00000

º¯ ¼ö ÃÖ Àû ÇØ ----------------------------------------- X1 1 X2 0 X3 1

Á¦¾à½Ä Á¾·ù ¿©À¯/À׿© º¯¼ö ------------------------------------------ 1 <= 100.00000 2 <= 100.00000 3 <= 50.00000

Max 450 X1 +200 X2 +350 X3st 100X1 +150X2+ 50X3 < 250 100X1 + 50X2+200X3 < 400 50X1 + 200X2+100X3 < 200integer X1 X2 X3end

Max 450 X1 +200 X2 +350 X3st 100X1 +150X2+ 50X3 < 250 100X1 + 50X2+200X3 < 400 50X1 + 200X2+100X3 < 200integer X1 X2 X3end

Page 21: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 21

고정비문제 선형계획모형의 비례의 조건을 완화 생산활동의 수준에 관계없이 발생하는 고정비 (fixed cost) 고려 가능 변동비를 a, 고정비를 f, 생산수준이 X 일 때의 총 비용 C(X)

C(X) = f + aX, X >0 일 때

0 , X=0 일 때

정수계획법의 적용사례정수계획법의 적용사례

총비용

생산수준

총비용 = 고정비용 + 변동비용

변동비용 =( 변동비 × 생산수준 )

고정비용

Page 22: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 22

고정비문제 정수변수 Y 의 도입

Y = 1 , X > 0 일 때 ( 즉 , 생산할 때 )

0 , X = 0 일 때 ( 즉 , 생산하지 않을 때 )

C(X) = fY + aX

X ≤ MY ( M : X 가 가질 수 있는 값의 범위 이상되는 양수 )

정수계획법의 적용사례정수계획법의 적용사례

Page 23: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 23

예제 7-3 : 고정비문제 K 공업은 20000 단위의 제품을 3 개의 기계를 통하여 생산하고 있는데 각

기계를 가동시키기 위해서는 일정한 고정비가 소요된다 . 각 기계의 고정비 , 변동비 및 생산능력 등이 다음 표에 정리되어 있다 .

K 공업은 20000 단위의 제품을 어느 기계로 생산하는 것이 총생산비를 최소화하는지 알아보고 싶다 .

정수계획법의 적용사례정수계획법의 적용사례

기계 고정비 ( 만원 )변동비 ( 만원 /단위 )

생산능력

1 300 2 8000

2 100 10 13000

3 200 5 14000

Page 24: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 24

예제 7-3 : 고정비문제 의사결정변수

Yj = 1, 기계 j 를 가동시키는 경우 ,

0, 기계 j 를 사용치 않는 경우 , j = 1, 2, 3 Xj = 기계 j 의 생산수준 , j = 1, 2, 3

목적함수 ( 총생산비의 최소화 , 단위 : 만원 ) Min Z = 300Y1 + 100Y2 + 200Y3 + 2X1 + 10X2 + 5X3

제약식 X1 + X2 + X3 ≥20000 X1 ≤ 8000Y1 X2 ≤ 13000Y2 X3 ≤ 14000Y3 X1, X2, X3 ≥0, Y1, Y2, Y3 = 0 또는 1

정수계획법의 적용사례정수계획법의 적용사례

Page 25: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 25

예제 7-3 : 고정비문제 – K-opt 풀이 입력 분석결과

정수계획법의 적용사례정수계획법의 적용사례

Min 300Y1 + 100Y2 + 200Y3 + 2X1 + 10X2 + 5X3stX1 + X2 + X3 > 20000X1 - 8000Y1 < 0X2 - 13000Y2 <0X3 - 14000Y3 < 0integer Y1 Y2 Y3 end

Min 300Y1 + 100Y2 + 200Y3 + 2X1 + 10X2 + 5X3stX1 + X2 + X3 > 20000X1 - 8000Y1 < 0X2 - 13000Y2 <0X3 - 14000Y3 < 0integer Y1 Y2 Y3 end

*** ºÐ ¼® °á °ú ***

¼öÇàµÈ ºÐ´ÜŽ»ö ÃÑ È¸¼ö : 0

¼öÇàµÈ ½ÉÇ÷º½º ÃÑ È¸¼ö : 33

¸ñÀûÇÔ¼ö °ª : 76500.00000

º¯ ¼ö ÃÖ Àû ÇØ ----------------------------------------- Y1 1 Y2 0 Y3 1 X1 8000.00000 X2 0.00000 X3 12000.00000

Á¦¾à½Ä Á¾·ù ¿©À¯/À׿© º¯¼ö ------------------------------------------ 1 >= 0.00000 2 <= 0.00000 3 <= 0.00000 4 <= 2000.00000

*** ºÐ ¼® °á °ú ***

¼öÇàµÈ ºÐ´ÜŽ»ö ÃÑ È¸¼ö : 0

¼öÇàµÈ ½ÉÇ÷º½º ÃÑ È¸¼ö : 33

¸ñÀûÇÔ¼ö °ª : 76500.00000

º¯ ¼ö ÃÖ Àû ÇØ ----------------------------------------- Y1 1 Y2 0 Y3 1 X1 8000.00000 X2 0.00000 X3 12000.00000

Á¦¾à½Ä Á¾·ù ¿©À¯/À׿© º¯¼ö ------------------------------------------ 1 >= 0.00000 2 <= 0.00000 3 <= 0.00000 4 <= 2000.00000

Page 26: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 26

예제 7-4 : 공장신설문제 현재 A 지역에 공장을 갖고서 L, M, N 세 지역의 수요를 공급하고 있는 제일산업은

내년에 수요의 급증이 예상됨에 따라 B, C, D, E 등 4 군데에 공장의 신설을 고려 중에 있다 . 공장신설 고려대상이 되는 지역에는 수요지까지의 단위당 수송비 ( 단위 :만원 ) 는 다음에 주어진 표와 같다 .

한편 B, C, D 지역에 신설되는 공장의 총 건설비는 각각 17 억 5 천만원 , 30 억원 , 37 억 5 천만원 , 50 억원으로 공장건설비의 연간금융비용은 10% 의 이율을 적용할 떄 각각 1 억 7500 만원 , 3 억원 , 3 억 7500 만원 , 5 억원 씩이다 . 이 회사에서는 연간 총 수송비와 금융비용의 합을 최소화하는 건설 및 수송계획을 수립하고자 한다 .

정수계획법의 적용사례정수계획법의 적용사례

수요지

공장L M N 연간생산능력 금융비용 ( 만원 )

B 0.5 0.2 0.3 10000 17500

C 0.4 0.3 0.4 20000 30000

D 0.9 0.7 0.5 30000 37500

E 1 0.4 0.2 40000 50000

A 0.8 0.4 0.3 30000 -

연간수요 30000 20000 20000

Page 27: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 27

예제 7-4 : 공장신설문제 의사결정변수

YB, YC, YD, YE = 각각 지역 B, C, D, E 에 공장을 신설할지를 결정하는

이진 변수 ( 즉 , 0 또는 1)

Xij = i 공장에서 수요지 j 로의 공급량

목적함수 ( 총비용의 최소화 , 단위 : 만원 )

Min 17500YB +30000YC +37500YD +50000YE + 0.5XBL +0.2XBM

+0.3XBN

+0.4XCL +0.3XCM+0.4XCN+0.9XDL +0.7XDM +0.5XDN +XEL

+0.4XEM +0.2XEN

+0.8XAL +0.4XAM +0.3XAN

정수계획법의 적용사례정수계획법의 적용사례

Page 28: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 28

예제 7-4 : 공장신설문제 제약식

XBL + XBM + XBN -10000YB ≤ 0

XCL + XCM + XCN -20000Yc ≤ 0

XDL + XDM + XDN -30000YD ≤ 0

XEL + XEM + XEN - 40000YE ≤ 0

XAL + XAM + XAN ≤ 30000

XBL +XCL +XDL +XEL +XAL ≥ 30000

XBM +XCM +XDM +XEM +XAM ≥ 20000

XBN +XCN +XDN +XEN +XAN ≥ 20000

Xij ≥ 0, for all i and j

YB, YC, YD, YE = 0 또는 1

정수계획법의 적용사례정수계획법의 적용사례

Page 29: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 29

예제 7-4 : 공장신설문제 K-opt 결과

정수계획법의 적용사례정수계획법의 적용사례

Á¦¾à½Ä Á¾·ù ¿©À¯/À׿© º¯¼ö ------------------------------------------ 1 <= 0.00000 2 <= 0.00000 3 <= 0.00000 4 <= 0.00000 5 <= 0.00000 6 >= 0.00000 7 >= 0.00000 8 >= 0.00000

Á¦¾à½Ä Á¾·ù ¿©À¯/À׿© º¯¼ö ------------------------------------------ 1 <= 0.00000 2 <= 0.00000 3 <= 0.00000 4 <= 0.00000 5 <= 0.00000 6 >= 0.00000 7 >= 0.00000 8 >= 0.00000

지역 E 에 공장을 신성하고 공장 E 에서는 M 과 N 지역에 공급하고 기존의 공장 A에서는 L 지역에 공급하는 것이 최적

지역 E 에 공장을 신성하고 공장 E 에서는 M 과 N 지역에 공급하고 기존의 공장 A에서는 L 지역에 공급하는 것이 최적

¼öÇàµÈ ºÐ´ÜŽ»ö ÃÑ È¸¼ö : 0

¼öÇàµÈ ½ÉÇ÷º½º ÃÑ È¸¼ö : 595

¸ñÀûÇÔ¼ö °ª : 86000.00000

º¯ ¼ö ÃÖ Àû ÇØ ----------------------------------------- YB 0 YC 0 YD 0 YE 1 XBL 0.00000 XBM 0.00000 XBN 0.00000 XCL 0.00000 XCM 0.00000 XCN 0.00000 XDL 0.00000 XDM 0.00000 XDN 0.00000 XEL 0.00000 XEM 20000.00000 XEN 20000.00000 XAL 30000.00000 XAM 0.00000 XAN 0.00000

¼öÇàµÈ ºÐ´ÜŽ»ö ÃÑ È¸¼ö : 0

¼öÇàµÈ ½ÉÇ÷º½º ÃÑ È¸¼ö : 595

¸ñÀûÇÔ¼ö °ª : 86000.00000

º¯ ¼ö ÃÖ Àû ÇØ ----------------------------------------- YB 0 YC 0 YD 0 YE 1 XBL 0.00000 XBM 0.00000 XBN 0.00000 XCL 0.00000 XCM 0.00000 XCN 0.00000 XDL 0.00000 XDM 0.00000 XDN 0.00000 XEL 0.00000 XEM 20000.00000 XEN 20000.00000 XAL 30000.00000 XAM 0.00000 XAN 0.00000

Page 30: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 30

예제 7-5 : 공공시설배치문제 새로이 건설되고 있는 H 시에는 7 개의 행정구역이 있는데 이 구역을 담당하기 위한 파출소의 위치를 고려하고 있다 . 고려대상이 되는 위치는 A, B, C, D, E, F, G 등 7곳인데 각 위치에서 담당할 수 있는 행정구역은 다음과 같다 .

H 시에서는 개설해야 하는 파출소의 개수가 최소가 되는 설치계획을 구하고자 한다 .

정수계획법의 적용사례정수계획법의 적용사례

A B C D E F G

담당구역 1,5,7 1,2,5,7 1,3,5 2,4,5 3,4,6 4,5,6 1,5,6

Page 31: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 31

예제 7-5 : 공공시설배치문제 의사결정변수

XA ,XB, XC, XD, XE, XF, XG = 각각 지역 A, B, C, D, E, F, G 에 파출소 설치 여부를 결정하는 이진변수 (즉 , 0 또는 1)

목적함수 ( 설치 파출소 개수의 최소화 )

Min XA+ XB + XC + XD + XE + XF + XG

정수계획법의 적용사례정수계획법의 적용사례

Page 32: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 32

예제 7-5 : 공공시설배치문제 제약식

XA+ XB + XC + XG ≥1

XB + XD ≥1

XC + XE ≥1

XD + XE + XF ≥1

XA+ XB + XC + XD + XF + XG ≥1

XE + XF + XG ≥1

XA+ XB ≥1

XA, XB, XC, XD, XE, XF, XG = 0 또는 1

최적해 XB =1, XE =1, 즉 B 와 E 에 파출소를 하나씩 설치하는 것이 최적

정수계획법의 적용사례정수계획법의 적용사례

Page 33: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 33

예제 7-1 을 K-opt 로 풀기 Max. 3000X1 + 7200X2

s. t.      10X1 + 30X2  ≤ 155

               X1   ≤   5 

                     X2    ≥ 1

          X1, X2 는 음이 아닌 정수

X1 = 20Y1 + 21Y2 + 22Y3 = Y1 + 2Y2 + 4Y3

X2 = 20Y4 + 21Y5 + 22Y6 = Y4 + 2Y5 + 4Y6

Max. 3000Y1 + 6000Y2 + 12000Y3 + 7200 Y4 + 14400Y5 + 28800Y6

s. t.   10Y1 + 20Y2 + 40Y3 + 30Y4 + 60Y5 + 120Y6  ≤ 155

        Y1 + 2Y2 + 4Y3 ≤   5 

       Y4 + 2Y5 + 4Y6 ≥ 1

   Y1, Y2, Y3, Y4 , Y5, Y6 = 0 또는 1

개수결정문제와 개수결정문제와 K-optK-opt

Page 34: 제  7 장 .  정수계획모형

Page 34

예제 7-1 을 K-opt 로 풀기

개수결정문제와 개수결정문제와 K-optK-opt

*** ºÐ ¼® °á °ú ***

¼öÇàµÈ ºÐ´ÜŽ»ö ÃÑ È¸¼ö : 0

¼öÇàµÈ ½ÉÇ÷º½º ÃÑ È¸¼ö : 408

¸ñÀûÇÔ¼ö °ª : 37800.00000

º¯ ¼ö ÃÖ Àû ÇØ ----------------------------------------- Y1 1 Y2 1 Y3 0 Y4 0 Y5 0 Y6 1

Á¦¾à½Ä Á¾·ù ¿©À¯/À׿© º¯¼ö ------------------------------------------ 1 <= 5.00000 2 <= 2.00000 3 >= 3.00000

*** ºÐ ¼® °á °ú ***

¼öÇàµÈ ºÐ´ÜŽ»ö ÃÑ È¸¼ö : 0

¼öÇàµÈ ½ÉÇ÷º½º ÃÑ È¸¼ö : 408

¸ñÀûÇÔ¼ö °ª : 37800.00000

º¯ ¼ö ÃÖ Àû ÇØ ----------------------------------------- Y1 1 Y2 1 Y3 0 Y4 0 Y5 0 Y6 1

Á¦¾à½Ä Á¾·ù ¿©À¯/À׿© º¯¼ö ------------------------------------------ 1 <= 5.00000 2 <= 2.00000 3 >= 3.00000

X1 = 20Y1 + 21Y2 + 22Y3 = Y1 + 2Y2 + 4Y3 = 1x1 + 2x1 + 4x0

= 3

X2 = 20Y4 + 21Y5 + 22Y6 = Y4 + 2Y5 + 4Y6 = 1x0 + 2x0 + 4x1

= 4

X1 = 20Y1 + 21Y2 + 22Y3 = Y1 + 2Y2 + 4Y3 = 1x1 + 2x1 + 4x0

= 3

X2 = 20Y4 + 21Y5 + 22Y6 = Y4 + 2Y5 + 4Y6 = 1x0 + 2x0 + 4x1

= 4