最小元素法是找出运价表中最小的元素,在运量表内对应的格填入允许取得的最大数,若某行(列)的产量(销量)已满足,则把运价表中该运价所在行(列)划去;找出未划去的运价中的最小数值,按此办法进行下去,直至得到一个基本可行解的方法。

外文名

The smallest element

领域

运筹学

方法

从单位运价最小运价确定供销关系

简介

注:应用西北角法和最小元素法,每次填完数,都只划去一行或一列,只有最后一个元素例外(同时划去一行和一列)。当填上一个数后行、列同时被满足(也就是出现退化现象)时,也只任意划去一行(列)。需要填入“0”的位置不能任意确定,而要根据规则来确定。

所谓退化现象是指:当在平衡表中某一处填入一数字后,该数字所在的行和列同时被满足,即需方的需求得到满足,同时供方的供应数量也已经供完的现象。

基本思路

运输问题的典型情况是研究单一品种物质的运输调度问题:设某种物品有m个产地

,各产地的产量分别是

;有n个销地,各个销地的

销量分别为

。假定从产地

向销地

运输单位物品的运价为

,问怎么调运这些物品才能使总运费最小?

最小元素法是利用表上作业法解决运输问题的一种启发式方法,人们容易直观想到,为了减少运费,应该优先考虑单位运价最小(或运距最短)的供销业务才能最大限度的满足其供销量,然而在统筹兼顾的情况下,最小元素寻找的初始可行基并不一定是就是最优解,需要经过解的最优性检验和解的改进。

定律定义

找出运价表中最小的价值系数,即对所有i和j,找出

,优先考虑单位运价最小的供销业务。

为了保证供应的数量一定出售,销售的需求量一定能保证供应,在运输表内对应的格填入允许取得的最大数,即由

供应给的运输量应该是

选择在最大产能和最大销售量中最小的的物品量。若

则产地

的可供物品已用完,划掉一行表示换掉以后不再考虑这个产地,且销地的需求量由

如果

则销地的需求已全部得到满足,划掉一列表示以后不再考虑这个销地,且

的可供量由减少为

然后,在余下的供、销地的供销关系中,继续按上述方法安排调运,直至安排完所有供销任务,得到一个完整的解即一个完整的调运方案位置。这样就得到了运输问题的一个初始基可行解即调运方案。

每次填完数,都只划去一行或一列,只有最后一个元素例外(同时划去一行和一列)。如果填上一个数后行、列同时被满足,也就是出现退化现象时,也只任意划去一行(列)。需要填入“0”的位置不能任意确定,而要根据规则来确定。

由于该方法基于有限满足单位矩阵或运距最小的供销业务,故称为最小元素法。

方法步骤

最小元素法的是:运价最小的优先调运,即从单位运价中最小的运价开始确定供销关系,然后次小,一直到给出初始基本可行解为止。

第一步:列出运价表和调运物资平衡表。

运用表上作业法时,首先要列出被调运物资的运价表和运用表上作业法时,首先要列出被调运物资的运价表和供需平衡表(简称平衡表),如下表所示。

表1

表2

第二步:编制初始调运方案。

首先,在运价表中找出最小的数值,若出现几个同为最小,则任取其中一个。可见AB最小,数值为1,这表示先将A产品供应给B 是最便宜的,故应给C所对应的变量x以尽可能大的数值。显然

。在表4中的AB处填上“3”。B列被满足,已不需要A和A再向它供货,故运价表2中的第一列数字已不起作用,因此将原运价表1中的第一列划去,并标注①(不标注也可以,标注可看出是第几步划去的)。

表三

产地\运价\需地BBBB
A311310
A1928
A74105

表四

供\需BBBB供量(T)
A47
A314
A639
需量(T)365620

然后,在运价表中未划去的元素中找最小运价

,让

尽量供应满足

的需要,由于

的4已经供应了3T给

,最多只能供应1T给

于是在平衡表的

格中填上“1”;相应地由于A所生产的产品已全部供应完毕,因此,在运价表中与

同行的运价也不再起作用,所以也将它们划去,并标注②。

仿照上面的做法,一直做下去,就可以得到表4。

此时,在运价表中只有

对应的运价10没有划掉,而

尚有3T需求,为了满足供需平衡,所以最后在平衡表上对应

处应填入“3”,这样就得到表5。

表四

供\需BBBB供量(T)
A437
A314
A639
需量(T)365620

需要注意的是,作为初始方案的调运方案,其填有数字的方格数应是供应点个数加需求点个数之和再减1,即

,即表上作业法要寻求的基变量是

个。当遇到退化情形同时划掉一行一列的时候,需要进行补0,使基变量保持在

个,这是能让初始方案进行检验与调整的前提。

第三步:初始方案的检验与调整。

应用最小元素法编制初始调运方案,这里的“最小”系指局部而言,就整体考虑的运费不见得一定是最小的,有时按照某一最小单位运价优先安排物品调运是,却可能导致不得不采用运费很高的其他供销点对,从而使整个运输费用增加。

因此得到了运输问题的初始基可行解之后,即对应这个解进行最优性判别,看它是不是最优解。改进初始基本可行解有两种最常用的方法:闭回路法和对偶变量法(位势法)。