Taller Modelo Transporte[1]

  • May 2020
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  • Words: 2,098
  • Pages: 7
Taller 5

PROBLEMA 8.2-10 Es necesario planear el sistema de energía de un nuevo edificio. Las tres fuentes posibles de energía son electricidad, gas natural, y una unidad de celdas solares.

Problemas del transporte

Los requerimientos diarios de energía (todos medidos en las mismas unidades) en el edificio en cuanto a luz eléctrica, calefactores de agua y calefactores de ambiente son: 1

2

Electricidad 20 unidades Calefactores de agua 10 unidades Calefactores de ambiente 30 unidades

Electricidad Gas natural Celdas solares

El tamaño del techo limita la unidad de celdas solares a 30 unidades pero no hay limite en la disponibilidad de electricidad y gas natural. Las necesidades de luz se pueden satisfacer sólo comprando la energía eléctrica ( a un costo de $50 por unidad). Las otras dos necesidades energéticas se pueden cumplir mediante cualquier fuente o combinación de fuentes.

Calefactores de agua

$ 90

$ 60

$ 30

Calefactores

$ 80

$ 50

$ 90

de ambiente

3

4

El objetivo es minimizar el costo total de cumplir con las necesidades de energía. •

Iluminación

Formule este problema como un problema de transporte construyendo la tabla de costos y requerimientos apropiada.



Utilice el método de aproximación de Vogel para obtener una solución BF inicial para este problema.



A partir de la solución inicial BF, aplique en forma interactiva el método simplex de transporte para obtener una solución óptima. 5

Calefac tores agua

Aire Acondi -cionado

Oferta

Electricidad

50

90

80



Gas natural

?

60

50



Celdas solares

?

30

40

30

Demanda

20

10

30 6

1

Para construir la tabla de costos y requerimientos apropiada, debemos restringir la oferta de electricidad y gas natural.

Iluminación

Lo máximo que estarían dispuestos a comprar sería 60

Electricidad

Lo máximo que estarían dispuestos a comprar sería 40

Gas Natural

Calefac tores agua

Aire Acondi -cionado

Oferta

Electricidad

50

90

80

60

Gas natural

?

60

50

40

Celdas solares

?

30

40

30

Demanda

20

10

30

Vemos que la oferta es mayor que la demanda y por ello debemos crear un nodo ficticio de demanda 4(F) 7

Ilumi- Calefac - Aire Acondi nación tores agua -cionado

4(F)

Oferta

8

Ilumi- Calefac - Aire Acondi nación tores agua -cionado

4(F)

Oferta

Electricidad

50

90

80

?

60

Electricidad

50

90

80

0

60

Gas natural

?

60

50

?

40

Gas natural

M

60

50

0

40

Celdas solares

?

30

40

?

30

Celdas solares

M

30

40

0

30

Demanda

20

10

30

70

Demanda

20

10

30

70

El nodo ficticio de demanda debe absorber las unidades que no se asignan.

Es imposible obtener iluminación a partir de gas natural y celdas solares, por lo que este costo debe ser M. El no asignar unidades no debe costar nada.

(60+40+30) - (20+30+10) = 70 9

10

Aire Ilumi- Calefac - Acondi 4(F) tores nación agua -cionado

Debemos obtener una S.B.F inicial mediante el método de Vogel

Diferencia por renglón

Electricidad

50 20

90

80

0

60 40

50

Gas natural

M

60

50

0

40

50

Celdas solares

M

30

40

0

30

30

Demanda

20

10

30

70 Seleccionar X11=20

30

10

0

Diferencia M - 50 por columna M-50 11

Oferta

Eliminar columna 1 12

2

Aire Calefac Acondi tores agua -cionado

4(F)

Oferta

Diferencia por renglón

Electricidad

90

80

040

40

80 80

Gas natural

60

50

0

40

50

Celdas solares

30

40

0

30

30

Demanda

10

30

70 30

Diferencia por columna

30

10

0

Aire Calefac Acondi tores agua -cionado

Seleccionar X14=40 Eliminar renglón 1

4(F)

Oferta

Diferencia por renglón

Gas natural

60

50

0 30

40 10

50 50

Celdas solares

30

40

0

30

30

Demanda

10

30

30

30

10

0

Diferencia por columna

Seleccionar X24=30 Eliminar Columna 4

13

Calefac tores agua

Aire Acondi -cionado

Oferta

Diferencia por renglón

Gas natural

60

50

10

10

Celdas solares

10 30

40

20 30

10

Demanda

10

30

Diferencia por columna

30 30

10

Seleccionar X32=10 Eliminar Columna 2

14

Aire Acondi -cionado

Oferta

Gas natural

10 50

10

Celdas solares

40 20

20

Demanda

20 30

Diferencia por columna

10

Diferencia por renglón

Seleccionar X23=10 Seleccionar X33=20

15

16

Veamos como quedó la S.B.F Inicial Iluminación

50 Electricidad

Gas natural

Celdas solares

Demanda

Calefac tores agua

90

Aire Acondi -cionado

80

0

20 M

40 60

50

0 10

M 20

Recursos

4(F)

30 10

10

40 30

20

30 0

Ui

Después de obtener una S.B.F inicial, se verifica si es óptima mediante la prueba de optimalidad.

60 40 30

70 Z= 2600

Vj 17

18

3

PRUEBA DE OPTIMALIDAD.

Miremos los Ui y Vj

•Una S.B.F es óptima si y sólo si Cij - Ui - Vj ≥ 0 para toda i,j tal que Xij es V.N.B en la iteración actual.

Calefac tores agua

Iluminación

50 Electricidad

•Como el valor de Cij - Ui - Vj debe ser cero si Xij es V.B, Ui y Vj satisfacen el conjunto de ecuaciones Cij = Ui + Vj para cada (i,j) tal que Xij es básica.

Gas natural

Aire Acondi -cionado

90

80

40 60

50

0 10

M

Celdas solares

Demanda

Vj

30

40

10

Ui

0

20 M

Recursos

4(F)

20

30 0

60

0

40

0

30 -10

20

10

30

70

50

40

50

0

Z= 2600

19

Una S.B.F es óptima si y sólo si Cij - Ui - Vj ≥ 0 para toda i,j tal que Xij es V.N.B en la iteración actual. Iluminación

50 Electricidad

Gas natural

Calefac tores agua

90 20

M

Demanda

Vj

80 50

60

M

30 M-40

20 50

10 40

Ui

sería:

0

20 30 50

20 unidades Iluminación

Electricidad

40

10 40

Cómo todos los Cij - Ui - Vj ≥ 0 esta es la solución óptima, y la mejor manera de asignar las fuentes

0

50

10

Recursos

4(F)

30

20

M-50 Celdas solares

Aire Acondi -cionado

20

30 0 10

60

0

40

0

40 unidades sin asignar

10 unidades Aire acondiconado

Gas Natural

30 unidades sin asignar

30 -10

10 unidades Calefactores agua

70 0

Celdas solares

Z= 2600

20 unidades Aire acondiconado 21

EL PROBLEMA DE LA RUTA MINIMA

22

4

Dallas

Cleveland

2 2

Un camión debe viajar de Nueva York a los Angeles. Se debe formular un problema de transporte balanceado, que pueda usarse para encontrar la ruta de Nueva York a Los Angeles que utiliza el mínimo costo.

3

3 1

Nueva York

Los Angeles 1

2

1 St. Louis

Veamos

23

24

4

MATRIZ DE COSTOS N.Y

N.Y

CL

D

St. L

L.A

N.Y

0

2

3

1

M

1+1

N.Y

CL

M

0

4

1

3

1

CL

Destinos

D

M

M

0

1

2

1

St. L

M

M

M

0

2

1

L.A

M

M

M

M

0

1

Origen

1

1

1

1

1+1

3

1 M

0

1 0

4

1 1

1

L.A Destino

12

3

1

2

1

1

1

1

1

-1

0

M

0

1

St. L

M

M

M

0

2

L.A

M

M

M

M

0

1 2

1 3

1 0

1

1 0

Ui

M

M

Vj

Iteraciones.

2

St. L

D

Origen

25

0

D

CL

0 1 1

0 1

12 1

S.B.F inicial obtenida mediante el método de la esq. nor.

26

En este caso entra X33

Paso 1: N.Y

Se determina Cij - Ui - Vj para seleccionar la variable que entra a la base.

N.Y CL

Cij - Ui - Vj representa la tasa a la cual cambia la función objetivo si se incrementa la V.N.B Xij . La que entra debe tener un Cij - Ui - Vj negativo (se elige el más negativo). Veamos

27

0

2

M

0

St. L

M

L.A

M

Origen

1

Vj

0

M-1 M-1 M+1

1

1

0 4

M-1

D

St. L

3

1 M

D

CL

M M M 1 2

M-3 M-3 M-1

1

0

-4

M M

M

M-4 M-2

1 3

1 0 M

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

-1

3 0 1 -1 M+1

1 0

1

2 2 0

Ui

2

M-1

1

1

-3

L.A Destino

2 1

28

Iteraciones. Solamente existe una reacción en cadena que incluye a la V.B entrante, y algunas V.B actuales.

Paso 2: Al incrementar el valor de una variable (entrarla a la base) , se genera una reacción en cadena, de forma tal que se sigan satisfaciendo las restricciones.

Existen celdas donadoras y celdas receptoras. Luego para saber en cuanto se puede incrementar la V.B entrante, se escoge el menor valor entre las celdas donadoras y esta es la que sale de la base (en caso de empates se elige arbitrariamente).

La primera V.B que disminuya su valor hasta cero será la variable que sale. sigue

29

Veamos

30

5

Iteraciones. N.Y N.Y CL

L.A

M

M-1 M+1

-3

M

M

1 0

M M

M-1

M-4 M-2

0 M

1 3

1 2

1

-

-1

M+1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

-1

3 1

2 2 0

1 0

Ui

2

M-1

10 1

1-4

+

M-3

+

01

-

M-3

M

M

1

0

L.A Destino

1

4

M-1

M

1 0

0 M-1

St. L

3 1

M

St. L

Vj

2 1

D

Origen

CL

0

M

D

Paso 3:

Para determinar si la solución es óptima, se debe calcular nuevamente Ui y Vj , y luego para cada V.N.B, Cij - Ui - Vj . Se detiene cuando todos los Cij - Ui - Vj para las V.N.B sean positivos.

2 1

Veamos

31

32

En este caso entra X22 N.Y N.Y CL

0

M

L.A

M

Vj

M+3 M+5

M+1

M

1 0

M

M+1

M

M+3

1 M

1 1

4

0

3

1 3

2

1 0

0

1

1

0

1

-3

1

1

-3

1

1

-5

-3

2

M M+2M M+5 0

1 2

2

CL

3

0 0

N.Y

Ui N.Y

M-5

1

1

-3

M

L.A Destino

M

0 4

M-1

St. L

1

1 0

M+3

St. L

3

1

M

Origen

2

M

D

D

CL

0 M-1

St. L L.A

M

M+3 M+3 M+5

M

M+1

M

M

1

M+3

0

1 1

1

M M

4

0

M M+2

M

1 3

1 2

M-5

3

0

-

L.A Destino

1

4

M+1

M

1

+

0

0-3

+

1 0

St. L

3 1

-

M

M

Vj

2 1

M

Origen

2 5

0

D

D

CL

3

M+5

-3

Ui

2

0

1

1

2

0

1

-3

2

1

1

-3

1

1

-5

0

1 0

2 5

33

34

En este caso entra X14 N.Y N.Y CL

0

2 0

St. L

M

L.A

M

Origen

1

Vj

0

M+3 M+3

4

M M

M

M+5

0

M+1 M+1 M+3

1 2

1

M M

2

0

1

0

1

-2

M M+2

1 3

1

1

2 0

1

-3

0

2

1

1

-3

M

1

1

-5

3

0 M+2

1 3

0 2 5

N.Y

Ui

M-5

-2

3

0

L.A Destino

M

1

0

M+2

M

1

1

M

St. L

3

1

D

D

CL

N.Y CL

0 M+2

M

L.A

M 1 0

M+3 M+3

1 0

4

M M

M+1 M+1 M+3

1 2

3

0

1

M M

+

M M+2

1 3

L.A Destino

M

1-2 1

10

+

M

M+5

St. L

3 01

-

M

St. L

Vj

2 1

M

Origen

35

0

D

D

CL

-

1 0 M

M-5

3

Ui

2

0

1

-2

1

0

1

2 0

1

-3

2 1

1

-3

0

1

-5

0 M+2

1 3

1 2 5

36

6

Solución óptima N.Y N.Y CL

0

St. L

M

L.A

M

Vj

1 0

M+3 M+3 M+5

1

0 0 M M M

M+1 M+1

1 1

1

1

M

M

2

1

3

0

2

2

M M+2M M+4 0 M+3

1 2

1 3

1 1

2 5

La ruta será : 0

1

-2

0

1

-3

1

1

-3

1

1

-5

0

2

Ui

2

M-5

3

3

0

L.A Destino

M

0 4

M+2

M

St. L

3

1

D

Origen

2

M

D

CL

Nueva York

St. Louis

Los Angeles

Z=3 37

38

7

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