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Mathematische Modellformulierung

Strukturvariablen ( Entscheidungsvariablen, Kontrollvariablen)
gehen linear in die Zielfunktion und die Nebenbedingungen ein. Vorgegebene Konstanten der Ziel- oder Zweckfunktion z werden durch Optimierungskriterien gegeben.
 
Ein Fertigungsbetrieb stellt zwei Produkte und mit den wöchentlichen Stückzahlen und her. Der Reingewinn beträgt pro Stück von DM und pro Stück von DM.

Beide Produkte werden auf den Maschinen und bearbeitet. Produkt benötigt auf eine Bearbeitungszeit von h und auf h. benötigt auf h und auf h. Die wöchentlichen Maschinenlaufzeiten sind für auf h und für auf h begrenzt.

Gesucht ist ein optimales Wochenproduktionsprogramm , das den Reingewinn (unter Beachtung noch zu formulierender Nebenbedingungen) maximal macht.
 
Ziel- oder Zweckfunktion:    Lineare Funktion der Strukturvariablen.

Die Zielfunktion verknüpft die Strukturvariablen mit den Strukturkonstanten .
 
max. (Z.F.).
 
Die Suche des Minimums einer Zielfunktion z ist gleichbedeutend mit der Suche des Maximums von . Durch Multiplikation von z mit kann ein Minimierungsproblem also in eine Maximierungsaufgabe überführt werden und umgekehrt. Daher können Rechenprogramme, die die Zielfunktion maximieren (minimieren), auch zur Suche eines Minimums (Maximums) verwendet werden.
 
Nebenbedingungen ( Restriktionen):


 


 
Nichtnegativitätsbedingungen: Allgemein wird gefordert, daß die Strukturvariablen nur Werte annehmen: .
 
Da keine negativen Produktionszahlen möglich sind, gelten zusätzlich zu den Nebenbedingungen die Nichtnegativitätsbedingungen:
 
Mathematisches Modell: Das Aufstellen der Zielfunktion, der Nebenbedingungen und der Nichtnegativitätsbedingungen.

Normalfall: Nebenbedingungen von Maximierungsmodellen enthalten nur -Beziehungen, diejenigen von Minimierungsmodellen dagegen nur -Beziehungen.
 
Enthalten einzelne Nebenbedingungen (anstatt ) das Ungleichheitszeichen , so können diese durch Multiplikation mit in Ungleichungen mit der Bedingung umgeformt werden, beziehungsweise umgekehrt.
 
Verallgemeinerter (erweiterter) Normalfall: Zusätzlich zu den Ungleichungen können auch lineare Gleichungen als Nebenbedingungen auftreten.

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