运筹学实验报告高等教育实验设计_高等教育-实验设计.pdf

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1、1、实验目的和任务 训练建模能力.应用 EXCEL 建模及求解的方法应用；通过实验进一步掌握运筹学有关方法原理、求解过程，提高学生分析问题和解决问题能力。2、实验仪器、设备及材料 计算机、Excel 3、实验内容、炼油厂的生产计划 问题 例一 炼油厂的生产计划 某炼油厂的工艺流程图如图 1-1 所示。炼油厂输入两种原油（原油 1 和原油 2）。原油先进入蒸馏装置，每桶原油经蒸馏后的产品及份额见表1-1，其中轻、中、重石脑油的辛烷值分别为 90、80 和 70。石脑油部分直接用于发动机油混合，部分输入重整装置，得辛烷值为 115 的重整汽油。1 桶轻、中、重石脑油经重整后得到的重整汽油分别为、桶

2、。蒸馏得到的轻油和重油，一部分直接用于煤油和燃料油的混合，一部分经裂解装置得到裂解汽油和裂解油。裂解汽油的辛烷值为 105。1 桶轻油经裂解后得桶裂解油和桶裂桶汽油；1 桶重油裂解后得桶裂解油和桶裂解汽油。其中裂解汽油用于发动机油混合，裂解油用于煤油和燃料油的混合。渣油可直接用于煤油和燃料油的混合，或用于生产润滑油。1 桶渣油经处理后可得桶润滑油。混合成的高档发动机油的辛烷值应不低于 94，普通的发动机油辛烷值不低于 84。混合物的辛烷值按混合前各油料辛烷值和所占比例线性加权计算。规定煤油的气压不准超过 1kg/cm 2，而轻油、重油、裂解油和渣油的气压分别为、和 0.05kg/cm 2。而气

3、压的计算按各混合成分的气压和比例线性加权计算。燃料油中，轻油、重油、裂解油和渣油的比例应为 10:3:4:1。已知每天可供原油 1 为 20000 桶，原油 2 为 30000 桶。蒸馏装置能力每天最大为 45000 桶，重整装置每天最多重整 10000 桶石脑油，裂化装置能力每天最大为 8000 桶。润滑油每天产量就在 5001000 桶之间，高档发动机油产量应不低于普通发动机油的 40%。又知最终产品的利润（元/桶）分别为：高档发动机油 700，普通发动机油 600，煤油 400，燃料油 350，润滑油 150，试为该炼油厂制定一个使总盈利为最大的计划。建模 解：该题的目标是求总盈利的最大

4、，炼油厂的生产问题是一个线性规划问题，求解总利润最大，可建立线性规划模型求解。建模过程中设计的变量如下：设润滑油每天的产量 X0桶,每天生成高档发动机油的轻石脑油 X1桶,中石脑油 X2桶,重石脑油 X3桶,重整汽油 X4桶，裂解汽油 X5桶。每天生成普通发动机油的轻石脑油 X6桶,。中石脑油 X7桶,重石脑油 X8桶,重整汽油 X9桶,裂解汽油 X10桶。每天产出的煤油由 X11轻油，X12重油，X13裂解油，X14渣油。每天产出的燃料油由 X15轻油，X16重油，X17裂解油，渣油 X18桶。设原油 1，y1 桶。原油 2，y2 桶。重整装配消耗的轻石脑油 y3 桶，中石脑油 y4 桶，重

5、石脑油 Y5桶。轻油裂解得到的裂解汽油 y6,重油裂解得到的裂解汽油 y7,用于制造润滑油的渣油量 y8.目标函数：maxz=700(x1+x2+x3+x4+x5)+600(x6+x7+x8+x9+x10)+400(x11+x12x+x13+x14)+350(x15+x16+x17+x18)+150 x0 约束条件：1：90 x1+80 x2+70 x3+115x4+105x5=94(x1+x2+x3+x4+x5)学生分析问题和解决问题能力实验仪器设备及材料计算机实验内容炼油厂的生产计划问题例一炼油厂的生产计划某炼油厂的工艺流程图如图所示炼油厂输入两种原油原油和原油原油先进入蒸馏装置每桶原油经

6、蒸馏后的产品及份额见油桶轻中重石脑油经重整后得到的重整汽油分别为桶蒸馏得到的轻油和重油一部分直接用于煤油和燃料油的混合一部分经裂解装置得到裂解汽油和裂解油裂解汽油的辛烷值为桶轻油经裂解后得桶裂解油和桶裂桶汽油桶重油裂解后得料油的混合或用于生产润滑油桶渣油经处理后可得桶润滑油混合成的高档发动机油的辛烷值应不低于普通的发动机油辛烷值不低于混合物的辛烷值按混合前各油料辛烷值和所占比例线性加权计算规定煤油的气压不准超过而轻油重油2：90 x6+80 x7+70Xx8+115x9+105x10=84(x6+x7+x8+x9+x10)3：+=(x6+x7+x8+x9+x10)6：+=x4+x9 7：+=x

7、1+x6 8：+=x2+x7 9:+=x3+x8 10：+=x5+x10 11：+=x3+x17 12：+=x11+x15 13：+=x12+x16 14：+=x14+x18 15：x0=16：y1=20000 17：y2=30000 18 y1+y2=45000 19 y3+y4+y5=10000 20 y6+y7=8000 22 500=x0=$AF$4:$AF$23 如图：学生分析问题和解决问题能力实验仪器设备及材料计算机实验内容炼油厂的生产计划问题例一炼油厂的生产计划某炼油厂的工艺流程图如图所示炼油厂输入两种原油原油和原油原油先进入蒸馏装置每桶原油经蒸馏后的产品及份额见油桶轻中重石脑油

8、经重整后得到的重整汽油分别为桶蒸馏得到的轻油和重油一部分直接用于煤油和燃料油的混合一部分经裂解装置得到裂解汽油和裂解油裂解汽油的辛烷值为桶轻油经裂解后得桶裂解油和桶裂桶汽油桶重油裂解后得料油的混合或用于生产润滑油桶渣油经处理后可得桶润滑油混合成的高档发动机油的辛烷值应不低于普通的发动机油辛烷值不低于混合物的辛烷值按混合前各油料辛烷值和所占比例线性加权计算规定煤油的气压不准超过而轻油重油 第五步、点击选项按钮弹出对话框，选中采用线性模型和假定非负，然后点确定按钮，在规划求解参数中的求解按钮。出现以下对话框 点击报告中的运算结果报告，敏感性报告，极限值报告，然后点确定按钮就在 excel中生成了相

9、应的报告，如图：运算结果报告表：学生分析问题和解决问题能力实验仪器设备及材料计算机实验内容炼油厂的生产计划问题例一炼油厂的生产计划某炼油厂的工艺流程图如图所示炼油厂输入两种原油原油和原油原油先进入蒸馏装置每桶原油经蒸馏后的产品及份额见油桶轻中重石脑油经重整后得到的重整汽油分别为桶蒸馏得到的轻油和重油一部分直接用于煤油和燃料油的混合一部分经裂解装置得到裂解汽油和裂解油裂解汽油的辛烷值为桶轻油经裂解后得桶裂解油和桶裂桶汽油桶重油裂解后得料油的混合或用于生产润滑油桶渣油经处理后可得桶润滑油混合成的高档发动机油的辛烷值应不低于普通的发动机油辛烷值不低于混合物的辛烷值按混合前各油料辛烷值和所占比例线性加

10、权计算规定煤油的气压不准超过而轻油重油 敏感性报告表：极限值报告表：结果分析：使该炼油厂制定一个使总盈利最大。最大利润为.48，每一个约束值单位为桶，每天需要原油 1,15000桶，原油 2,30000 桶。混合成的高档发动机油、普通发动机油、煤油 15156、燃油、润滑油 500.每天生产的高档发动机油中轻石脑油 0、中石脑油、重石脑油 0、重整汽油、裂解汽油 1936；普通发动机油中轻石脑油 6000、中石脑油 545、重石脑油、重整汽油、裂解汽油 0；煤油中轻石脑由 0、重石脑油 4900、裂解汽油5706,渣油 4550；燃油,重石脑油 0、裂解汽油,渣油。经过蒸馏后，重整轻石脑油 0

11、、中石脑油 0、重石脑油、裂解的轻油 4200、重油 3800，渣油被处理 1000 桶.学生分析问题和解决问题能力实验仪器设备及材料计算机实验内容炼油厂的生产计划问题例一炼油厂的生产计划某炼油厂的工艺流程图如图所示炼油厂输入两种原油原油和原油原油先进入蒸馏装置每桶原油经蒸馏后的产品及份额见油桶轻中重石脑油经重整后得到的重整汽油分别为桶蒸馏得到的轻油和重油一部分直接用于煤油和燃料油的混合一部分经裂解装置得到裂解汽油和裂解油裂解汽油的辛烷值为桶轻油经裂解后得桶裂解油和桶裂桶汽油桶重油裂解后得料油的混合或用于生产润滑油桶渣油经处理后可得桶润滑油混合成的高档发动机油的辛烷值应不低于普通的发动机油辛烷

12、值不低于混合物的辛烷值按混合前各油料辛烷值和所占比例线性加权计算规定煤油的气压不准超过而轻油重油 菜篮子工程 问题 学生分析问题和解决问题能力实验仪器设备及材料计算机实验内容炼油厂的生产计划问题例一炼油厂的生产计划某炼油厂的工艺流程图如图所示炼油厂输入两种原油原油和原油原油先进入蒸馏装置每桶原油经蒸馏后的产品及份额见油桶轻中重石脑油经重整后得到的重整汽油分别为桶蒸馏得到的轻油和重油一部分直接用于煤油和燃料油的混合一部分经裂解装置得到裂解汽油和裂解油裂解汽油的辛烷值为桶轻油经裂解后得桶裂解油和桶裂桶汽油桶重油裂解后得料油的混合或用于生产润滑油桶渣油经处理后可得桶润滑油混合成的高档发动机油的辛烷值

13、应不低于普通的发动机油辛烷值不低于混合物的辛烷值按混合前各油料辛烷值和所占比例线性加权计算规定煤油的气压不准超过而轻油重油 学生分析问题和解决问题能力实验仪器设备及材料计算机实验内容炼油厂的生产计划问题例一炼油厂的生产计划某炼油厂的工艺流程图如图所示炼油厂输入两种原油原油和原油原油先进入蒸馏装置每桶原油经蒸馏后的产品及份额见油桶轻中重石脑油经重整后得到的重整汽油分别为桶蒸馏得到的轻油和重油一部分直接用于煤油和燃料油的混合一部分经裂解装置得到裂解汽油和裂解油裂解汽油的辛烷值为桶轻油经裂解后得桶裂解油和桶裂桶汽油桶重油裂解后得料油的混合或用于生产润滑油桶渣油经处理后可得桶润滑油混合成的高档发动机油

14、的辛烷值应不低于普通的发动机油辛烷值不低于混合物的辛烷值按混合前各油料辛烷值和所占比例线性加权计算规定煤油的气压不准超过而轻油重油 建模 解：该问题的目标是求运费最小，则设如表：收 购量 A A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 200 B B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 170 C C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 160 每 天 需求 75 60 80 70 100 55 90 80 610 短缺 15 12 16 14 20 11 18 16 122 必需量 60 48 64 56 80 44 72 64 488 530 设增产的蔬菜每天应分别向

15、A、B、C 三个采购点各供应 M、N、O 最经济合理。短缺量为x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8。mi 为每天的需求量，ni 为每天的必需量。目标函数为：MaxZ=4A1+8A2+8A3+19A4+11A5+6A6+22A7+20A8+14B1+7B2+7B3+16B4+12B5+16B6+23B7+17B8+20C1+19C2+11C3+14C4+6C5+15C6+5C7+10C8+10X1+8X2+5X3+10X4+10X5+8X6+5X7+8X8 三个小题目标函数一样，但约束条件分别为：问题（一）：(1)约束条件：Ai+Bi+Ci mi(i=1,2，8;mi=75,60,80

16、,70,100,55,90,80)Ai+Bi+Ci+xi=mi(i=1,2，8;mi=75,60,80,70,100,55,90,80)A1+A2+A3+A4+A5+A6+A7+A8=200 学生分析问题和解决问题能力实验仪器设备及材料计算机实验内容炼油厂的生产计划问题例一炼油厂的生产计划某炼油厂的工艺流程图如图所示炼油厂输入两种原油原油和原油原油先进入蒸馏装置每桶原油经蒸馏后的产品及份额见油桶轻中重石脑油经重整后得到的重整汽油分别为桶蒸馏得到的轻油和重油一部分直接用于煤油和燃料油的混合一部分经裂解装置得到裂解汽油和裂解油裂解汽油的辛烷值为桶轻油经裂解后得桶裂解油和桶裂桶汽油桶重油裂解后得料油

17、的混合或用于生产润滑油桶渣油经处理后可得桶润滑油混合成的高档发动机油的辛烷值应不低于普通的发动机油辛烷值不低于混合物的辛烷值按混合前各油料辛烷值和所占比例线性加权计算规定煤油的气压不准超过而轻油重油B1+B2+B3+B4+B5+B6+B7+B8=170 C1+C2+C3+C4+C5+C6+C7+C8=160 问题（二）：(2)约束条件：Ai+Bi+Bi mi(i=1,2，8;mi=75,60,80,70,100,55,90,80)Ai+Bi+Ci+xi=mi(i=1,2，8;mi=75,60,80,70,100,55,90,80)A1+A2+A3+A4+A5+A6+A7+A8=200 B1+B

18、2+B3+B4+B5+B6+B7+B8=170 C1+C2+C3+C4+C5+C6+C7+C8=160 Ai+Bi+Bi ni(i=1,2,.,8;ni=60,48,64,56,80,44,72,64)问题（三）：(3)约束条件：Ai+Bi+Bi mi(i=1,2，8;mi=75,60,80,70,100,55,90,80)A1+A2+A3+A4+A5+A6+A7+A8-A=200 B1+B2+B3+B4+B5+B6+B7+B8-B=170 C1+C2+C3+C4+C5+C6+C7+C8-C=160（所有变量均大于零）求解过程 求解的方法步骤和案例的方法步骤一样，简要抓图如下 问题（一）：学生

19、分析问题和解决问题能力实验仪器设备及材料计算机实验内容炼油厂的生产计划问题例一炼油厂的生产计划某炼油厂的工艺流程图如图所示炼油厂输入两种原油原油和原油原油先进入蒸馏装置每桶原油经蒸馏后的产品及份额见油桶轻中重石脑油经重整后得到的重整汽油分别为桶蒸馏得到的轻油和重油一部分直接用于煤油和燃料油的混合一部分经裂解装置得到裂解汽油和裂解油裂解汽油的辛烷值为桶轻油经裂解后得桶裂解油和桶裂桶汽油桶重油裂解后得料油的混合或用于生产润滑油桶渣油经处理后可得桶润滑油混合成的高档发动机油的辛烷值应不低于普通的发动机油辛烷值不低于混合物的辛烷值按混合前各油料辛烷值和所占比例线性加权计算规定煤油的气压不准超过而轻油重

20、油 问题（二）：问题（三）：学生分析问题和解决问题能力实验仪器设备及材料计算机实验内容炼油厂的生产计划问题例一炼油厂的生产计划某炼油厂的工艺流程图如图所示炼油厂输入两种原油原油和原油原油先进入蒸馏装置每桶原油经蒸馏后的产品及份额见油桶轻中重石脑油经重整后得到的重整汽油分别为桶蒸馏得到的轻油和重油一部分直接用于煤油和燃料油的混合一部分经裂解装置得到裂解汽油和裂解油裂解汽油的辛烷值为桶轻油经裂解后得桶裂解油和桶裂桶汽油桶重油裂解后得料油的混合或用于生产润滑油桶渣油经处理后可得桶润滑油混合成的高档发动机油的辛烷值应不低于普通的发动机油辛烷值不低于混合物的辛烷值按混合前各油料辛烷值和所占比例线性加权计

21、算规定煤油的气压不准超过而轻油重油 结果分析 问题（一）：调运及预期短缺损失最小为 4610 元。在这情况下，由 A点供应 3、4、7、8 市场的供应两分别为 8、56、72、64，由 B点供应 1、5、6 三市场的供应量分别为 60、80、30，由 C点供应 2、3、6 市场的供应量分别为 90、56、14，A、B、C 点的蔬菜皆运出去，1 市场短缺 15，3 市场短缺 16，4 市场短缺14，5 市场短缺 20，6 市场短缺 11，7 市场短缺 18，8 市场短缺 16，所以为使调运及预期短缺损失最小 2市场多出 30.问题（二）：各市场短缺量一律不小于需求量 20%时，调运及预期短缺损失

22、最小为 4806 元。在这样的情况下，由 A点供应 1、2、5、6 市场的量分别为 75、10、60、55，由 B点供应 2、3、4 市场的量分别为 50、64、56，由 C点供应 5、7、8 市场的量分别为 24、72、64，3 市场缺量为 16，4 市场短缺 14，5 市场缺量为 16，7 市场短缺 18，8 市场短缺 16.问题（三）：保证蔬菜供应情况下增产蔬菜向 C点供应 80 即可满足要求，此时最小费用为 4770 元。由A点向 1、3、5、6 市场的供应量分别为 75、40、30、55，由 B点向 2、3、4 市场的供应量分别为 60、40、70，由 C点向 5、7、8 市场的供应

23、量分别为 70、90、80.实验总结心得体会 通过这次实验。学会了通过建立模型解决实际生活中的相关问题。在分析问题，设置变量是要有清晰学生分析问题和解决问题能力实验仪器设备及材料计算机实验内容炼油厂的生产计划问题例一炼油厂的生产计划某炼油厂的工艺流程图如图所示炼油厂输入两种原油原油和原油原油先进入蒸馏装置每桶原油经蒸馏后的产品及份额见油桶轻中重石脑油经重整后得到的重整汽油分别为桶蒸馏得到的轻油和重油一部分直接用于煤油和燃料油的混合一部分经裂解装置得到裂解汽油和裂解油裂解汽油的辛烷值为桶轻油经裂解后得桶裂解油和桶裂桶汽油桶重油裂解后得料油的混合或用于生产润滑油桶渣油经处理后可得桶润滑油混合成的高

24、档发动机油的辛烷值应不低于普通的发动机油辛烷值不低于混合物的辛烷值按混合前各油料辛烷值和所占比例线性加权计算规定煤油的气压不准超过而轻油重油的思路，同时对问题的分析、建模，锻炼了我思考能力，同时提高了分析和建模的能力。使我更加了解的EXCEL 强大的计算功能。也更加能熟练操作 EXCEL。为以后的学习和工作打下基础。这次实验得以完成，在此感谢黎青松老师和李杰老师的细心指导和帮助，感谢我的搭档的密切配合。学生分析问题和解决问题能力实验仪器设备及材料计算机实验内容炼油厂的生产计划问题例一炼油厂的生产计划某炼油厂的工艺流程图如图所示炼油厂输入两种原油原油和原油原油先进入蒸馏装置每桶原油经蒸馏后的产品及份额见油桶轻中重石脑油经重整后得到的重整汽油分别为桶蒸馏得到的轻油和重油一部分直接用于煤油和燃料油的混合一部分经裂解装置得到裂解汽油和裂解油裂解汽油的辛烷值为桶轻油经裂解后得桶裂解油和桶裂桶汽油桶重油裂解后得料油的混合或用于生产润滑油桶渣油经处理后可得桶润滑油混合成的高档发动机油的辛烷值应不低于普通的发动机油辛烷值不低于混合物的辛烷值按混合前各油料辛烷值和所占比例线性加权计算规定煤油的气压不准超过而轻油重油