Voorbeeld
In een fabriek worden hangkasten en legkasten
gemaakt. Voor de fabricage zijn twee machines en een hoeveelheid
arbeid beschikbaar in de vorm van respectievelijk machine-uren en
arbeidsuren.
Om l hangkast te maken is nodig 2 uur op machine I, l uur op
machine II en l uur arbeid.
Om l legkast te maken is nodig l uur op machine I, 2 uren op
machine II en l uur arbeid.
Op machine I zijn maximaal 140 uren beschikbaar, op machine II 160
uur en aan arbeid is 90 uur beschikbaar. De gegevens per eenheid
product, uitgedrukt in uren, zijn in onderstaande tabel verwerkt.
|
|
Hangkasten |
Legkasten |
Max. beschikbaar |
|
| Machine I |
2 |
1 |
140 |
| Machine II |
1 |
2 |
160 |
| Arbeid |
1 |
1 |
90 |
|
Bovendien is nog
gegeven dat de winst per hangkast € 30,- en per legkast B
€ 20,- bedraagt.
Hoeveel hangkasten en/of legkasten moet de fabrikant maken om
de winst F zo groot mogelijk te maken?
Aanpak
Stel x1, is het aantal hangkasten, en x2
het aantal legkasten dat gemaakt wordt. Vanwege de beperkte
productiecapaciteiten zal dan moeten gelden (zie ook tabel):
2x1
+ x2
140 voor machine I
x1 + 2x2
160 voor machine II
x1 + x2
90 voor arbeid
We willen de
winst F = 30x1 + 20x2
zo groot mogelijk maken. Ons wiskundig model heeft dus de volgende
structuur:
Maximaliseer F = 30x1
+ 20x2
(1)
m.b.t.
2x1 + x2
140
(2)
x1 + 2x2
160
(3)
x1 + x2
90
(4)
x1
0, x2
0
(5)
We noemen (1) de doelfunctie en (2) t.e.m. (5)
de beperkende voorwaarden of restricties. Merk op
dat zowel de doelfunctie als de beperkende voorwaarden lineaire
functies zijn van de variabelen x1 en x2.
We spreken daarom ook van Lineair Programmeren.
Lineaire programmeringsproblemen (LP-problemen) kunnen onder
andere met behulp van de zogenaamde Simplex-methode opgelost
worden. Zolang een LP-probleem echter slechts twee variabelen
telt, is het op eenvoudige wijze grafisch op te lossen.
Voor
bovenstaand voorbeeld tekenen we daartoe in het x1,
x2 -vlak de lijnen: 2x1
+ x2 = 140, x1 + 2x2
= 160 en x1 + x2 =
90.
Toegestane gebied
Het geel gearceerde gebied noemen we het toegestane gebied. Elk
punt
in dit gebied stelt een productie- programma voor, dat aan alle
restricties (2) t.e.m.(5) voldoet en waarbij een bepaalde
opbrengst F hoort.
Isolijnen
De blauwe isolijnen stellen de lijn F
= 30x1 + 20x2 voor bepaalde
waarden van de winst F voor. F = 1000 geeft
bijvoorbeeld de isolijn door het punt (20, 20). Overal op deze
isolijn geldt F = 1000. Zie nevenstaande figuur. Eenvoudig
is in te zien, dat de winst F groter wordt naarmate de
isolijn meer naar rechts opschuift. De winst wordt maximaal als we
de isolijn zo
ver naar rechts opschuiven dat hij nog net door het punt S(50,
40) gaat. S is het snijpunt van de lijnen x1
+ x2 = 90 en 2x1 +
x2 = 140.
Conclusie
De maximale winst is F = € 2300,- voor x1
= 50 en x2 = 40.
|