MATLAB定量决策五大类问题:50个运作管理经典案例分析

    本书可作为工业工程、管理科学与工程以及经济金融专业的本科生、研究生学习,教师教学的参考书,也可供想提高自己工作中预测和决策水平的生产运作管理人员、科研工作者及数学建模爱好者参考。

本书将定量决策问题进行归类，以实际案例为导向，遵循“提出问题→分析问题→解决问题”的逻辑，在对案例特点进行剖析的基础之上建模并选取相应的决策方法，通过编写MATLAB程序求解，充分体现“案例实用性，程序通用性，思路连贯性，求解可模仿性”。读者参阅的时候，只要把案例中的数据换成自己需要处理的数据，或根据实际需要对问题进行改编，调用相应程序即可实现求解。

题篇
第1 章摇资源利用问题…………………… (2)
1. 1摇案例背景…………………………… (2)
1. 1. 1摇案例1―――部件配套生产问题…… (2)
1. 1. 2摇案例2―――专门容器设计问题…… (2)
1. 1. 3摇关于案例的说明………………… (3)
1. 2摇理论基础…………………………… (3)
1. 2. 1摇配套生产问题…………………… (3)
1. 2. 2摇容器设计问题…………………… (3)
1. 2. 3摇线性规划与非线性规划的
概念…………………………… (4)
1. 2. 4摇线性规划的MATLAB 求解……… (5)
1. 2. 5摇非线性规划的MATLAB 求解…… (7)
1. 2. 6摇整数线性规划的
MATLAB 求解…………………… (8)
1. 3摇模型建立………………………… (10)
1. 3. 1摇案例1 的建模过程…………… (10)
1. 3. 2摇案例2 的建模过程…………… (11)
1. 4摇MATLAB 求解…………………… (12)
1. 4. 1摇案例1 的求解………………… (12)
1. 4. 2摇案例2 的求解………………… (12)
1. 5摇练习案例………………………… (14)
1. 5. 1摇养殖场的配料问题…………… (14)
1. 5. 2摇特殊管材的合理下料问题……… (14)
1. 5. 3摇房屋建造问题………………… (14)
第2 章摇运输调配问题…………………… (15)
2. 1摇案例背景………………………… (15)
2. 1. 1摇案例3―――供过于求的
运输调配问题………………… (15)
2. 1. 2摇案例4―――变形的运输
调配问题……………………… (15)
2. 1. 3摇关于案例的说明……………… (16)
2. 2摇理论基础………………………… (16)
2. 2. 1摇运输调配问题的提法………… (16)
2. 2. 2摇基本的运输调配问题………… (17)
2. 2. 3摇运输调配问题的变形………… (17)
2. 2. 4摇运输调配问题的MATLAB
求解…………………………… (18)
2. 3摇模型建立………………………… (18)
2. 3. 1摇案例3 的建模过程…………… (18)
2. 3. 2摇案例4 的建模过程…………… (19)
2. 4摇MATLAB 求解…………………… (20)
2. 4. 1摇案例3 的求解………………… (20)
2. 4. 2摇案例4 的求解………………… (21)
2. 5摇练习案例………………………… (21)
2. 5. 1摇供需平衡的运输配送问题……… (21)
2. 5. 2摇供不应求的运输调配问题……… (22)
2. 5. 3摇变形的运输调配问题………… (22)
第3 章摇最优装载问题…………………… (23)
3. 1摇案例背景………………………… (23)
3. 1. 1摇案例5―――背包问题…………… (23)
3. 1. 2摇案例6―――货轮装载问题……… (23)
3. 1. 3摇关于案例的说明……………… (24)
3. 2摇理论基础………………………… (24)
3. 2. 1摇最优装载问题的概念………… (24)
3. 2. 2摇最优装载问题的类型………… (24)
3. 2. 3摇最优装载问题的MATLAB求解… (26)
3. 3摇模型建立………………………… (27)
3. 3. 1摇案例5 的建模过程…………… (27)
3. 3. 2摇案例6 的建模过程…………… (29)
3. 4摇MATLAB 求解…………………… (31)
3. 4. 1摇案例5 的求解………………… (31)
3. 4. 2摇案例6 的求解………………… (32)
― 7 ―
3. 5摇练习案例………………………… (34)
3. 5. 1摇货运列车装载一维完全
背包问题……………………… (34)
3. 5. 2摇旅客的一维0鄄1 背包问题……… (34)
3. 5. 3摇车辆的二维多重背包问题……… (34)
第4 章摇任务指派问题…………………… (35)
4. 1摇案例背景………………………… (35)
4. 1. 1摇案例7―――工作分配问题……… (35)
4. 1. 2摇案例8―――专家投标问题……… (35)
4. 1. 3摇关于案例的说明……………… (36)
4. 2摇理论基础………………………… (37)
4. 2. 1摇任务指派问题的假设………… (37)
4. 2. 2摇标准的任务指派问题………… (37)
4. 2. 3摇变形的任务指派问题………… (37)
4. 2. 4摇任务指派问题的MATLAB求解… (39)
4. 3摇模型建立………………………… (39)
4. 3. 1摇案例7 的建模过程…………… (39)
4. 3. 2摇案例8 的建模过程…………… (40)
4. 4摇MATLAB 求解…………………… (44)
4. 4. 1摇案例7 的求解………………… (44)
4. 4. 2摇案例8 的求解………………… (46)
4. 5摇练习案例………………………… (50)
4. 5. 1摇标准任务分配问题…………… (50)
4. 5. 2摇机器指派变形问题…………… (51)
4. 5. 3摇施工安排变形问题…………… (51)
第5 章摇计划安排问题…………………… (52)
5. 1摇案例背景………………………… (52)
5. 1. 1摇案例9―――生产流程的
安排问题……………………… (52)
5. 1. 2摇案例10―――电子元件的
生产计划问题………………… (52)
5. 1. 3摇关于案例的说明……………… (53)
5. 2摇理论基础………………………… (53)
5. 2. 1摇计划安排问题的特点………… (53)
5. 2. 2摇计划安排问题的类型………… (53)
5. 2. 3摇计划安排问题的MATLAB求解… (54)
5. 3摇模型建立………………………… (55)
5. 3. 1摇案例9 的建模过程…………… (55)
5. 3. 2摇案例10 的建模过程…………… (56)
5. 4摇MATLAB 求解…………………… (58)
5. 4. 1摇案例9 的求解………………… (58)
5. 4. 2摇案例10 的求解………………… (59)
5. 5摇练习案例………………………… (61)
5. 5. 1摇产品生产安排问题…………… (61)
5. 5. 2摇质检员聘请问题……………… (61)
5. 5. 3摇农场种植计划问题…………… (61)
本篇参考文献……………………………… (62)
第二篇摇作业安排问题篇
第6 章摇单机作业排列排序问题………… (64)
6. 1摇案例背景………………………… (64)
6. 1. 1摇案例11―――打字员处理业务顺序
决策问题……………………… (64)
6. 1. 2摇案例12―――机械零件加工顺序
决策问题……………………… (64)
6. 1. 3摇关于案例的说明……………… (65)
6. 2摇理论基础………………………… (65)
6. 2. 1摇作业排序的概念……………… (65)
6. 2. 2摇优先级规则…………………… (65)
6. 2. 3摇绩效指标……………………… (66)
6. 2. 4摇单机作业排列排序问题的求解… (67)
6. 3摇模型建立………………………… (68)
6. 3. 1摇案例11 的建模过程…………… (68)
6. 3. 2摇案例12 的建模过程…………… (70)
6. 4摇MATLAB 求解…………………… (72)
6. 4. 1摇案例11 的求解………………… (72)
6. 4. 2摇案例12 的求解………………… (74)
6. 5摇练习案例………………………… (75)
6. 5. 1摇汽车修理顺序问题…………… (75)
6. 5. 2摇零件加工问题………………… (75)
6. 5. 3摇多维规则的排序问题………… (76)
第7 章摇流水作业排列排序问题………… (77)
7. 1摇案例背景………………………… (77)
7. 1. 1摇案例13―――N 项作业的双机
排序问题……………………… (77)
7. 1. 2摇案例14―――N 项作业的多机
排序问题……………………… (77)
― 8 ―
7. 1. 3摇关于案例的说明……………… (77)
7. 2摇理论基础………………………… (78)
7. 2. 1摇流水作业排列排序的概念……… (78)
7. 2. 2摇流水作业排列排序的最长
流程时间……………………… (78)
7. 2. 3摇加工流程图(条形图) ………… (80)
7. 2. 4摇双机作业排序的求解及
MATLAB 实现………………… (81)
7. 2. 5摇多机作业排序的求解及
MATLAB 实现………………… (82)
7. 3摇模型建立………………………… (83)
7. 3. 1摇案例13 的建模过程…………… (83)
7. 3. 2摇案例14 的建模过程…………… (83)
7. 4摇MATLAB 求解…………………… (84)
7. 4. 1摇案例13 的求解………………… (84)
7. 4. 2摇案例14 的求解………………… (85)
7. 4. 3摇案例14 的遍历法求解………… (87)
7. 5摇练习案例………………………… (88)
7. 5. 1摇双机作业排序问题…………… (88)
7. 5. 2摇多机作业排序问题…………… (88)
7. 5. 3摇多机作业排序问题…………… (88)
第8 章摇一般单件作业排序问题………… (89)
8. 1摇案例背景………………………… (89)
8. 1. 1摇案例15―――较简单的
JSP 问题……………………… (89)
8. 1. 2摇案例16―――较复杂的
JSP 问题……………………… (89)
8. 1. 3摇关于案例的说明……………… (90)
8. 2摇理论基础………………………… (90)
8. 2. 1摇JSP 的基本概念……………… (90)
8. 2. 2摇JSP 的数学表述……………… (90)
8. 2. 3摇JSP 求解的智能启发式算法及
MATLAB 实现………………… (91)
8. 3摇模型建立………………………… (95)
8. 3. 1摇案例15 的建模过程…………… (95)
8. 3. 2摇案例16 的建模过程…………… (95)
8. 4摇MATLAB 求解…………………… (95)
8. 4. 1摇案例15 的求解………………… (96)
9. 3摇模型建立………………………… (104)
9. 3. 1摇案例17 的建模过程………… (104)
9. 3. 2摇案例18 的建模过程………… (104)
9. 4摇MATLAB 求解…………………… (105)
9. 4. 1摇案例17 的求解……………… (105)
9. 4. 2摇案例18 的求解……………… (106)
9. 5摇练习案例………………………… (106)
9. 5. 1摇员工双休日安排问题………… (106)
9. 5. 2摇小时工作制服务人员的
安排问题…………………… (107)
9. 5. 3摇兼职人员连续休息日
安排问题…………………… (107)
第10 章摇项目计划及其管理问题……… (108)
10. 1摇案例背景……………………… (108)
10. 1. 1摇案例19―――网络图与时间参数的
计算问题…………………… (108)
10. 1. 2摇案例20―――“时间―成本冶
优化问题…………………… (108)
10. 1. 3摇关于案例的说明…………… (109)
10. 2摇理论基础……………………… (109)
10. 2. 1摇项目概念…………………… (109)
10. 2. 2摇项目管理…………………… (110)
10. 2. 3摇网络计划图………………… (111)
― 9 ―
10. 2. 4摇网络计划的步骤…………… (111)
10. 2. 5摇网络的时间参数…………… (112)
10. 2. 6摇“时间―成本冶优化原理…… (114)
10. 3摇模型建立……………………… (115)
10. 3. 1摇案例19 的建模过程………… (115)
10. 3. 2摇案例20 的建模过程………… (116)
10. 4摇MATLAB 求解………………… (118)
10. 4. 1摇案例19 的求解……………… (118)
10. 4. 2摇案例20 的求解……………… (119)
10. 5摇练习案例……………………… (122)
10. 5. 1摇项目计划问题……………… (122)
10. 5. 2摇工程管理问题……………… (122)
10. 5. 3摇培训课程准备问题………… (122)
本篇参考文献…………………………… (123)
第三篇摇库存订货问题篇
第11 章摇单周期库存问题……………… (125)
11. 1摇案例背景……………………… (125)
11. 1. 1摇案例21―――某商店圣诞树的
采购问题…………………… (125)
11. 1. 2摇案例22―――成品油的库存与运输
联合优化问题……………… (125)
11. 1. 3摇关于案例的说明…………… (126)
11. 2摇理论基础……………………… (126)
11. 2. 1摇库存的基本概念…………… (126)
11. 2. 2摇单纯的库存优化控制问题及
MATLAB 求解……………… (127)
11. 2. 3摇库存运输联合优化问题及
MATLAB 求解……………… (127)
11. 3摇模型建立……………………… (128)
11. 3. 1摇案例21 的建模过程………… (128)
11. 3. 2摇案例22 的建模过程………… (129)
11. 4摇MATLAB 求解………………… (132)
11. 4. 1摇案例21 的求解……………… (132)
11. 4. 2摇案例22 的求解……………… (133)
11. 5摇练习案例……………………… (133)
11. 5. 1摇报童订货问题……………… (133)
11. 5. 2摇商品订货问题……………… (134)
11. 5. 3摇专门T鄄恤储备问题………… (134)
第12 章摇多周期库存问题……………… (135)
12. 1摇案例背景……………………… (135)
12. 1. 1摇案例23―――经济生产
批量模型…………………… (135)
12. 1. 2摇案例24―――价格折扣模型… (135)
12. 1. 3摇关于案例的说明…………… (135)
12. 2摇理论基础……………………… (135)
12. 2. 1摇多周期库存问题…………… (135)
12. 2. 2摇多周期库存控制系统……… (136)
12. 2. 3摇与库存有关的费用………… (137)
12. 2. 4摇多周期库存控制模型……… (138)
12. 3摇模型建立……………………… (141)
12. 3. 1摇案例23 的建模过程………… (141)
12. 3. 2摇案例24 的建模过程………… (142)
12. 4摇MATLAB 求解………………… (142)
12. 4. 1摇案例23 的求解……………… (142)
12. 4. 2摇案例24 的求解……………… (143)
12. 5摇练习案例……………………… (144)
12. 5. 1摇经济订货批量问题………… (144)
12. 5. 2摇经济生产批量问题………… (144)
12. 5. 3摇价格折扣问题……………… (144)
第13 章摇离散随机需求问题…………… (145)
13. 1摇案例背景……………………… (145)
13. 1. 1摇案例25―――商店订货
决策问题…………………… (145)
13. 1. 2摇案例26―――确定库存范围的
订货量问题………………… (145)
13. 1. 3摇关于案例的说明…………… (145)
13. 2摇理论基础……………………… (146)
13. 2. 1摇报童问题的原型…………… (146)
13. 2. 2摇离散随机需求问题的求解…… (146)
13. 2. 3摇存在库存范围的订货问题…… (147)
13. 3摇模型建立……………………… (150)
13. 3. 1摇案例25 的建模过程………… (150)
13. 3. 2摇案例26 的建模过程………… (150)
13. 4摇MATLAB 求解………………… (152)
13. 4. 1摇案例25 的求解……………… (152)
― 10 ―
13. 4. 2摇案例26 的求解……………… (153)
13. 5摇练习案例……………………… (155)
第15 章摇物料需求计划问题…………… (166)
15. 1摇案例背景……………………… (166)
15. 1. 1摇案例29―――产品投产计划的
制定………………………… (166)
15. 1. 2摇案例30―――物料进货
批量决策…………………… (166)
15. 1. 3摇关于案例的说明…………… (167)
15. 2摇理论基础……………………… (167)
15. 2. 1摇MRP 的基本思想…………… (167)
15. 2. 2摇MRP 的处理逻辑…………… (168)
15. 2. 3摇MRP 的确定方法…………… (170)
15. 3摇模型建立……………………… (172)
15. 3. 1摇案例29 的建模过程………… (172)
15. 3. 2摇案例30 的建模过程………… (174)
15. 4摇MATLAB 求解………………… (177)
15. 4. 1摇案例29 的求解……………… (177)
15. 4. 2摇案例30 的求解……………… (179)
15. 5摇练习案例……………………… (180)
15. 5. 1摇提前订货问题……………… (180)
15. 5. 2摇组件需求量的确定问题……… (180)
15. 5. 3摇订货批量问题……………… (181)
本篇参考文献…………………………… (181)
第四篇摇路径选择问题篇
第16 章摇最短路径问题………………… (183)
16. 1摇案例背景……………………… (183)
16. 1. 1摇案例31―――设备更新问题… (183)
16. 1. 2摇案例32―――物流配送路线
问题………………………… (183)
16. 1. 3摇关于案例的说明…………… (184)
16. 2摇理论基础……………………… (184)
16. 2. 1摇图及相关概念……………… (184)
16. 2. 2摇图的矩阵表示……………… (185)
16. 2. 3摇最短路的基本问题………… (186)
16. 2. 4摇最短路问题的模型及求解…… (186)
16. 3摇模型建立……………………… (187)
16. 3. 1摇案例31 的建模过程………… (187)
16. 3. 2摇案例32 的建模过程………… (188)
16. 4摇MATLAB 求解………………… (189)
16. 4. 1摇案例31 的求解……………… (189)
16. 4. 2摇案例32 的求解……………… (190)
16. 5摇练习案例……………………… (192)
16. 5. 1摇机票购买问题……………… (192)
16. 5. 2摇开车上班行进路线问题……… (192)
16. 5. 3摇新产品投放市场问题……… (192)
第17 章摇最大流量问题………………… (194)
17. 1摇案例背景……………………… (194)
17. 1. 1摇案例33―――垃圾站问题…… (194)
17. 1. 2摇案例34―――存在现有流量的
配送网络…………………… (194)
― 11 ―
17. 1. 3摇关于案例的说明…………… (195)
17. 2摇理论基础……………………… (195)
17. 2. 1摇可行流与最大流…………… (195)
17. 2. 2摇最大流量问题的数学模型…… (195)
17. 2. 3摇最大流量问题的求解方法…… (196)
17. 3摇模型建立……………………… (196)
17. 3. 1摇案例33 的建模过程………… (196)
17. 3. 2摇案例34 的建模过程………… (197)
17. 4摇MATLAB 求解………………… (199)
17. 4. 1摇案例33 的求解……………… (199)
17. 4. 2摇案例34 的求解……………… (199)
17. 5摇练习案例……………………… (200)
17. 5. 1摇旅游车辆通过问题………… (200)
17. 5. 2摇输流管道问题……………… (201)
17. 5. 3摇运输配送问题……………… (201)
第18 章摇最小费用最大流量问题……… (202)
18. 1摇案例背景……………………… (202)
18. 1. 1摇案例35―――水泥配送问题… (202)
18. 1. 2摇案例36―――设备配送问题… (202)
18. 1. 3摇关于案例的说明…………… (203)
18. 2摇理论基础……………………… (203)
18. 2. 1摇最小费用流问题…………… (203)
18. 2. 2摇最小费用流的基本问题……… (204)
18. 2. 3摇最小费用最大流问题的
模型及求解………………… (204)
18. 2. 4摇最小费用最大流问题的
求解………………………… (205)
18. 3摇模型建立……………………… (205)
18. 3. 1摇案例35 的建模过程………… (205)
20. 4摇MATLAB 求解………………… (228)
20. 4. 1摇案例39 的求解……………… (228)
20. 4. 2摇案例40 的求解……………… (230)
20. 5摇练习案例……………………… (232)
20. 5. 1摇旅游路线安排问题………… (232)
20. 5. 2摇地点遍历路线规划问题……… (232)
20. 5. 3摇中国邮递员问题…………… (233)
本篇参考文献…………………………… (233)
― 12 ―
第五篇摇经济金融问题篇
第21 章摇连续投资问题………………… (235)
21. 1摇案例背景……………………… (235)
21. 1. 1摇案例41―――确定投资方案
问题………………………… (235)
21. 1. 2摇案例42―――确定投资方案
问题………………………… (235)
21. 1. 3摇关于案例的说明…………… (236)
21. 2摇理论基础……………………… (236)
21. 2. 1摇连续投资问题的概念……… (236)
21. 2. 2摇连续投资问题的类型……… (237)
21. 2. 3摇连续投资问题的求解……… (237)
21. 3摇模型建立……………………… (238)
21. 3. 1摇案例41 的建模过程………… (238)
21. 3. 2摇案例42 的建模过程………… (239)
21. 4摇MATLAB 求解………………… (241)
21. 4. 1摇案例41 的求解……………… (241)
21. 4. 2摇案例42 的求解……………… (242)
21. 5摇练习案例……………………… (244)
21. 5. 1摇确定投资方案问题………… (244)
21. 5. 2摇确定投资方案问题………… (244)
21. 5. 3摇确定投资方案问题………… (244)
第22 章摇投资组合问题………………… (246)
22. 1摇案例背景……………………… (246)
22. 1. 1摇案例43―――股票投资组合
优化问题…………………… (246)
22. 1. 2摇案例44―――最优投资组合
管理问题…………………… (246)
22. 1. 3摇关于案例的说明…………… (247)
22. 2摇理论基础……………………… (247)
22. 2. 1摇投资组合的相关概念……… (247)
22. 2. 2摇投资组合的基本问题……… (249)
22. 2. 3摇线性二次规划问题的求解…… (250)
22. 3摇模型建立……………………… (251)
22. 3. 1摇案例43 的建模过程………… (251)
22. 3. 2摇案例44 的建模过程………… (252)
22. 4摇MATLAB 求解………………… (253)
22. 4. 1摇案例43 的求解……………… (253)
22. 4. 2摇案例44 的求解……………… (253)
22. 5摇练习案例……………………… (255)
22. 5. 1摇风险投资组合问题………… (255)
22. 5. 2摇证券投资组合问题………… (255)
22. 5. 3摇净投资额为零的问题……… (255)
第23 章摇目标规划问题………………… (256)
23. 1摇案例背景……………………… (256)
23. 1. 1摇案例45―――生产计划的
目标规划问题……………… (256)
23. 1. 2摇案例46―――影碟销售的
目标规划…………………… (256)
23. 1. 3摇关于案例的说明…………… (257)
23. 2摇理论基础……………………… (257)
23. 2. 1摇目标规划的相关概念……… (257)
23. 2. 2摇目标规划的基本问题……… (258)
23. 2. 3摇目标规划问题的求解……… (259)
23. 3摇模型建立……………………… (260)
23. 3. 1摇案例45 的建模过程………… (260)
23. 3. 2摇案例46 的建模过程………… (261)
23. 4摇MATLAB 求解………………… (262)
23. 4. 1摇案例45 的求解……………… (262)
23. 4. 2摇案例46 的求解……………… (262)
23. 5摇练习案例……………………… (263)
23. 5. 1摇生产安排问题……………… (263)
23. 5. 2摇最优生产计划问题………… (264)
23. 5. 3摇最优加工计划问题………… (264)
第24 章摇策略选址问题………………… (265)
24. 1摇案例背景……………………… (265)
24. 1. 1摇案例47―――超市供货点
选址问题…………………… (265)
24. 1. 2摇案例48―――销售办事处
选址问题…………………… (265)
25. 1. 1摇案例49―――柜式空调选购
问题………………………… (274)
25. 1. 2摇案例50―――旅游景点选择
问题………………………… (275)
25. 1. 3摇关于案例的说明…………… (275)
25. 2摇理论基础……………………… (276)
25. 2. 1摇层次分析法的基本原理……… (276)
25. 2. 2摇层次分析法的应用………… (279)
25. 2. 3摇层次分析法的MATLAB
实现………………………… (279)
25. 3摇模型建立……………………… (279)
25. 3. 1摇案例49 的建模过程………… (279)
25. 3. 2摇案例50 的建模过程………… (280)
25. 4摇MATLAB 求解………………… (281)
25. 4. 1摇案例49 的求解……………… (281)
25. 4. 2摇案例50 的求解……………… (283)
25. 5摇练习案例……………………… (284)
25. 5. 1摇室内装修问题……………… (284)
25. 5. 2摇电脑采购问题……………… (284)
25. 5. 3摇工程招标问题……………… (285)
本篇参考文献…………………………… (286)
附录A摇练习案例参考解答…………… (287)