background image

Analiza wrażliwości (sensitivity analysis)

Cel 

– sprawdzenie jak wrażliwe jest rozwiązanie 

optymalne programu liniowego na pewne zmiany w 
założeniach modelu lub na zmiany czynników 
zewnętrznych (parametrów modelu), tj.

1.

współczynników funkcji celu (OFC – objective 
function coefficients

), najczęściej cen – określenie, w 

jakich granicach mogą zmieniać się te parametry , aby 
dotychczasowe rozwiązanie pozostało optymalne

background image

Analiza wrażliwości (sensitivity analysis)

2.

wyrazów wolnych w warunkach ograniczających (RHS 
– right hand side
), a więc zasobów surowców, norm 
żywienia, planowanych wielkości produkcji –
określenie, w jakich mogą zmieniać się wyrazy wolne 
(prawostronne ograniczenia), aby w rozwiązaniu 
optymalnym pozostały dotychczasowe zmienne 
bazowe (wyznaczenie nowych wartości tych 
zmiennych)

background image

Analiza wrażliwości (sensitivity analysis)

3.

Współczynników występujących po lewej stronie 
układu warunków ograniczających

4.

Dodanie nowych warunków ograniczających

W praktyce najczęściej bada się wrażliwość 
rozwiązania optymalnego na zmiany współczynników 
funkcji celu oraz wyrazów wolnych w ograniczeniach.

background image

Przykład

Mając dany model matematyczny zadania (zmienne x

1

, x

2

i x

3

oznaczają wielkości produkcji wyrobów W

1

, W

2

i W

3

, współczynniki 

w funkcji celu 

– ceny sprzedaży poszczególnych wyrobów, warunki 

ograniczające z kolei dotyczą limitów czasu pracy odpowiednio 
maszyn M

1

, M

2

i M

3

) i ostatnią tablicę simpleksową:

1.

Określić wrażliwość rozwiązania optymalnego na zmiany cen 

akumulatorów.

2.

Sprawdzić, czy zmniejszenie tygodniowego czasu pracy maszyn 
M

1

i M

2

o 10 godz. spowoduje zmianę bazy optymalnej.

3.

Jakie będą optymalne wielkości produkcji wyrobów W

1

, W

2

i W

3

przy nowych limitach czasu pracy maszyn oraz łączny zysk z 

produkcji tych wyrobów.

background image

Przykład

f(x

1

, x

2

, x

3

) = 32x

1

+24x

2

+48x

3

→ max

2x

+ 2x

+ 5x

3

40

x

+ 3x

+ 2x

3

30

3x

+   x

+ 3x

3

30

x

1

, x

2

, x

3

background image

Przykład

c

j

32

24

48

0

0

0

c

b

x

b

x

1

x

2

x

3

x

4

x

5

x

6

rozw.

48

x

3

0

0

1

0,4

-0,2

-0,2

4

24

x

2

0

1

0

-0,15

0,45

-0,05

6

32

x

1

1

0

0

-0,35

0,05

0,55

4

z

j

32

24

48

4,4

2,8

6,8

c

j

-z

j

0

0

0

-4,4

-2,8

-6,8

background image

Przykład – ad.1 wrażliwość rozwiązania na zmiany 

ceny wyrobu W

1

c

j

32 + 

δ

1

24

48

0

0

0

c

b

x

b

x

1

x

2

x

3

x

4

x

5

x

6

rozw.

48

x

3

0

0

1

0,4

-0,2

-0,2

4

24

x

2

0

1

0

-0,15

0,45

-0,05

6

32 + 

δ

1

x

1

1

0

0

-0,35

0,05

0,55

4

z

j

32 + 

δ

1

24

48

4,4 – 0,35 δ

1

2,8+0,05 δ

1

6,8+0,55 δ

1

c

j

-z

j

0

0

0 -4,4 +0,35 δ

1

-2,8-0,05 δ

1

-6,8-0,55 δ

1

Wszędzie za c

1

podstawiamy: c’

1

= c

1

δ

1

= 32 + 

δ

1

background image

Przykład – ad.1 wrażliwość rozwiązania na zmiany 

ceny wyrobu W

1

Ponieważ funkcja celu jest maksymalizowana, elementy 
wiersza zerowego powinny być niedodatnie. Parametr δ

1

musi zatem spełniać następujący układ warunków:

-4,4 + 0,35 

δ

1

0

-2,8 

– 0,05 δ

1

0

-6,8 

– 0,55 δ

1

0

Z tego wynika, że:

δ

1

12,57

δ

1

<-12,36; 12,57>

δ

1

-56

c

1

<32-12,36; 32+12,57> 

δ

1

-12,36

c

1

<19,64; 44,57> 

background image

Przykład – ad.1 wrażliwość rozwiązania na zmiany 

ceny wyrobu W

2

c

j

32

24+δ

2

48

0

0

0

c

b

x

b

x

1

x

2

x

3

x

4

x

5

x

6

rozw

48

x

3

0

0

1

0,4

-0,2

-0,2

4

24+δ

2

x

2

0

1

0

-0,15

0,45

-0,05

6

32

x

1

1

0

0

-0,35

0,05

0,55

4

z

j

32

24+δ

2

48

4,4–0,15 δ

2

2,8+0,45 δ

2

6,8-0,05 δ

2

c

j

-z

j

0

0

0

-4,4+0,15 

δ

2

-2,8-0,45 δ

2

-6,8+0,05 δ

2

Wszędzie za c

2

podstawiamy: c’

2

= c

2

δ

2

= 24 + 

δ

2

background image

Przykład – ad.1 wrażliwość rozwiązania na zmiany 

ceny wyrobu W

2

Ponieważ funkcja celu jest maksymalizowana, elementy 
wiersza zerowego powinny być niedodatnie. Parametr δ

2

musi zatem spełniać następujący układ warunków:

-4,4 + 0,15 

δ

2

0

-2,8 

– 0,45 δ

2

0

-6,8 + 0,05 

δ

2

0

Z tego wynika, że:

δ

2

29,33

δ

2

<-6,22; 29,33>

δ

2

-6,22

c

2

<24-6,22; 24+29,33> 

δ

2

136

c

2

<17,78; 53,33> 

background image

Przykład – ad.1 wrażliwość rozwiązania na zmiany 

ceny wyrobu W

3

c

j

32

24

48+δ

3

0

0

0

c

b

x

b

x

1

x

2

x

3

x

4

x

5

x

6

rozw

48+δ

3

x

3

0

0

1

0,4

-0,2

-0,2

4

24

x

2

0

1

0

-0,15

0,45

-0,05

6

32

x

1

1

0

0

-0,35

0,05

0,55

4

z

j

32

24

48+δ

3

4,4+0,4 δ

3

2,8-0,2 δ

3

6,8-0,2 δ

3

c

j

-z

j

0

0

0

-4,4-0,4 δ

3

-2,8+0,2 δ

3

-6,8-0,2 δ

3

Wszędzie za c

3

podstawiamy: c’

3

= c

3

δ

3

= 48 + 

δ

3

background image

Przykład – ad.1 wrażliwość rozwiązania na zmiany 

ceny wyrobu W

3

Ponieważ funkcja celu jest maksymalizowana, elementy 
wiersza zerowego powinny być niedodatnie. Parametr δ

3

musi zatem spełniać następujący układ warunków:

-4,4 

– 0,4 δ

3

0

-2,8 + 0,2 

δ

3

0

-6,8 + 0,2 

δ

3

0

Z tego wynika, że:

δ

3

-11

δ

3

<-11; 14>

δ

3

14

c

3

<48-11; 48+14> 

δ

3

34

c

3

<37; 42> 

background image

Przykład – ad.2 wrażliwość rozwiązania na 

dopuszczalne zmiany czasu pracy maszyny M

1

b’

1

=  b

1

ε

1

= 40 + 

ε

1

Ponieważ rozwiązania muszą być nieujemne, musi być 
spełniony następujący układ równań:

4 +  0,4 

ε

1

0

– 0,15ε

1

0

– 0,35 ε

1

0

Z tego wynika, że:

ε

1

-10

ε

1

<-10; 11,43>

ε

1

57,97

b

1

<40-10; 40+11,43> 

ε

1

11,43

b

1

<30; 51,43> 

background image

Przykład – ad.2 wrażliwość rozwiązania na 

dopuszczalne zmiany czasu pracy maszyny M

2

b’

2

=  b

2

ε

2

= 30 + 

ε

2

Ponieważ rozwiązania muszą być nieujemne, musi być 
spełniony następujący układ równań:

– 0,2 ε

2

0

6 + 0,45

ε

2

0

4 + 0,05 

ε

2

0

Z tego wynika, że:

ε

2

20

ε

2

<-13,33; 20>

ε

2

-13,33

b

2

<30-13,33; 30+20> 

ε

2

-80

b

2

<16,67; 50> 

background image

Przykład – ad.2 wrażliwość rozwiązania na 

dopuszczalne zmiany czasu pracy maszyn M

1

i M

2

Optymalna baza nie ulegnie zmianie, ponieważ zmniejszenie 
czasu pracy maszyn mieści się w dozwolonych przedziałach.

background image

Przykład – ad.3 optymalne wielkości produkcji przy 

nowych limitach czasu pracy maszyn

Ponieważ limity czasu pracy maszyn M

1

i M

2

zmniejszamy o 10:

ε

1

= -10

ε

2

= -10

Zatem:

x

3

= 4 + 0,4

· ε

1

– 0,2 · ε

2

= 4 + 0,4

·(-10) – 0,2 ·(-10) = 2

x

2

= 6 

– 0,15 · ε

1

+ 0,45 

· ε

2

= 6 

– 0,15 ·(-10) + 0,45 ·(-10) = 3

x

1

= 4 

– 0,35 · ε

1

+ 0,05 

· ε

2

= 4 

– 0,35 ·(-10) + 0,05 ·(-10) = 7

c

b

= 48 

·2 + 24 ·3 + 32 ·7 = 96 + 72 + 224 = 392