数学建模中的数值方法课件

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资源描述
已知某产品被报废后可经再制造恢复性能已知某产品被报废后可经再制造恢复性能,且再制造的产且再制造的产品与新制造的产品完全相同品与新制造的产品完全相同,该产品的需求可由制造和该产品的需求可由制造和再制造两个渠道供应再制造两个渠道供应,如下图如下图.制造渠道供应的产品数量制造渠道供应的产品数量需要由企业决策;再制造渠道供应产品的数量依赖于企需要由企业决策;再制造渠道供应产品的数量依赖于企业能够回收多少废旧产品(假设该数量服从一定的概率业能够回收多少废旧产品(假设该数量服从一定的概率分布)分布),所有回收的废旧产品全部被用于再制造满足用户所有回收的废旧产品全部被用于再制造满足用户需求需求.对于企业而言对于企业而言,市场对产品的需求和有多少用户能市场对产品的需求和有多少用户能够返回报废产品都是不确定的够返回报废产品都是不确定的.在此情况下在此情况下,企业需要在企业需要在销售季节到来之前确定制造渠道产品的供应数量销售季节到来之前确定制造渠道产品的供应数量,即在需即在需求和返回都是随机变量的情况下进行决策求和返回都是随机变量的情况下进行决策,以使得收入达以使得收入达到最大到最大.进而进而,分析再制造渠道对制造渠道的影响。分析再制造渠道对制造渠道的影响。假设一个产品由两大部件组成假设一个产品由两大部件组成,企业负责部件采购、组企业负责部件采购、组装和销售装和销售.其中部件其中部件2 2库存可以由制造和再制造两个渠道库存可以由制造和再制造两个渠道供应供应,如下图如下图.类似问题类似问题1 1中中,所有回收废旧产品全被再制所有回收废旧产品全被再制造供应部件造供应部件2 2的库存的库存.在此情况下在此情况下,企业需要做的事情如企业需要做的事情如下:(下:(A A)在销售季节开始之前,用户需求还没有到来)在销售季节开始之前,用户需求还没有到来时,对部件时,对部件1 1和部件和部件2 2库存的采购数量进行决策并采购部库存的采购数量进行决策并采购部件;(件;(B B)在销售季节开始后,所有的用户向制造商提)在销售季节开始后,所有的用户向制造商提交产品订单,然后企业根据已实现的总需求装配成品满交产品订单,然后企业根据已实现的总需求装配成品满足用户,假设每个成品需要部件足用户,假设每个成品需要部件1 1和部件和部件2 2各各1 1一个一个.请问:请问:企业应该如何进行部件企业应该如何进行部件1 1和部件和部件2 2的采购决策的采购决策.进而,分进而,分析再制造渠道对制造渠道的影响。析再制造渠道对制造渠道的影响。3 3)大多数制造企业不单制造一种产品,现假设企业生产两)大多数制造企业不单制造一种产品,现假设企业生产两种产品种产品,产品产品2 2是产品是产品1 1的升级换代产品,类似电脑的更新。的升级换代产品,类似电脑的更新。每个产品由三个部件组装而成,如下图。部件可以进行分类每个产品由三个部件组装而成,如下图。部件可以进行分类,包括:通用部件(属产品包括:通用部件(属产品1 1和产品和产品2 2共用,且可经制造和再制共用,且可经制造和再制造两种渠道供应,相应条件类似(造两种渠道供应,相应条件类似(1 1)()(2 2);特殊部件);特殊部件(属产品(属产品1 1和产品和产品2 2所特有);升级部件(属产品所特有);升级部件(属产品1 1和产品和产品2 2所所特有,但当产品特有,但当产品1 1该部件短缺且产品该部件短缺且产品2 2该部件剩余的情况,可该部件剩余的情况,可以用产品以用产品2 2部件替代产品部件替代产品1 1部件满足需求,用户可接收该替换,部件满足需求,用户可接收该替换,也可不接受,假设是否接受部件产品服从也可不接受,假设是否接受部件产品服从0-10-1分布;接受替分布;接受替换的用户需要支付一定的升级费用,不接受的用户放弃购买换的用户需要支付一定的升级费用,不接受的用户放弃购买该产品)该产品).在此环境下在此环境下,企业的运作流程类似(企业的运作流程类似(2 2),),“当需当需求还没有到来时求还没有到来时,采购所有部件进行存储采购所有部件进行存储,等待订单到来之后等待订单到来之后,根据具体的需求信息再进行组装根据具体的需求信息再进行组装”.请研究该情况下企业对请研究该情况下企业对各个部件的采购决策。进而,分析再制造渠道和替代行为对各个部件的采购决策。进而,分析再制造渠道和替代行为对决策的影响。决策的影响。准备工作准备工作第一天晚前的活第一天晚前的活查到相关资料是好事吗?查到相关资料是好事吗?在此情况下在此情况下,企业需要在销售季节到来之前企业需要在销售季节到来之前确定制造渠确定制造渠道产品的供应数量道产品的供应数量,即在需求和返回都是随机变量的情即在需求和返回都是随机变量的情况下进行决策况下进行决策,以使得收入达到最大以使得收入达到最大.进而进而,分析再制造分析再制造渠道对制造渠道的影响渠道对制造渠道的影响。在此情况下在此情况下,企业需要做的事情如下:(企业需要做的事情如下:(A A)在销售季节开始之前,)在销售季节开始之前,用户需求还没有到来时,对部件用户需求还没有到来时,对部件1 1和部件和部件2 2库存的采购数量进行决库存的采购数量进行决策并采购部件;(策并采购部件;(B B)在销售季节开始后,所有的用户向制造商提)在销售季节开始后,所有的用户向制造商提交产品订单,然后企业根据已实现的总需求装配成品满足用户,交产品订单,然后企业根据已实现的总需求装配成品满足用户,假设每个成品需要部件假设每个成品需要部件1 1和部件和部件2 2各各1 1一个一个.请问:请问:企业应该如何进企业应该如何进行部件行部件1 1和部件和部件2 2的采购决策的采购决策.进而,进而,分析再制造渠道对制造渠道分析再制造渠道对制造渠道的影响。的影响。模型不刻意追求复杂,但模型不刻意追求复杂,但1.1.合理合理 如一些规则,实际中没有但能解释的通,有些强如一些规则,实际中没有但能解释的通,有些强硬但实际中好操作、普遍使用硬但实际中好操作、普遍使用2.2.有独特思想有独特思想有了清晰认识、合理规划,一般会有不错的结果,但有了清晰认识、合理规划,一般会有不错的结果,但在此之前,还有一个最关键的问题。在此之前,还有一个最关键的问题。再说选题再说选题意义:选好题、成功机会大增意义:选好题、成功机会大增一些原则思考:一些原则思考:(1 1)选自己最擅长的吗?)选自己最擅长的吗?(2 2)选自己跟专业背景贴近的吗?)选自己跟专业背景贴近的吗?(3 3)选做的少的吗?)选做的少的吗?要冷静,不喜不忧。要冷静,不喜不忧。权衡自己的能力和整体选题情况权衡自己的能力和整体选题情况以自己能够把握:问题的关键是什么,该怎么样去解以自己能够把握:问题的关键是什么,该怎么样去解决决 能完整做完能完整做完 为准为准强调几个意识:强调几个意识:1.1.具体问题具体分析,立足实际分析问题。具体问题具体分析,立足实际分析问题。2.2.生题不忧、熟题不喜生题不忧、熟题不喜3.3.现学现卖,没有相关知识别紧张(不是不用准备)现学现卖,没有相关知识别紧张(不是不用准备)4.4.战略上,建模就是一次小测试战略上,建模就是一次小测试 战术上,就是一次战斗,准备要充分、要把握任战术上,就是一次战斗,准备要充分、要把握任何小的细节。何小的细节。5.5.团队合作团队合作6 6、坚持到底,别轻言放弃、坚持到底,别轻言放弃7 7、突发事件、突发事件 多做备份、随时保存多做备份、随时保存摘要摘要一定要反复读、反复改。一定要突出方法,算法,结一定要反复读、反复改。一定要突出方法,算法,结论,创新点,特色,不要有废话,一定要突出重点,论,创新点,特色,不要有废话,一定要突出重点,让人一看就知道这篇论文是关于什么的,做了什么工让人一看就知道这篇论文是关于什么的,做了什么工作,用的什么方法,得到了什么效果,有什么创新和作,用的什么方法,得到了什么效果,有什么创新和特色。特色。一定要精悍,吸引眼球。如何吸引眼球,在建模时可一定要精悍,吸引眼球。如何吸引眼球,在建模时可能就要有所考虑。能就要有所考虑。语言描述很关键,叙述逻辑要清、语言要通顺,文采语言描述很关键,叙述逻辑要清、语言要通顺,文采不是特别重要。不是特别重要。论文正文论文正文1 1、结构安排清晰(要从读者角度看)、结构安排清晰(要从读者角度看)一部分开始的简短引言、每部分的名称,包括每一部分开始的简短引言、每部分的名称,包括每 个小问题的名称个小问题的名称2 2、主要结论突出、主要结论突出 可用图、表、定理、命题表达。同时这也使论文增可用图、表、定理、命题表达。同时这也使论文增色色3 3、不必像摘要那么苛刻,没有语法错误、表达清楚即、不必像摘要那么苛刻,没有语法错误、表达清楚即可可学校数据库学校数据库中文:中文:CNKICNKI、VIPVIP、万方、超星、万方、超星外文:外文:EBSCOEBSCO、ElseriverElseriver、ProQuestProQuest、SpringerSpringer、EIEI、ISI Web of KnowledgeISI Web of Knowledge搜索引擎搜索引擎:Baidu,google,google scholar(Baidu,google,google scholar()一些资料网站和论坛(一些资料网站和论坛(注册、积分)注册、积分):百度文库、新浪爱问、数学中国、博士家园百度文库、新浪爱问、数学中国、博士家园还有一些编程的网站还有一些编程的网站蒙特卡罗算法,数据拟合、参数估计、插值等数据蒙特卡罗算法,数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法,处理算法,线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等规划类线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等规划类算法,算法,图论算法,动态规划、回溯搜索、分支定界图论算法,动态规划、回溯搜索、分支定界等计算机算法,等计算机算法,模拟退火算法、神经网络算法、遗传算法,网格模拟退火算法、神经网络算法、遗传算法,网格算法和穷举法,算法和穷举法,统计分析方法、参数估计、假设检验、回归分析统计分析方法、参数估计、假设检验、回归分析一些连续数据离散化方法,一些连续数据离散化方法,数值算法数值算法科学计算:科学计算:matlabmatlab,mathematicamathematica,lingolingo,lindolindo,spssspss,有的时候,有的时候c/c+c/c+画图:画图:Visio,SmardDrawVisio,SmardDraw,AutoCADAutoCAD编辑数学公式:编辑数学公式:MathTypeMathType微分方程数值解法微分方程数值解法常微分方程常微分方程偏微分方程偏微分方程微分方程的解析解微分方程的解析解 求微分方程(组)解析解的命令(matlab):dsolve(方程方程1,方程方程2,方程方程n,初始条件初始条件,自变量自变量)结 果:u=tg(t+c1)解解 输入命令:y=dsolve(D2y+4*Dy+29*y=0,y(0)=0,Dy(0)=15,x)结 果 为:y=3*exp(-2*x)*sin(5*x)解解 输入命令:x,y,z=dsolve(Dx=2*x-3*y+3*z,Dy=4*x-5*y+3*z,Dz=4*x-4*y+2*z,t)结 果 为:x=(c1-c2+c3+c2e-3t-c3e-3t)e2t y=-c1e-4t+c2e-4t+c2e-3t-c3e-3t+c1-c2+c3)e2t z=(-c1e-4t+c2e-4t+c1-c2+c3)e2t 对于偏微分方程而言,一般借助对于偏微分方程而言,一般借助matlabmatlab偏微分方偏微分方程工具箱程工具箱PDEtoolPDEtool,有可视化操作窗口,也可以,有可视化操作窗口,也可以自己编制命令。自己编制命令。我们重点要说的是,这些命令不是万能我们重点要说的是,这些命令不是万能的,如果可以求解当然好,否则,可能需的,如果可以求解当然好,否则,可能需要自己根据计算方法自己编写程序。因此,要自己根据计算方法自己编写程序。因此,明白一点原理是必要的。明白一点原理是必要的。微分方程的差分法,即用差分式代替微分式微分方程的差分法,即用差分式代替微分式 数值解法的步骤:数值解法的步骤:第一步:选点。在哪些点上处理方程。从连续区域中第一步:选点。在哪些点上处理方程。从连续区域中提取有限离散值,由有限个采样值,来估计刻画整体提取有限离散值,由有限个采样值,来估计刻画整体连续特征。连续特征。第二步:方程离散化。用几个离散点的函数值规律代第二步:方程离散化。用几个离散点的函数值规律代表连续函数在这几个点涉及范围内特征,必然是不能表连续函数在这几个点涉及范围内特征,必然是不能完全代表,因此存在近似,因此我们最后求得的解也完全代表,因此存在近似,因此我们最后求得的解也仅仅是在这些离散点上求连续函数的近似解。仅仅是在这些离散点上求连续函数的近似解。第三步:对离散化的方程或能求得数值解的性质进行第三步:对离散化的方程或能求得数值解的性质进行分析。如相容性、收敛性、稳定性。分析。如相容性、收敛性、稳定性。第四步:代数方程组求解。离散化的方程和初边值条第四步:代数方程组求解。离散化的方程和初边值条件实际上表现为一组代数方程组,通过求解获得离散件实际上表现为一组代数方程组,通过求解获得离散点上的近似解。点上的近似解。第一步的选点方法主要是等距分割或是不等距分割。第一步的选点方法主要是等距分割或是不等距分割。等距分割好处:方程好处理,计算精度高,但对要求等距分割好处:方程好处理,计算精度高,但对要求求解区域比较规则求解区域比较规则不等距分割对区域的要求较低,但计算精度较差。不等距分割对区域的要求较低,但计算精度较差。一般情况下,看给定数值特征,是否等距。一般情况下,看给定数值特征,是否等距。第二步:离散化方程,主要是对微分项的近似。第二步:离散化方程,主要是对微分项的近似。差商法和待定系数法差商法和待定系数法第二步:离散化方程,主要是对微分项的近似。第二步:离散化方程,主要是对微分项的近似。差商法和待定系数法差商法和待定系数法注意非第一类边界条件的情况,如果存在导数部分注意非第一类边界条件的情况,如果存在导数部分,也可类似处理。但注意选点。,也可类似处理。但注意选点。结束语结束语当当你尽了自己的最大努力你尽了自己的最大努力时时,失败失败也是伟大也是伟大的,所以不要放的,所以不要放弃,坚持就是正确的。弃,坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The Stick To The EndEnd感谢聆听感谢聆听不足之处请大家批评指导不足之处请大家批评指导Please Criticize And Guide The Please Criticize And Guide The ShortcomingsShortcomings演讲人:演讲人:XXXXXX XXXXXX 时时 间:间:XXXX年年XXXX月月XXXX日日
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