Kontinualni lokacijski modeli. Jelena Panić 748/15 Vidosava Antonović 819/15

Similar documents
Projektovanje paralelnih algoritama II

KLASIFIKACIJA NAIVNI BAJES. NIKOLA MILIKIĆ URL:

Slika 1. Slika 2. Da ne bismo stalno izbacivali elemente iz skupa, mi ćemo napraviti još jedan niz markirano, gde će

TEORIJA SKUPOVA Zadaci

ZANIMLJIV NAČIN IZRAČUNAVANJA NEKIH GRANIČNIH VRIJEDNOSTI FUNKCIJA. Šefket Arslanagić, Sarajevo, BiH

Mathcad sa algoritmima

Red veze za benzen. Slika 1.

Metrički prostori i Riman-Stiltjesov integral

Iskazna logika 1. Matematička logika u računarstvu. oktobar 2012

PRIPADNOST RJEŠENJA KVADRATNE JEDNAČINE DANOM INTERVALU

Osobine metode rezolucije: zaustavlja se, pouzdanost i kompletnost. Iskazna logika 4

Fajl koji je korišćen može se naći na

Fraktali - konačno u beskonačnom

Algoritam za množenje ulančanih matrica. Alen Kosanović Prirodoslovno-matematički fakultet Matematički odsjek

Geometrija (I smer) deo 3: Linije u ravni

Andrea Rožnjik. VaR KAO MERA RIZIKA U OPTIMIZACIJI PORTFOLIA. - magistarska teza - Novi Sad, 2008.

Problemi transporta i analiza osetljivosti

Uvod u analizu (M3-02) 05., 07. i 12. XI dr Nenad Teofanov. principle) ili Dirihleov princip (engl. Dirichlet box principle).

DYNAMIC HEAT TRANSFER IN WALLS: LIMITATIONS OF HEAT FLUX METERS

LLL Seminari u okviru TEMPUS projekta

Rešavanje problema uspostavljanja uslužnih objekata primenom heurističkih metoda

Zadatci sa ciklusima. Zadatak1: Sastaviti progra koji određuje z ir prvih prirod ih rojeva.

Geometrijski smisao rješenja sustava od tri linearne jednadžbe s tri nepoznanice

Programiranje u realnom vremenu Bojan Furlan

NAPREDNI FIZIČKI PRAKTIKUM 1 studij Matematika i fizika; smjer nastavnički MJERENJE MALIH OTPORA

Univerzitet u Beogradu Matematički fakultet. Nina Radojičić REŠAVANJE NEKIH NP-TEŠKIH PROBLEMA DISKRETNE OPTIMIZACIJE. Master rad

Konstrukcija i analiza algoritama

Konstrukcija i analiza algoritama

Karakterizacija problema zadovoljenja uslova širine 1

Rešenja zadataka za vežbu na relacionoj algebri i relacionom računu

PRIMENA FAZI LOGIKE ZA REŠAVANJE NP-TEŠKIH PROBLEMA RUTIRANJA VOZILA I

VELOCITY PROFILES AT THE OUTLET OF THE DIFFERENT DESIGNED DIES FOR ALUMINIUM EXTRUSION

IV razred- matematika. U prvoj nedelji septembra planirano je obnavljanje gradiva druge godine (3 èasa), a 4-tog èasa radi se inicijalni test.

~ HEURISTIKE ~ Složen problem se često ne može rešiti tačno, zato koristimo približno rešenje!

ZANIMLJIVI ALGEBARSKI ZADACI SA BROJEM 2013 (Interesting algebraic problems with number 2013)

UOPŠTENI INVERZI, FAKTORI USLOVLJENOSTI I PERTURBACIJE

Uvod u relacione baze podataka

Računarska grafika-vežbe. 8 JavaFX 3D mreža i tekstura

LINEARNI MODELI STATISTIČKI PRAKTIKUM 2 2. VJEŽBE

BROJEVNE KONGRUENCIJE

UNIVERZITET U NOVOM SADU PRIRODNO-MATEMATIČKI FAKULTET DEPARTMAN ZA MATEMATIKU I INFORMATIKU

Ksenija Doroslovački KOMBINATORIKA INTERPRETIRANA FUNKCIJAMA I NJIHOVIM OSOBINAMA MASTER RAD. NOVI SAD jun 2008

Operaciona istraživanja 2. Poglavlje 8 - Teorija igara

Neke primene teorije fazi skupova i fazi logike u procesiranju slika

CHEMICAL REACTION EFFECTS ON VERTICAL OSCILLATING PLATE WITH VARIABLE TEMPERATURE

Kristina Popadić. Analiza preživljavanja sa primenama u zdravstvenom osiguranju - master rad -

povezuju tačke na četiri različita načina (pravom linijom, splajnom,

KVADRATNE INTERPOLACIJSKE METODE ZA JEDNODIMENZIONALNU BEZUVJETNU LOKALNU OPTIMIZACIJU 1

O homomorfizam-homogenim geometrijama ranga 2

Intertemporalni izbor i optimalno upravljanje

Univerzitet u Beogradu. Rešavanje problema optimalnog planiranja bežičnih meš mreža primenom metaheurističkih metoda

Modified Zagreb M 2 Index Comparison with the Randi} Connectivity Index for Benzenoid Systems

Šta je to mašinsko učenje?

Uvod u algoritamske tehnike

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Drumska vozila Uputstvo za izradu vučnog proračuna motornog vozila. 1. Ulazni podaci IZVOR:

Metode izračunavanja determinanti matrica n-tog reda

KRITERIJI KOMPLEKSNOSTI ZA K-MEANS ALGORITAM

Uvod u dinamičko programiranje

Oracle Spatial Koordinatni sustavi, projekcije i transformacije. Dalibor Kušić, mag. ing. listopad 2010.

Neke osobine popločavanja ravni

Pojačavanje konceptualnog razumevanja tangente uz pomoć Web tehnologija

Jedna familija trokoračnih postupaka šestog reda za rešavanje nelinearnih jednačina

24. Balkanska matematiqka olimpijada

Metode izbora lokacije

FIZIKALNA KOZMOLOGIJA VII. VRLO RANI SVEMIR & INFLACIJA

NEPOKRETNA TAČKA U METRIČKIM I GENERALIZOVANIM METRIČKIM PROSTORIMA

Krive u prostoru Minkovskog

UNIVERZITET U BEOGRADU MATEMATIČKI FAKULTET

ALTERNATIVNI PRISTUPI U IZUČAVANJU RAVANSKIH KRIVIH

Elastic - plastic analysis of crack on bimaterial interface

DISTRIBUIRANI ALGORITMI I SISTEMI

ANALYTICAL AND NUMERICAL PREDICTION OF SPRINGBACK IN SHEET METAL BENDING

An Algorithm for Computation of Bond Contributions of the Wiener Index

Realizacija i ocjena MPPT algoritama u fotonaponskom sistemu napajanja

UNIVERZITET U NIŠU PRIRODNO-MATEMATIČKI FAKULTET. mr Dragan Stevanović NEKE KOMPOZICIJE GRAFOVA I GRAFOVI SA CELOBROJNIM SPEKTROM

AIR CURTAINS VAZDU[NE ZAVESE V H

MATHEMATICAL ANALYSIS OF PERFORMANCE OF A VIBRATORY BOWL FEEDER FOR FEEDING BOTTLE CAPS

Funkcijske jednadºbe

Šime Šuljić. Funkcije. Zadavanje funkcije i područje definicije. š2004š 1

Matematika 2, ZS 2016/2017

Hamiltonov princip i parcijalne diferencijalne jednačine

AN EXPERIMENTAL METHOD FOR DETERMINATION OF NATURAL CIRCULAR FREQUENCY OF HELICAL TORSIONAL SPRINGS UDC:

Grafovi. Osnovni algoritmi sa grafovima. Predstavljanje grafova

Formule za udaljenost točke do pravca u ravnini, u smislu lp - udaljenosti math.e Vol 28.

Neke klase maksimalnih hiperklonova

Položaj nultočaka polinoma

Numerical Inverse Laplace Transform

NON-SPECIFIC METHODS FOR DETECTING RESIDUES OF CLEANING AGENTS DURING CLEANING VALIDATION

VREMENSKE SERIJE U FINANSIJAMA: ARCH I GARCH

OSCILATORNOST NELINEARNIH DIFERENCIJALNIH JEDNAČINA DRUGOG REDA

NIPP. Implementing rules for metadata. Ivica Skender NSDI Working group for technical standards.

A NEW THREE-DIMENSIONAL CHAOTIC SYSTEM WITHOUT EQUILIBRIUM POINTS, ITS DYNAMICAL ANALYSES AND ELECTRONIC CIRCUIT APPLICATION

Jednočlani potpuni skupovi veznika za iskaznu logiku

MATEMATIĈKO MODELIRANJE MREŢE OTVORENIH TOKOVA

DISKRETNI LOGARITAM. 1 Uvod. MAT-KOL (Banja Luka) ISSN (p), ISSN (o) Vol. XVII (2)(2011), 43-52

Strojno učenje. Metoda potpornih vektora (SVM Support Vector Machines) Tomislav Šmuc

Mehurasto sortiranje Brzo sortiranje Sortiranje učešljavanjem Sortiranje umetanjem. Overviev Problemi pretraživanja Heš tabele.

Quasi-Newtonove metode

Keywords: anticline, numerical integration, trapezoidal rule, Simpson s rule

Transcription:

Kontinualni lokacijski modeli Jelena Panić 748/15 Vidosava Antonović 819/15

O modelima Matematički modeli teorije lokacije daju nam odgovore na neka od sledećih pitanja : Koliko novih objekata treba otvoriti? Gde će oni biti locirani? Kog kapaciteta? Itd. Matematički modeli lokacije najčešće se dele na diskretne, kontinualne i mrežne.

Klasifikacija lokacijskih problema I modela Prema : Topografiji : kontinulani, diskretni i mrežni Obliku funkcije cilja : Min-Sum i Min-Max Prema broju objekata koje treba otvoriti : endogeni broj unapred poznat i egzogeni ovaj broj je nepoznat i dobija se kao rezultat optimizacije Takodje mogu biti : statistički i dinamički, jednokriterijmski i višekriterijumski, jednorobni i višerobni, stohastički i deterministički idt.

Kontinualni lokacijski modeli Kontinualni lokacijski modeli su modeli kod kojih se nepoznate nalaze u kontinualnom prostoru Koristimo ih kada se objekti mogu locirati u ravni R 2 ili u prostoru R 3 Polje promenljivih je kontinuum, odnosno dopustivi skup ima beskonačno mnogo tačaka

Lokacija jednog objekta (Veberov model) Treba izabrati tačku u ravni kojom se dostiže minimum ili maksimum nekog kriterijuma, gde je polje mogućih rešenja beskonačno Veberov problem se formuliše na sledeći način : dato je m tačaka u ravni A 1,A 2...,A m i m skalara (težina) koji su dodeljeni svakoj tački W 1,W 2,...,W m. Naći tačku X za koju je suma težinskih rastojanja do datih tačaka minimalna. Primer : Robna kuća

Matematički model Veberovog problema

Načini merenja rastojanja Za merenje rastojanja koristimo dve metrike, to su Euklidova i Pravougaona metrika 1. Euklidova metrika Ako x i z pripadaju R n, tada je njihovo Euklidovo rastojanje dato sa Funkcija cilja sada ima oblik :

Funkcija f w (x) je konveksna i nije glatka (parcijalni izvodi su prekidne funkcije) Prvi korak rešavanja problema Euklidovom merom rastojanja jeste provera da li je optimalna lokacija u nekoj od fiksnih tačaka, ako nije primenjuje se neka od metoda bezuslovne minimizacije koje ne zahtevaju glatkost. Medjutim, funkcija f w (x) se može transformisati u glatku funkciju korišćenjem hiperbolijske aproksimacije : gde je ε proizvoljan mali broj.

Ali u ovom slučaju dodatni problem je numerička nestabilnost vrednost funkcije cilja reformisanog modela može biti veoma blizu originalnog zadatka, dok njihova rešenja tj. koordinate mogu biti znatno različite. Drugi način nalaženja rešenja je u numeričkom rešavanju sistema nelinearnih jednačina odakle dobijamo sledeći izraz : * Ova metoda je iterativna.

2. Pravougaona metrika U gradskim uslovim, direktno rastojanje izmedju novih i postojećih tačaka odredjeno Euklidovom metrikom, često je nerealno. Zbog toga se u Teoriji lokacije koriste i modeli sa pravougaonom metrikom. U ovom slučaju rastojanje odredjujemo sa tada funkcija cilja ima oblik :

Na ovaj način se problem svodi na dve minimizacije po jednoj promenljivoj tj. rešavamo dva nezavisna zadatka sa po jednom promenljivom. Prvo se rešava problem za jednu koordinatu (min) ƒ 1 (x 1 ) odakle se dobija X 1 *, a zatim za drugu (min) ƒ 2 (x 2 ) odakle dobijamo X 2 *. Tačka X*=(x 1 *,x 2 *) predstavlja rešenje polaznog Veberovog problema. Algoritam : Ako su zadate tačke A i =(a 1i,a 2i ) i težinski koeficijenti tih tačaka W i, i=1,..,m algoritam za određivanje j-te koordinate je: 1. Sortirati koordinate tačaka A i, i= 1,..m u neopadajući niz. Dalje se predpostavlja da indeks (i) raste po sortiranom redosledu: aj 1 a j2 a jm.

Moguća su dva slučaja : I. Ako za neko k koje pripada skupu {1,2,..,m} važi w i < ½ w i < w i pri čemu za k=1 i=1 i=1 i=1 leva strana nejednakosti jednaka 0, tada je tražena j-ta koordinata x j *= a j k II. Ako za neko k koje pripada skupu {1,2,..,m} važi ½ w i = w i tada je rešenje i=1 i=1 višestruko, tj. tražena koordinata x j * može da ima bilo koju vrednost iz intervala [a jk,a k+1 j ]. Primenjujući ovaj algoritam za j=1, a zatim za j=2 dobijaju se obe koordinate tačke X* m k

Vajsfeldov algoritam za rešavanje Veberovog problema 1. Izračunati medjusobna rastojanja izmedju svih m tačaka : 2. Proveriti da li za neku tačku r koja pripada skupu {1,..m} važi : Ako je ovaj uslov ispunjen za neko r onda je KRAJ. Rešenje se nalazi u tački A r U suprotnom, ići na naredni korak.

3. Stavimo da je k=0 i odredimo početno rešenje X 0 = (x 10,x 20 ) po formuli : 4. Izračunati rastojanja izmedju X k = (x 1k, x 2k ) i zadatih tačaka : 5. Zatim računamo po iterativnoj formuli : 6. Ako je x j k+1 - x jk < ε za svako j koje pripada skupu {1,2} onda je KRAJ. X k+1 se usvaja kao dovoljno dobro rešenje. U suprotnom, staviti k= k+1 i ići na 4. korak

Lokacija jednog objekta prošireni modeli Raulsov problem Lokacija više objekata Lokacijsko alokacijski problem

Lokacija jednog objekta prošireni modeli 1) Lokacijska ograničenja 2) Nelinearna zavisnost funkcije cilja od rastojanja 3) Lokacija neželjenih objekata *Raulsov problem, Min-max kriterijum Veber Raulsov problem

Lokacijska ograničenja lokacije u kojima se ne može graditi novi objekt skup dopustivih lokacija D tada prošireni model ima oblik: min fw (x) = Σ w i d(x,a i ) Korak 1. Naći bezuslovni minimum zadatka (1) i obeležiti ga sa x; Korak 2. Proveriti da li je tačka x dopustiva, ako jeste, kraj; Korak 3. Uvodi se koncept vidljivosti, tj. nalazi se podskup dopustivog skupa koji je vidljiv iz x. Korak 4. x * je najbliža sa x, a pripada podskupu određenom u Koraku 3 (tj. x * je najbliža dopustiva, a vidljiva iz x).

Nelinearna zavisnost funkcije cilja od rastojanja iako je funkcija od x nelinearna, u proširenom modelu je zavisnost funkcije od rastojanja linearna ako je y i = d i (x), tada je funkcija cilja linearna po y: f (y) = =0 primer: ako uvodimo u model fiksne troškove transporta Algoritam 4. Korak 1: rešiti ( + ( )) (sa ili bez lokacijskih ograničenja) Vajsfelodovom metodom; =1 Korak 2: uporediti x sa a i, i = 1,..., m i naći najmanju vrednost tj. x* = arg min {f(x*), f(a 1 ),..., f(a m )}. primer: minimalno vreme dolaska hitnih službi opada sa povećanjem rastojanja

Veliki kvadrat mali kvadrat f = f(x 0 ) = [ ( )] =1 ( ) = ( ) (, ) >

Lokacija neželjenih objekata (anti Weber) ( ) = ( [ ( )], =1

Raulsov problem, Min-Max kriterijum za razliku od Vebera ne zapostavlja izolovane korisnike usluga ravnomeno tretiranje naseljenih i nenaseljenih mesta umesto Min-Sum, predložen je Min-Max kriterijum po kome se minimizira težinsko rastojanje između novog i postojećih objekata ( ) ( ) = ( ) ukoliko su težinski koeficijenti jednaki 1 : ( ) ( ) = ( )

Rešavanje Raulsovog problema (Elzing, Heran) Korak 1: Konstruisati konveksni omotač H, skupa tačaka A= {a i, i =1,...,m} Korak 2: Izabrati bilo koja dva temena iz skupa A, i obeležiti ih sa a i b. Korak 3: Tačke a i b određuju prečnik kruga. Ako sve tačke iz A pripadaju krugu, tj. +, + + 2 2 = 2, tada je, kraj; ako nije izabrati bilo koju tačku c A van kruga K Korak 4: ako je trougao abc pravougli ili tupougli, obeležiti temena najveće stranice sa a i b pa preći na Korak 2; ako je trougao oštrougli, opisati krug (centar x) oko trougla abc; ako sve tačke a i,...,a m pripadaju krugu (lopti), tada je = i kraj; Korak 5: izabrati tačku a van kruga, a sa b označiti tačku trougla najdalju od a. Povući pravu i sa c označiti tačku trougla sa druge strane prave od a, pa preći na Korak 3.

Veber Raulsov problem Dvokriterijumski zadatak gde je f = ( f w, f r ) Sledeći algoritam koristi specifičnosti ova dva lokacijska zadatka: Korak 1: Rešiti Veberov problem f w (x) ; obeležiti sa x optimalno rešenje; Korak 2: Izračunati f r (x ) ; obeležiti sa f dobijenu vrednost; Korak 3: f = f - h, gde je h - korak, fiksni mali broj; Korak 4: Umanjiti proporcionalno sa h u odnosu na f sve d i (x) i obeležiti ih sa r i (x), tj. r i (x)= d i (x ) f h Korak 5: Opisati krugove sa centrima u a i i poluprečnicima r i (K i (a i,r i )). Korak 6: Ako je presek krugova prazan skup x je Pareto optimalno rešenje i kraj. U suprotnom rešiti Veberov problem sa lokacijskim ograničenjima koja su predstavljena kao presek krugova, obeležiti dobijeno rešenje sa x pa preći na korak 2. f

Lokacija više objekata Češće u praksi određivanje više novih objekata istovremeno Kod lokacije više objekata pojavljuju se sledeća pitanja: - koji je optimalni broj novih objekata? - koji korisnici su usluženi od kog snabdevača (alokacijske promenljive y ij ) - koja je uloga interakcije između snabdevača (novih objekata)? Razlikujemo - one kod kojih postoji interakcija između novih lokacija i one kod kojih međusobna veza ne postoji.

Lokacija više objekata Min-Sum (Veberov problem lokacije više objekata) Min-Max lokacijski problem sa više novih objekata Lokacija p neželjenih objekata Max-min-min (p-disprezioni problem) Pakovanje krugova u krug Max-sum-sum (p-odbrambenih problem)

Min-Sum (Veberov) problem lokacije više objekata 1 (min) f M (x)= =1 =1 + = +1 =1, = (, )

Lokacija p neželjenih objekata Klasa modela neželjnih novih objekata, sa ciljem da ti novi objekti budu što je moguće dalji jedni od drugih Ne figurišu postojeći objekti Max-min-min (p-disperzioni problem) Max-sum-sum (p-odbrambeni problem)

Max-min-min(p-disperzioni problem),

Pakovanje krugova u krug Reformulacioni spust Korak 1. Konstruisati namanje dve nelinearno povezane formulacije problema; Korak 2. Izabrati početno rešenje Z; Korak 3. Ponavljati sledeće korake po svim definisanim formulacijama: (a) naći stracionarnu tačku Z` primenom neke NP metode, čije je početno rešenje Z; (b) ako je Z` bolje od Z, tada je Z= Z`; vratiti se na korak 3, tj. na prvu formulaciju;

Lokacijsko alokacijski problem U praksi je češće da su w i v nepoznate Pojednostavljeni model Više izvorni Veberov problem Obllik modela Pri ograničenjima (min) (x, y) =1 =1 =1 =1 0 1 i=1,...,m i=1,..,m j=1,..,p

Lokacijsko alokacijski problem Alternativna heuristika Cooper p-median heuristika Meta-heurističke metode LA model ograničenih kapaciteta Model sa konstantnim fiksnim troškovima (FT) Model lančanog snabdevanja (Supply chain management)