自-2009年全国大学生数学建模大赛D题优秀论文
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会议筹备优化模型 摘要 能否成功举办一届全国性的大型会议,取决于会前的筹备工作是否到位。本文为某会议筹备组,从经济、方便、满意度等方面,通过数学建模的方法制定了一个预订宾馆客房、租借会议室和租用客车的合理方案。 首先,通过对往届与会情况和本届住房信息有关数据的定量分析,预测到本届与会人数的均值是662人,波动范围在640至679之间。拟预订各类客房475间。 其次,为便于管理、节省费用,所选宾馆应兼顾客房价位合适,宾馆数量少,距离近,租借的会议室集中等要素。为此,依据附件4,借助EXCEL计算,得出7号宾馆为10个宾馆的中心。然后,运用LINGO软件对选择宾馆和分配客房的0-1规划模型求解,得出分别在1、2、6、7、8号宾馆所预订的各类客房。 最后,建立租借会议室和客车的整数规划模型,求解结果为:某天上下午的会议,均在7、8号宾馆预订容纳人数分别为200、140、140、160、130、130人的6个会议室;租用45座客车2辆、33座客车2辆,客车在半天内须分别接送各两趟,行车路线见正文。 总体方案 宾馆 1 2 6 合 独 合 7 独 8 合 合计 独 50间 50间 148间 550 70 80 45 475间 3 151 170 205 666人 200人1160人1个 个 会议室 6个 140人2130人2个 个 33座 45座 45座1辆 租车数 4辆 1辆 1辆 33座1辆 注:表中有下画线的数字,表示独住该类双人房间的个数。 关键词:均值 综合满意度 EXCEL 0-1规划 LINGO软件 49 房价 合 独 合 独 140 12 38 150 2 160 8 170 180 30 200 220 20 280 300 6总房数 50 12 6 总人数 50 90 50 40 40 40 27 10 40 45 27间 125间 45间 22 3 30 30间 1.问题的提出 1.1 基本情况 某一会议服务公司负责承办某专业领域的一届全国性会议。本着经济、方便和代表满意的原则,从备选10家宾馆中的地理位置、客房结构、会议室的规模(费用)等因素出发,同时,依据会议代表回执中的相关信息,初步确定代表总人数并预定宾馆和客房;会议期间在某一天上下午各安排6个分组会议,需合理分配和租借会议室;为保证代表按时参会,租用客车接送代表是必需的(现有45座、36座、33座三种类型的客车,租金分别是半天800元、700元和600元)。 1.2 相关信息(见附录) 附件1 10家备选宾馆的有关数据。 附件2 本届会议的代表回执中有关住房要求的信息(单位:人)。 附件3 以往几届会议代表回执和与会情况。 附件4 宾馆平面分布图。 1.3 需要解决的问题 1.预测本届会议参会人数,确定需要预定的各类客房的总量; 2.选择宾馆,预定客房; 3.预订会议室以及制定租车方案和绘制行车路线。 2.问题的分析 要制定一个代表满意、保障到位、顺畅高效的会议筹备方案。需从以下三方面着眼。 首先,需要合理预测实际与会代表的人数。若预订客房过多,造成资金浪费,若预订不足,会造成不良影响。通过对往届与会情况和本届住房信息有关数据分析,可得到实际到会率范围及平均到会率,从而预测本届会议的实际到会人数及范围,并确定需要预订的各类客房的总数。 其次,为了便于管理,节省租借会议室和客车的费用,所选择的宾馆除了尽量满足代表在价位等方面的需求之外,宾馆数量应该尽可能少,距离上尽量靠近,筹备组需要在代表下榻的某几个宾馆租借的会议室也应该尽量集中。为此,需要依据附件4(宾馆的平面分布图),确定10个宾馆的中心宾馆位置。然后围绕中心宾馆,建立选择宾馆和分配客房的优化模型,从而确定在哪些宾馆预订客房及预订各类客房的总数。 最后,根据所选择的宾馆和预订的客房,建立租借会议室和客车的优化模型。通过求解,确定在哪些宾馆预订哪些类型的会议室以及租车的类型和数量,并绘制行车路线。 会议筹备流程预测参会人数确定会议所需客房总量找出中心宾馆位置选择宾馆预订客房预订会议室制定租车方案绘制行车路线 3、基本假设与符号约定 3.1基本假设 (1) 问题中提供的相关数据来源准确、可信; (2) 价格相同的房间和会议室没有差异; (3) 租用的所有客车除座位数、租赁费不同,别无差异; (4) 在价格相同的前提下,一人住单人间和独住一个双人间无区别; (5) 只要xx1,x2,则我们认为某代表很满意(其中x:会议服务公司为某代表所提供房间的价位;x1,x2:此代表通过回执所提供的房间价格区间。); (6) 会前,筹备组向与会代表公布上下午各6个会议的主题,并让工作人员向与会代表随机抽样调查人员去向; (7) 会议期间,某一天的上下午分别安排的6个分组会议议题不同,与会代表可以任意选取6个议题之一; (8) 上下午会场选址相同; (9) 代表所在宾馆与会议室所在宾馆之间的距离在200米(含)以内,不安排车接送。 (10) 因为宾馆之间距离比较近,租用的客车在半天内可以接送各两次。 3.2符号约定 1,表示第 i号宾馆被选中0-1变量,; ui:ui0,表示第i号宾馆不被选中D:第7号宾馆到其他宾馆的距离之和; 1,表示第 j号会议室被选中 xj: 0-1变量,xj; 0,表示第j 号会议室不被选中P: 会议室的总费用; vi: 租第i种车的价位; zi: 租第i种车的数量; wi: 预定住第i家宾馆的总人数的一半; ti: 第i种车的座位数; S:第i号宾馆租车费用. 4.模型的建立与求解 4.1预测本届会议参会人数,确定需要预订的各类客房的总量 4.1.1预测本届会议参会人数 根据附件3,得到往届与会情况分析结果如下: ﻩ表4.1 往届与会情况分析表 第一届 第二届 第三届 发来回执的代表数量 315 356 408 发来回执但未与会的代表89 115 121 数量 未发回执而与会的代表数57 69 75 量 实际到会代表数量 283 310 362 发来回执而与会的到会率 71.7467.697% 70.343% 第四届 711 213 104 602 70.0487.0788.725% 9% 从附件2,可知本届会议发来回执755份。根据表4.1往届最小到会率84.669%,用来预测本届会议最少到会人数约为 实际总到会率 6% 89.841% 2% 84.669% [75584.669%]1640人 往届最大到会率89.841%,用来预测本届会议最多到会人数约为 [75589.841]1679人 往届平均到会率87.579%,用来预测本届会议平均到会人数约为 [75587.579%]1662人 表明,本届会议到会人数的预测区间为640,679,到会人数的均值为662人。 另外,根据表4.1还可预测到,本届会议最多发来回执而与会的人数约为 75571.746%1542人 将附件2中的每一数据乘以往届平均到会率87.579%,得到本届会议有关住房信息的预测数据,如表4.2所示: 表4.2 本届会议有关住房信息的预测数据(单位:人) 合住1 合住2 合住3 独住1 独住2 独住3 合计 男 135 91 28 94 60 36 444 女 68 42 15 52 25 17 219 合计 203 133 43 146 85 53 663 由于对每个数采取四舍五入的方法,使本次会议到会人数的均值修正为663人。 4.1.2 确定需要预订的各类客房的总量 确定需要预订的各类客房的总量时,兼顾到使会议筹备组在预订客房上所支付一天的空房费的损失尽可能小,与会代表在住房上(能住上自己要求的客房)的满意度尽可能大。我们认为本届会议筹备组按修正后到会人数的均值预订客房 比较合理。 由表4.2,得出需要预订各类客房的总量如下: 表4.3 需要预订各类客房的总量(单位:间) 合住1 合住2 合住3 独住1 独住2 独住3 合计 男 68 46 14 94 60 36 318 女 34 21 8 52 25 17 157 合计 102 67 22 146 85 53 475 由于对表4.2中合住人数是单数除以2时,采取取整加1的方法,使本次会议到会人数的均值修正为(102+67+22)2+146+85+53=666人。 4.1.3预定客房环节上双方的满意度 根据表4.1,可知本届会议到会人数的预测区间为640,679。按修正后到会人数的均值666人预订客房,最多不到会人数大约为 666-640=26人 最多无客房人数大约为 679-666=13人 57.36%;独 由表4.3可知,预测合住人数为382人,占总人数38266642.64%。 住人数为284人,占总人数284666最多空客房数为 12657.36%2642.64%119(间) 2 平均按每间客房180元计算,得出筹备组最多空房损失费18019=3420元。 最多无客房间数为 11357.36%1342.64%110(间) 2本届会议筹备组的满意度约为 47519100%96%。 475与会代表总体满意度约为 47510100%97.89%。 475在此取双方各自满意度的几何平均值为预订客房环节上双方相互综合满意度,即 95.82%98.33%97%。 因为本届会议筹备组按666人预订客房,而最多发来回执而与会的人数约为542人。这样,筹备组在安排客房时,可以保证发来回执而与会的代表,都有预订好的客房住。 4.2 选择宾馆,预定客房 4.2.1确定10个宾馆的中心位置 表4.4 不同宾馆之间的距离 宾馆 1 1 0 2 150 3 900 4 5 6 7 8 500 9 650 10 总距离 5650 6250 10450 9250 1300 8014650 0 50 1011200 50 200 11951300 150 0 650 600 600 300 2 150 0 750 500 750 750 450 3 4 900 750 650 500 0 250 250 1500 0 1501200 0 1251250 950 0 1512510 600 300 500 650 7450 00 0 300 150126 600 750 600 0 300 500 350 700 6550 0 50 95302357 300 450 1200 300 0 1000 5050 0 0 00 0 1050151208 500 650 1150 500 200 0 5850 00 0 0 0 1151309 650 800 650 350 350 150 0 1050 6450 0 0 122195130101210510 1300 700 0 12150 450 00 0 0 00 00 0 因为,7号宾馆到其他9个宾馆的距离之和最小,所以,7号宾馆位于10个宾馆的中心。 4.2.2 选择宾馆 模型准备 由表4.3可知,独住1需要146间房,而附件1中10个宾馆共有该类房才80间,缺146-80=66间,必须66人独住66间该类双人房间。所以合住1类房间至少需要102+66=168间。另外,合住3从22调整为25,独住3从53调整为50,即独住3有3人独住同类双人房间。 模型的建立与求解 为了便于管理及与会代表的方便,所选择的宾馆应尽量满足代表回执中有关5 600 750 住房要求的条件,宾馆总数应该尽可能少,距离上尽量靠近。为此引入0-1变量ui((i1,2,,10),以第7号宾馆到其他宾馆的距离之和最小(宾馆总数最少)为优化目标,建立如下模型1: minD300u1450u21200u3950u4300u5300u6200u8350u91000u10s.t. 210u1300u2175u3190u4220u5210u6170u7205u8180u9200u10666(所选宾馆容纳的总人数大于等于666人) ; 85u250u350u470u550u740u8168; (所选合住1房间的总数大于等于168) 50u165u224u345u440u540u640u867; (所选合住2房间的总数大于等于67) 30u130u660u9100u1025;(所选合住2房间的总数大于等于25) 40u640u780;(所选独住1房间的总数大于等于80) 30u130u645u885;(所选独住2房间的总数大于等于85) 20u130u760u950。(所选独住3房间的总数大于等于50) 通过LINGO程序对上述模型进行运算,结果为: Global optimal solution found at iteration: 0 Objective value: 1250.000 Variable Value Reduced Cost U1 1.000000 300.0000 U2 1.000000 450.0000 U3 0.000000 1200.000 U4 0.000000 950.0000 U5 0.000000 300.0000 U6 1.000000 300.0000 U8 1.000000 200.0000 U9 0.000000 350.0000 U10 0.000000 1000.000 U7 1.000000 0.000000 所选宾馆为1、2、6、7、8号。详细数据列表如下: 表4.5 所选宾馆房间统计表(单位:间) 类型 价位(元) 1 2 6 7 8 140 50+0 1 合计 50+0 50+0 75+80 150 160 35+0 0+40 50+0 0+440+0 0 170 2 180 200 40+0 30+0 35+0 0+30 40+0 40+45 120+105 35+0 50+30 3 220 260 280 300 30+20 30+0 60+20 0+30 0+30 合计 80+50 150+70+50+780430+235 0 70 0 +45 注:表格中加号前面数字是合住房间数,后面数字是独住房间数。 4.2.3 预定客房 由表4.5按下面原则分房: 依据预测到会人数666人的住房要求,围绕7号宾馆由近到远安排。行动不方便的与会者尽量安排在7号宾馆。 表4.6 预订宾馆房间统计表(单位:间) 宾馆 1 2 6 7 8 合计 房价 合 独 合 独 合 独 合 独 合 独 140 150 12 38 50间 50间 148间 27间 45 125间 5 0 160 170 180 28 40 27 1 0 40 40 3 0 40 200 220 2 0 22 3 45间 280 300 30 30间 55812 66 49 50 70 45 475间 0 3 0 总人数 50 90 151 170 205 666人 注:表4.6中有下画线的数字表示:独住该类双人房间的个数。 分房结果显示:666人全部按要求预订客房。 4.3 预订会议室以及制定租车方案和绘制行车路线 4.3.1 预订会议室 确定会议室所在宾馆,遵循以下原则: (1) 租借会议室总费用少; (2) 从1、2、6、7、8号宾馆中所选择的宾馆数量尽可能少; (3) 距离7号宾馆近; (4) 每个会议室容纳人数不小于总人数的平均值111。 模型准备 从预订客房的1、2、6、7、8号宾馆中,统计出容纳人数不小于111的会总房数 议室并依次编号xj(j1,2,,14)。(注:xj同时表示0-1变量) 为在租借会议室的价格中体现距离因素,依据距离7号宾馆的近远,会议室的价格依次加1、次远加2,依次类推。这样当租借会议室的总费用最少时,可使选到的会议室更集中。 表4.7 备选会议室统计 宾1 1 1 2 2 2 6 馆 编x6 x7 x3 x5 x1 x2 x4 号 人200 150 150 130 130 180 160 数 价1500+120012001101000+1500+3 格 2 +2 +2 000+3 00+3 2 宾6 7 7 7 8 8 8 馆 编x9 x13 x8 x10 x11 x12 x14 号 人180 140 140 200 160 130 130 数 价12001001000+800 800 800+1 800+1 格 +2 0 1 模型的建立与求解 建立以租借会议室总费用最少为优化目标的0-1规划模型2: minP=1502x11202x21202x31003x41003x51503x61002x7 1202x8800x9800x101000x111001x12801x13801x14; s.t. xj114j6 通过LINGO程序对上述模型进行运算,结果为: Objective value: 5203.000 Variable Value Reduced Cost X1 0.000000 1502.000 X2 0.000000 1202.000 X3 0.000000 1202.000 X4 0.000000 1003.000 X5 0.000000 1003.000 X6 0.000000 1503.000 X7 0.000000 1002.000 X8 0.000000 1202.000 X9 1.000000 800.0000 X10 1.000000 800.0000 X11 1.000000 1000.000 X12 1.000000 1001.000 X13 1.000000 801.0000 X14 1.000000 801.0000 预订会议室如下: 7号宾馆容纳200人的1个、容纳140人的2个; 8号宾馆容纳160人的1个、容纳130人的2个。 上下午租借会议室的总费用为 2(8004+10002)=10400元。 注:会前,由工作人员随机抽样调查获得与会代表对每一专题的关注度,以便按照关注度的高低来安排会议室,将关注度高的会议安排在容量大的会议室。 4.3.2 制定租车方案 假设,代表所在宾馆与会议室所在宾馆之间的距离在200米(含)以内,不安排车接送。这样,只有住在1、2、6号宾馆的代表在开会时需租车接送。因为宾馆之间距离都不太远,租用车辆在半天内可分别接送各两趟。 具体租车方案: 1号宾馆住有代表50人,租33座客车1辆,上下午分别接送各两趟。 2号宾馆住有代表90人,租45座客车1辆,上下午分别接送各两趟。 6号宾馆住有代表151人。根据车辆类型不同,建立以租车费用为最低的整数规划模型3: minSvizi i1s.t tzi1iiwi (租车的总座位数不低于i号宾馆住的代表的一半 ) 通过LINGO程序对上述模型进行运算,结果为: Objective value: 1400.000 Variable Value Reduced Cost Z1 1.000000 800.0000 Z2 0.000000 700.0000 Z3 1.000000 600.0000 结果表明:6号宾馆租45座客车1辆,33座客车1辆,上下午分别接送各两趟。 合计,上下午均租用客车45座2辆,33座2辆。上下午的租车总费用为 2(8002+6002)=5600元。 考虑到筹备组按666人预订客房,最多的空房损失费大约3420元。本届会议筹备组在租借会议室、租用客车和空房损失费的预算总费用:在16000元至19420元之间波动。 4.3.3 绘制行车路线 1号宾馆,1辆33座车行走路线(1号车)会前始发1号宾馆5007号宾馆1000②8号宾馆①1501号宾馆3007号宾馆⑤300⑦200150300⑧8号宾馆⑨500会后始发7号宾馆8号宾馆②15010001号宾馆①7号宾馆3008号宾馆⑤300⑦200150300⑧1号宾馆⑨2号宾馆,1辆45座车行走路线(2号车)会前始发2号宾馆5007号宾馆1000②8号宾馆①1502号宾馆3007号宾馆⑤300⑦200150300⑧8号宾馆⑨500会后始发7号宾馆8号宾馆②15010002号宾馆①7号宾馆3008号宾馆⑤300⑦200150300⑧2号宾馆⑨6号宾馆,33座、45座车各一辆行走路线(3、4号车)②150会前始发6号宾馆①10008号宾馆⑤⑦300300⑧2001507号宾馆6号宾馆300⑨8号宾馆⑥7007号宾馆②150会后始发8号宾馆①10007号宾馆3006号宾馆⑤300⑦200150⑧8号宾馆⑨3007号宾馆⑥7006号宾馆 5.模型的评价 5.1 优点: (1)模型1最大的优点是:先确定7号宾馆为中心,将其余宾馆到7号宾馆的距离之和最小作为优化目标,与会代表的住房要求作为约束条件。从而得到所预订宾馆数量最少、之间距离最短和与会代表最满意(全部按预测参会人数要求预订)的5个宾馆,并且为会议室的选择和客车的租用起到了决定性的作用。 (2)模型2最大的优点是:为在租借会议室的价格中体现距离因素,依据距离7号宾馆的近远,会议室的价格依次加1、次远加2,依次类推。这样当租借会议室的总费用最少时,可使选到的会议室更集中。 (3)实用性强,适用范围广。在实际中具有简单、易行,便于操作。 5.2 建议: 选取6个会议室的规模时,由于题目中没有这方面的信息,只能按照每个会议室的规模不小于平均数来处理。若筹备组在向与会代表发通知时,回执表中能列出12个专题的内容,让与会代表选出2个最感兴趣的专题。筹备组经过统计就能更为准确的预订容量合适的会议室,实现效率、统一性和满意度的最大化。 参考文献 [1] 姜启源.数学模型.北京:高等教育出版社,2000。 [2] 谢金星.优化建模与LINDO/LINGO软件.北京:清华大学出版社,2005.7。 [3] 韩中庚.数学建模方法及其应用.北京:高等教育出版社,2005.6。 附录 Model 1 min=300*u1+450*u2+1200*u3+950*u4+300*u5+300*u6 +200*u8+350*u9+1000*u10; 210*u1+300*u2+175*u3+190*u4+220*u5+210*u6+170*u7 +205*u8+180*u9+200*u10>=666; 85*u2+50*u3+50*u4+70*u5+50*u7+40*u8>=168; 50*u1+65*u2+24*u3+45*u4+40*u5+40*u6+40*u8>=67; 30*u1+60*u9+100*u10>=25; 40*u6+40*u7>=80; 30*u1+30*u6+45*u8>=85; 20*u1+60*u9>=50; @bin(u1);@bin(u2);@bin(u3);@bin(u4);@bin(u5); @bin(u6);@bin(u7);@bin(u8);@bin(u9);@bin(u10); Model 2 model: min=1502*x1+1202*x2+1202*x3 +1003*x4+1003*x5 +1503*x6+1002*x7+1202*x8+800*x9 +800*x10+1000*x11+1001*x12 +801*x13+801*x14; x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7 +x8+x9+x10+x11+x12+x13+x14=6; @bin(x1);@bin(x2);@bin(x3);@bin(x4);@bin(x5); @bin(x6);@bin(x7);@bin(x8);@bin(x9);@bin(x10); @bin(x11);@bin(x12);@bin(x13);@bin(x14); Model 3 min=800*z1+700*z2+600*z3; 45*z1+36*z2+33*z3>=75.5; @gin(z1);@gin(z2);@gin(z3); 附件1 10家备选宾馆的有关数据 宾馆代号 ① 客房 规格 普通双标间 商务双标间 普通单人间 商务单人间 ② 普通双标间 商务双标间 豪华双标间A 豪华双标间B ③ 普通双标间 商务双标间 普通单人间 ④ ⑤ 普通双标间 商务双标间 普通双标间A 普通双标间B 豪华双标间 ⑥ 普通单人间 普通双标间 商务单人间 精品双人间 ⑦ 普通双标间 商务单人间 商务套房(1床) ⑧ 普通双标间A 普通双标间B 高级单人间 ⑨ 普通双人间 普通单人间 豪华双人间 50 45 35 35 40 40 40 30 30 50 40 30 40 40 45 30 30 30 间数 50 30 30 20 50 35 30 35 50 24 27 价格(天) 180元 220元 180元 140元 160元 180元 200元 150元 180元 150元 140元 200元 140元 200元 160元 170元 180元 220元 150元 160元 300元 180元 160元 180元 260元 260元 280元 规模 200人 150人 60人 2 1 3 3 1 2 1 3 2 3 2 1 3 1 1 2 3 1 1 2 1 2 1 130人 180人 45人 30人 200人 100人 150人 60人 150人 50人 150人 50人 160人 180人 140人 60人 200人 160人 130人 160人 120人 200人 会议室 间数 1 2 2 价格(半天) 1500元 1200元 600元 1000元 1500元 300元 300元 1200元 800元 1000元 320元 900元 300元 1000元 1500元 500元 1000元 1200元 800元 300元 1000元 1000元 800元 1300元 800元 1200元 220元 160元 180人 豪华单人间 ⑩ 经济标准房(2床) 标准房(2床) 30 55 45 280元 260元 280元 180人 140人 1 2 1500元 1000元 附件2 本届会议的代表回执中有关住房要求的信息(单位:人) 合住1 男 女 154 78 合住2 104 48 合住3 32 17 独住1 107 59 独住2 独住3 68 28 41 19 附件3 以往几届会议代表回执和与会情况 第一届 第二届 第三届 第四届 发来回执的代表数量 315 356 408 711 发来回执但未与会的代表量 89 115 121 213 未发回执而与会的代表数量 57 69 75 104 附件4 宾馆平面分布图 ④③500 ②150 ①1000 300 ⑤300 ⑦200 150 300 ⑨⑧⑥700 ⑩ 本文来源:https://www.wddqw.com/doc/ee65d738ff4ffe4733687e21af45b307e871f967.html