계 량 경 영 학< IP예제 >2. 금오자동차는 세종류의 차(소형, 중형, 대형)을 제조하는 것을 생각하고 있다. 각 종류별 차를 제조하는데 필요한 자원과 이익 등은 표와 같다. 현재, 6,000톤의 철강, 60,000시간의 노동시간이 이용가능하다고 하자. 또한 경제적인 생산을 위해서는 최소한 각 차별로 1,000대 이상을 생산해야 한다. 금오자동차의 이익을 극대화 할 수 있는 모형을 구축하라.소형중형대형소요 철강1.5톤3톤5톤소요 노동시간30시간25시간40시간이익$2,000$3,000$4,000▣1. IP문제 분석1) 모형탐색차량의 생산량은 소수로 나타낼 수 없으므로 LP모델의 적용이불가함따라서 정수계획법(IP)을 사용2) 최소한 각 차별로 1,000대 이상 생산생산을 결정할 경우 결정된 차종에 대해 1,000대 이상 생산함을 의미함생산을 결정하지 않을 경우 해당 차종에 대한 제약식은 의미 없음3) 모델 설정시 이해를 돕기위한 수학적 기법두 식중 하나의 식만 선택하게 할 때, 두 식f(X1,X2,…,Xn) ≤ 0g(X1,X2,…,Xn) ≤ 0가 있다고 가정하면,f(X1,X2,…,Xn) ≤ MY .........①g(X1,X2,…,Xn) ≤ M(1-Y) .........②(Y = 0 또는 Y = 1, M은 큰수) 로 놓으면Y = 0 일 때 f(X1,X2,…,Xn) ≤ 0 가 성립, g(X1,X2,…,Xn) ≤ M 이 되므로첫 번째 식 ①이 결정됨Y = 1 일 때 f(X1,X2,…,Xn) ≤ M 가 성립, g(X1,X2,…,Xn) ≤ 0 이 되므로두 번째 식 ②가 결정됨▣2. 모델설정1단계 : IP 모형에서 분석하고자 하는 문제점 이해? 소형, 중형, 대형차를 생산하여 금오자동차의 이익을 극대화 하여라.2단계 : 의사결정변수 설정1) X1 : 소형자동차 생산량X2 : 중형자동차 생산량X3 : 대형자동차 생산량Yi : Y = 1 소형(1)·중형(2)·대형자동차(3)를 생산하는 경우Y = 0 소형(1)·중형(2)·대형자동차(3)를 생산하는 경우2) 목적함수 : “Z”3단계 : 해의 우열을 결정하는 기준? 목적함수 “Z”의 최대값4단계 : 의사결정변수들을 선형식으로 나타내도록 수식으로 표현최초의 목적함수 Max Z = 2000X1 + 3000X2 + 4000X3각각 자동차 생산여부를 결정하는 식을 수식으로 나타내기 위하여 이진변수Y를 도입한다.5단계 : 모든 조건들이 의사결정변수들의 선형식으로 나타나도록 제약식의 표현생산에 관한 제약식은 소요 철강, 소요 노동시간, 차종별 최소 생산량 에 대해 나타낼 수 있다.먼저, 소요 철강에 관한 제약식은? 1.5X1 + 3X2 + 5X3 ≤ 6000다음, 소요 노동시간에 대한 제약식은? 30X1 + 25X2 + 40X3 ≤ 60000이 된다. 이후 차종별 최소 생산량 제약식은? 1000-X1 ≥ 10000Y1? X1 ≤ 10000(1-Y1)? 1000-X2 ≥ 10000Y2? X2 ≤ 10000(1-Y2)? 1000-X3 ≥ 10000Y3? X3 ≤ 10000(1-Y3)이 된다. 여기서 10000은 앞서 문제분석에서 설명한 수학적 기법인 Big M(무한히 큰수)를 대처한 것이다. 각 차량을 생산한다면 차종별 1000대 이상을 생산하여야 하므로 이진변수인Yi(i=1,2,3)을 반영하여 제약조건을 작성하였다.마지막으로 Xi(i=1,2,3)은 비음조건을 가지고, 정수이므로 조건을 첨부한다.? X1,X2,X3 ≥ 0, X1,X2,X3는 정수, Yi(i=1,2,3)은 이진변수종합하면? 1.5X1 + 3X2 + 5X3 ≤ 6000? 30X1 + 25X2 + 40X3 ≤ 60000? 1000-X1 ≥ 10000Y1? X1 ≤ 10000(1-Y1)? 1000-X2 ≥ 10000Y2