Các cơ bản về mô hình PuLP

Phân tích Chuỗi Cung Ứng với Python

Aaren Stubberfield

Supply Chain Analytics Mgr.

PuLP là gì

PuLP là khung mô hình cho các bài toán Quy hoạch tuyến tính (LP) và Quy hoạch số nguyên (IP) viết bằng Python
Được COIN-OR Foundation (Computational Infrastructure for Operations Research) duy trì
PuLP kết nối với các bộ giải
- CPLEX
- COIN
- Gurobi
- v.v.

Ví dụ PuLP – lập lịch tài nguyên

Tư vấn cho tiệm bánh boutique bán 2 loại bánh
Tháng 30 ngày
Có:
- 1 lò nướng
- 2 thợ làm bánh
- 1 nhân viên đóng gói – chỉ làm 22 ngày

Ví dụ PuLP – lập lịch tài nguyên

Nhu cầu tài nguyên khác nhau cho 2 loại bánh:

	Bánh A	Bánh B
Lò	0,5 ngày	1 ngày
Thợ bánh	1 ngày	2,5 ngày
Đóng gói	1 ngày	2 ngày

	Bánh A	Bánh B
Lợi nhuận	$20,00	$40,00

Ví dụ PuLP – lập lịch tài nguyên

Mục tiêu: tối đa hóa lợi nhuận
- Lợi nhuận = 20*A + 40*B
Với ràng buộc:
- A ≥ 0
- B ≥ 0
- 0,5A + 1B ≤ 30
- 1A + 2,5B ≤ 60
- 1A + 2B ≤ 22

Quy trình mô hình hóa PuLP phổ biến

Khởi tạo mô hình
Định nghĩa biến quyết định
Định nghĩa hàm mục tiêu
Định nghĩa ràng buộc
Giải mô hình

Khởi tạo mô hình - LpProblem()

LpProblem(name='NoName', sense=LpMinimize)

name = Tên bài toán dùng trong tệp .lp đầu ra, ví dụ "My LP Problem"
sense = Tối đa hóa hoặc tối thiểu hóa hàm mục tiêu
- Tối thiểu hóa = LpMinimize (mặc định)
- Tối đa hóa = LpMaximize

Ví dụ PuLP – lập lịch tài nguyên

Khởi tạo mô hình

from pulp import *

# Initialize Class
model = LpProblem("Maximize Bakery Profits", LpMaximize)

Định nghĩa biến quyết định - LpVariable()

LpVariable(name, lowBound=None, upBound=None, cat='Continuous', e=None)

name = Tên biến dùng trong tệp .lp đầu ra
lowBound = Cận dưới
upBound = Cận trên
cat = Kiểu biến
- Số nguyên
- Nhị phân
- Liên tục (mặc định)
e = Dùng cho mô hình hóa theo cột

Ví dụ PuLP – lập lịch tài nguyên

Khởi tạo lớp
Định nghĩa biến

# Define Decision Variables
A = LpVariable('A', lowBound=0, cat='Integer')
B = LpVariable('B', lowBound=0, cat='Integer')

Ví dụ PuLP – lập lịch tài nguyên

Khởi tạo lớp
Định nghĩa biến
Định nghĩa hàm mục tiêu

# Define Objective Function
model += 20 * A + 40 * B

Ví dụ PuLP – lập lịch tài nguyên

Khởi tạo lớp
Định nghĩa biến
Định nghĩa hàm mục tiêu
Định nghĩa ràng buộc

# Define Constraints
model += 0.5 * A + 1 * B <= 30
model += 1 * A + 2.5 * B <= 60
model += 1 * A + 2 * B <= 22

Ví dụ PuLP – lập lịch tài nguyên

Khởi tạo lớp
Định nghĩa biến
Định nghĩa hàm mục tiêu
Định nghĩa ràng buộc
Giải mô hình

# Solve Model
model.solve()
print("Produce {} Cake A".format(A.varValue))
print("Produce {} Cake B".format(B.varValue))

Ví dụ PuLP – lập lịch tài nguyên

from pulp import *

# Initialize Class
model = LpProblem("Maximize Bakery Profits",
                   LpMaximize)

# Define Decision Variables
A = LpVariable('A', lowBound=0,
                cat='Integer')
B = LpVariable('B', lowBound=0, 
                cat='Integer')

# Define Objective Function
model += 20 * A + 40 * B

# Define Constraints
model += 0.5 * A + 1 * B <= 30
model += 1 * A + 2.5 * B <= 60
model += 1 * A + 2 * B <= 22

# Solve Model
model.solve()
print("Produce {} Cake A".format(A.varValue))
print("Produce {} Cake B".format(B.varValue))

Tóm tắt

PuLP là trình mô hình LP / IP bằng Python
Ôn 5 bước quy trình mô hình PuLP
1. Khởi tạo mô hình
2. Định nghĩa biến quyết định
3. Định nghĩa hàm mục tiêu
4. Định nghĩa ràng buộc
5. Giải mô hình
Hoàn tất ví dụ lập lịch tài nguyên

Ayo berlatih!

Phân tích Chuỗi Cung Ứng với Python