鲁棒报童
时间: 2025-03-24 12:24:52 AIGC 浏览: 45
### 关于鲁棒报童模型
鲁棒报童模型是一种扩展的经典报童问题,旨在处理需求不确定性下的最优决策。相比于传统方法假设已知概率分布的需求预测,鲁棒优化允许在不确定集内寻找最坏情况下的最优解[^1]。
#### 鲁棒报童模型的核心概念
鲁棒报童模型通过引入不确定集合 \( \mathcal{U} \),描述可能的需求范围。目标是在该范围内找到使成本最小化的订购数量 \( Q \)[^2]。其数学形式可以表示如下:
\[
\min_{Q} \max_{d \in \mathcal{U}} C(Q,d)
\]
其中:
- \( Q \) 是订购的数量;
- \( d \) 表示实际需求;
- \( C(Q,d) \) 是总成本函数,通常由采购成本、缺货惩罚和剩余库存成本组成。
对于两阶段的鲁棒报童模型,可以通过随机对偶动态规划 (SDDP) 方法求解。这种方法利用贝尔曼方程分解复杂问题,并逐步逼近价值函数[^3]。
以下是实现鲁棒报童模型的一个 Python 示例代码片段:
```python
import numpy as np
from scipy.optimize import minimize
def robust_newsvendor(c, h, b, demand_set):
"""
c: 单位采购成本
h: 单位持有成本
b: 单位短缺成本
demand_set: 不确定需求集合
"""
def cost_function(Q, d):
return max(0, Q - d) * h + max(0, d - Q) * b + Q * c
# 定义最坏情况下成本的目标函数
def worst_case_cost(Q):
costs = [cost_function(Q, d) for d in demand_set]
return max(costs)
# 使用数值优化方法求解最佳订单量
result = minimize(worst_case_cost, x0=np.mean(demand_set), bounds=[(np.min(demand_set), np.max(demand_set))])
return result.x[0], result.fun
# 假设需求集合为区间 [50, 150]
demand_set = range(50, 151)
c = 10 # 采购成本
h = 2 # 持有成本
b = 5 # 缺货成本
optimal_Q, min_cost = robust_newsvendor(c, h, b, demand_set)
print(f"Optimal Order Quantity: {optimal_Q}, Minimum Worst-case Cost: {min_cost}")
```
上述代码实现了针对给定需求区间的鲁棒报童模型求解过程。它计算了在所有可能需求下最坏情况的成本并找到了对应的最优订购量[^4]。
#### 参数说明
- **\( c \)**:单位商品的采购成本。
- **\( h \)**:每件未售出商品的持有成本。
- **\( b \)**:每件未能满足需求的商品的短缺成本。
- **\( \text{demand\_set} \)**:需求的不确定集合,这里假定为离散整数区间。
此代码适用于简单的一维需求场景。如果涉及更复杂的多产品或多周期情形,则需进一步扩展模型结构[^5]。
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