2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки


Правила форума


В этом разделе нельзя создавать новые темы.



Начать новую тему Ответить на тему
 
 Оптимизация смесей
Сообщение12.05.2010, 10:33 


12/05/10
10
Здравствуйте. Скажите, пожалуйста, как на сегодняшний день решаются задачи оптимизации комбинированных пищевых смесей.
Существует симлекс и прочие методы, но задача немного нетрадиционна, поэтому и спрашиваю совета.
А задача следующая: необходимо получать функциональный смеси соответствующая заданным критериям и по цене минимальны.
Естестевенно функциональная смесь состоит из списка ингредиентов. Каждый инредиент обладает рядом свойств, причем есть свойства, например, адгезия, которые проблемно описать математически т.е., например, поставить в соответствие какому-либо числу. Чтобы получить функциональную смесь соответствующая нашим критериям мы должны учитывать св-ва ингредиентов в нее входящие. Если со св-вами которые складываются алгебраически (линейно) все понятно, то как учитывать св-ва типа адгезия - есть, конечно, прделожение, например, установить собственную градацию: 10-7 отлично, 6-3 хорошо, 3-1 удовлетворительно, 1-0 плохо.
Вторая особенность по которой проблемно сразу использовать симплекс - это явления симбиоза.

Ограмная к Вам просьба, подскажите, пожалуйста, что на сегодняшний день предлагает мат. моделирование, для решения подобных задач?

 Профиль  
                  
 
 Re: Оптимизация смесей
Сообщение12.05.2010, 15:07 
Заслуженный участник


08/09/07
841
Прежде чем использовать математические методы надо математически записать задачу. Задача получения оптимальной смеси это классическая задача. Приведите конкретный пример, так как не совсем понятны особенности о которых Вы говорите.

 Профиль  
                  
 
 Re: Оптимизация смесей
Сообщение12.05.2010, 16:04 


12/05/10
10
Alexey1 в сообщении #318374 писал(а):
Приведите конкретный пример, так как не совсем понятны особенности о которых Вы говорите.

Ситуация такова, что методы линейного программирования позволюят решать задачи с конкретно заданными условиями. А, в задачах, такого плана:
Например, необходимо получить пищевую смесь (ПС) - которая должна обладать нужным цветом, привкусом, ароматом и т.д. Обозначим каждый их этих свойств С1, С2, С3,...,Сn. Есть ингредиенты И1, И2, И3 и Иn, каждый из которых может обладать всеми св-ва или частично, со своей интенсивностью (как выразить интенсивность вот здесь не совсем понятно?!). Стоит задача получить ПС, состоящая из наших ингредиентов, как можно ниже по цене, но в тоже время удовлетворяющая нашим требованиям к свойствам. Вроде бы как задача оптимизации формируется, но с другой стороны как учесть размытые (явно не выраженные в числов представлении) св-ва. Плюс ко всему при комбинирование одних инредиентов с другими нужно учитывать эффект синергизма т.е. когда одни сво-ва усиливаются не линейно как средне-арифметическое, а по некоторым другим закономерностям. Естественно для выявлении закономерностей проделывается масса опытов, чтобы уже затем попытаться выбрать (или быть может сформировать новую) математическую модель, которая бы нам позволила в дальнейшим получать результаты поведения свойств при комбинировании ингредиентов, что позволило бы избавиться от достаточно дорогих эмперических опытов.
Вот собственно и хотелось посоветоваться какие модели можно применить. Какими методиками решать задачу. Вообщем алгоритм действий.

P.S. для простоты я привел пример по пищевой смеси, у нас лакокрасочные. Там еще больше условий. Но все же хотелось бы сначало разобраться на более простом и понятном выше описанном примере.

 Профиль  
                  
 
 Re: Оптимизация смесей
Сообщение12.05.2010, 16:39 
Заслуженный участник


08/09/07
841
Ну самый простой способ это придать всем этим размытым характеристикам численные значения, например, по некоторой шкале как Вы уже написали. Хотя тут тоже возникает сложность, так как придав им численные значения, надо определить как с ними работать в модели, то есть, например при смешивании цветов, что надо делать с приписанными им числовыми значениями чтобы получить получившийся цвет (искать среднюю? если среднюю то какую?).
Что касается симбиоза, то тут сложнее, так как зависимости могут быть нелинейными и это уже задача нелинейной оптимизации.
Можно посмотреть задачи линейного программирования с использованием теории нечётких множеств.

 Профиль  
                  
 
 Re: Оптимизация смесей
Сообщение13.05.2010, 08:55 


12/05/10
10
Alexey1 в сообщении #318425 писал(а):
Хотя тут тоже возникает сложность, так как придав им численные значения, надо определить как с ними работать в модели, то есть, например при смешивании цветов, что надо делать с приписанными им числовыми значениями чтобы получить получившийся цвет (искать среднюю? если среднюю то какую?).

Да, вот что с ними делать и как учитывать их в модели, да и какую модель выбрать?
Alexey1 в сообщении #318425 писал(а):
Что касается симбиоза, то тут сложнее...

Я имел ввиду эффект синергизма.
Какую модель выбрать?

 Профиль  
                  
 
 Re: Оптимизация смесей
Сообщение15.05.2010, 12:17 


17/10/08

1313
Тут наблюдается две задачи.
1. Есть экспериментальные данные в виде наборов исходных компонент и характеристик получаемого вещества (цвет, адгезия и т.д.), которые можно померить численно. Требуется подобрать математическую модель, которая бы связывала характеристики получаемого вещества с дольным набором исходных компонентов.
2. Если функция пункта 1 подобрана, то можно решать обратную задачу. Задано вещество с определенными характеристиками. Требуется определить набор исходных компонент, дающих искомое вещество, с требованием минимизации стоимости.

В первой задаче нужно собственно найти модель. Поиск математических моделей, адекватных явлениям реального мира, - одна из основных задач науки. Как находить такие модели – в высшей школе не преподается и считается «неформальной задачей». Есть примитивные методы, когда берется модель определенного вида, и в ней подбираются константы. Это может быть линейная функция, квадратичная, и пр. Например, любой цвет (в восприятии человеком) характеризуется тремя числами интенсивности: красного, синего и зеленого. Цвет результирующего вещества можно охарактеризовать этой тройкой. Подбор модели заключается в нахождении таких коэффициентах при долях исходных компонентов, чтобы получаемый по формуле цвет как можно точнее совпадал с экспериментально полученными цветами. Широко известен метод наименьших квадратов для такого подбора. Проблема таких подборов хорошо известна: недостоверность значений, которые дает модель. Поэтому экспериментальные данные по определенным правилам делят, скажем, в пропорции 9:1. На большей части экспериментальных данных подбирают коэффициенты, а на меньшей делают проверку достоверности.

Вторая задача – это собственно оптимизация. Если линейная модель будет работать – вам повезло. Если нет, и модель, скажем квадратичная, то нужны специальные методы оптимизации, которые высшая школа опять же не преподает. Даже с квадратичными функциями будут проблема, т.к. задача не будет выпуклой.

Насколько я информирован, то такие задачи на нашем производстве не решаются в силу ряда причин. Обычно за это берутся вчерашние студенты с желанием произвести на окружающих впечатление. Делается это с непременным условием решить задачу самостоятельно и поиском халявы в Интернет. Результат в 100% известных мне случаев – это пустая трата своего и чужого времени, а предприятие просто теряет деньги. Таков сухой остаток. На западе производство занимается лишь сбором экспериментальных данных, разрабатывает критерий качества результата, и отдает задачу специализирующихся на таких задачах организациям или объявляет открытый конкурс.

 Профиль  
                  
 
 Re: Оптимизация смесей
Сообщение15.05.2010, 18:57 


12/05/10
10
mserg в сообщении #319584 писал(а):
На западе производство занимается лишь сбором экспериментальных данных, разрабатывает критерий качества результата, и отдает задачу специализирующихся на таких задачах организациям или объявляет открытый конкурс.

И как же на западе такие организации решают задачи, если как Вы говорите все модели имеют большие отклонения.

 Профиль  
                  
 
 Re: Оптимизация смесей
Сообщение15.05.2010, 23:39 


12/05/10
10
Родилась в моей голове еще одна идея. Хотелось бы узнать Ваше мнение.
Что если сделать так:
Многочисленные данные, полученные экспериментально, мы заганяем в математическую программу подобную Mathematica или Statistics (к сожалению не знаю какие программы для этого подоходят лучше, если Вы знаете подскажите, пожалуйста). Далее в подобной программе получаем ф-ции (скорее всего они будут нелинейными) описывающие зависимости одних данных от других - думаю заставить такие программы по набору данных вывести ф-ции можно - или же я ошибаюсь?!
После того как мы получили готовые ф-ции мы используем пакет нелинейного программирования для оптимизации, где в качестве части ограничений будут выступать наши нелинейные функции.

Как Вы думаете можно так сделать?

 Профиль  
                  
 
 Re: Оптимизация смесей
Сообщение16.05.2010, 12:05 


17/10/08

1313
Подбор моделей по фактическим (экспериментальным) данным – одно из основных занятий науки. Научные знания во многом состоят из таких моделей. Скорее всего, автоматизация подбора моделей по экспериментальным данным не достигла того уровня, которого бы вам хотелось. Но в каком-то виде это может присутствовать в математических пакетах – точно не знаю.
Проблема подбора моделей состоит не только и не столько в том, чтобы соответствовать экспериментальным данным. Важно чтобы модель нормально работала за пределами этих данных, а иначе это просто "подгонка под результат". Поэтому экспериментальные данные и делят на две части: обучающие (90%) и тестовые (10%). Если задача отдается третьей стороне, то данные делятся на три части 80% - обучающие, 10% - тестовые, еще 10% - контрольные, скрытые от исполнителя (чтобы исполнитель не смог cжульничать).

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 9 ] 

Модераторы: Модераторы Математики, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group