Optimalizační metody (FSI-VO1)

Akademický rok 2021/2022
Garant: prof. RNDr. Ing. Miloš Šeda, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚAI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Rozvinout základní znalosti aplikované matematiky interdisciplinárním a systémovým směrem a seznámit posluchače se základními přístupy a metodami k řešení matematizovatelných problémů strojírenské ekonomiky a technologie s využitím prostředků informatiky.
Výstupy studia a kompetence:
<B>Znalosti: </B>Znát základní přístupy operačního výzkumu a systémové analýzy jakožto nástroje pro tvorbu metod k řešení problémů automatizace a informatiky, a technických a ekonomických problémů ve strojírenství. <B>Dovednosti: </B>Umět formulovat jednoduché problémy operačního výzkumu ze strojírenské a ekonomické praxe, vytvořit pro ně matematické modely, zvolit metodu jejich řešení a realizovat ji pomocí výpočetní techniky.
Prerekvizity:
Znalosti základů matematické analysy, algebry, teorie množin, statistiky a pravděpodobnosti.
Obsah předmětu (anotace):
Úloha optimalizačních metod v operačním výzkumu, kybernetice a systémových vědách. Modelování systémů. Úlohy systémové analýzy. Optimalizační problémy a vybrané metody jejich řešení. Lineární programování. Jednoduché nelineární problémy. Dynamické programování diskrétních deterministických procesů. Metoda kritické cesty. Příklady aplikací metod operačního výzkumu v technické a ekonomické praxi.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení:
Požadavky pro zápočet: Aktivní účast na cvičeních, zpracování zadaného projektu. Zkouška: Písemná a ústní.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičeních je povinná. Zameškaná výuka může být nahrazena zpracováním zadaných úloh.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 3 hod. nepovinná                  
    Cvičení  7 × 2 hod. povinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  6 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Operační výzkum, jeho metodika a vztahy k teorii systémů a kybernetice. Modelování systémů.
2. Úlohy systémové analýzy. Optimalizační problémy.
3. Formulace a vlastnosti úloh lineárního programování.
4. Základní věta lineárního programování.
5. Simplexová metoda a její odvození.
6. Použití umělé báze.
7. Duální problém a jeho využití v analýze citlivosti řešení problému.
8. Konvexní nelineární problémy. Věta Kuhn-Tuckerova. Wolfeho metoda kvadratického programování.
9. Kvazikonvexní nelineární problémy. Lineární lomené programování.
10. Bellmanův princip optimality.
11. Dynamické programování diskrétních deterministických procesů a jeho aplikace.
12. Základní pojmy síťové analýzy. Metoda kritické cesty.
13. Vícekriteriální optimalizace a vícekriteriální výběr.
    Cvičení 1. Formulace lineárních optimalizačních modelů.
2. Formulace lineárních úloh, grafické řešení.
3. Simplexový algoritmus.
4. Řešení lineárních úloh s použitím umělé báze.
5. Řešení jednoduchých nelineárních úloh pomocí Kuhn-Tuckerových podmínek.
6. Řešení úloh kvadratického a lineárně lomeného programování.
7. Síťová analýza, metoda CPM.
    Cvičení s počítačovou podporou 1. Řešení lineárních optimalizačních úloh v tabulkovém procesoru MS Excel.
2. Řešení lineárních optimalizačních úloh pomocí systému GAMS.
3. Řešení nelineárních a celočíselných úloh pomocí Excelu.
4. Řešení nelineárních a celočíselných úloh pomocí GAMSu.
5. Řešení úloh dynamického programování v Excelu..
6. Řešení vícekriteriálních úloh pomocí Excelu.
Literatura - základní:
1. SKYTTNER, L.: General Systems Theory. An Introduction. Macmillan Press, London, pp. 290, 1996. ISBN 0-333-61833-5.
2. BOMZE, L.M.; GROSSMANN, W.: Optimierung Theorie und Algorithmen. BI-Wiss.-Verl., Mannheim, pp. 610, 1993. ISBN 3-411-15091-2.
3. LITTLECHILD, S.; SHUTLER, M. (eds.): Operations Research in Management. Prentice Hall, New York, pp. 298, 1991. ISBN 0-13638-8183
4. KLAPKA, J., PIŇOS, P.: Decision support system for multicriterial R&D and information systems projects selection. European Journal of Operational Research. 2002, vol. 140, is. 2, s. 434-446. Dostupný z WWW: .
5. WINSTON, W.L.: Operations Research. Applications and Algorithms. Thomson - Brooks/Cole, Belmont, 2004.
6. BAZARAA, M, S.; SHERALI, H. D.; SHETTY, C. M.: Nonlinear Programming. Wiley, 2013.
Literatura - doporučená:
1. WINSTON, W.L.: Operations Research. Applications and Algorithms. Thomson - Brooks/Cole, Belmont, 2004.
2. KLAPKA, J.; DVOŘÁK, J.; POPELA, P.: Metody operačního výzkumu. VUTIUM, Brno, 2001.
3. JABLONSKÝ, J. Operační výzkum: kvantitativní modely pro ekonomické rozhodování. Professional Publishing, 2007.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
B3S-P prezenční studium B-AIŘ Aplikovaná informatika a řízení -- zá,zk 7 Povinný 1 3 Z