Transcript Pertemuan 3
Pertemuan 3– Menyelesaikan Formulasi Model Dengan Metode Simpleks Riset Operasional- dewiyani 1 Lebih baik digunakan pada persoalan dengan variabel keputusan lebih dari 2 variabel. Ditemukan oleh George B. Dantzig pada tahun 1947, dengan mendasarkan diri pada iterasi (penghitungan ulang) Formulasi model harus diubah menjadi bentuk baku (standard form) Bentuk baku (standard form): Semua fungsi batasan berupa persamaan dengan bilangan pada sisi kanan non negatif. Semua variabel keputusan non negatif Fungsi tujuan dapat memaksimalkan atau meminimalkan. Hal yang harus diperhatikan dalam mengubah menjadi bentuk baku: Fungsi batasan harus diubah menjadi tanda “=“ dengan menambahkan slack variabel Fungsi tujuan, disesuaikan dengan fungsi batasan. Program Linear Dasar Ciri ciri : - Fungsi tujuan : memaksimalkan - Fungsi pembatas semua bertanda - Nilai kanan pada fungsi pembatas bertanda positif selalu LANGKAH LANGKAH DALAM METODA SIMPLEKS ( untuk PL Dasar) 1.Mengubah fungsi tujuan menjadi bentuk implisit 2.Mengubah fungsi batasan menjadi bentuk persamaan dengan menambahkan variabel slack (s). 3.Membentuk suatu tabel simpleks dengan kolom(z, s1, s2….sm) dan baris (z, x1,x2, …xn, s1, s2, ….sm, solusi) 4.Menentukan tabel 0, dengan mengisikan seluruh koef. ke dalam tabel simpleks. 5. Menentukan tabel 1 dengan : a.Menentukan kolom kunci di mana terdapat nilai positif terbesar pada baris Cj-Zj b.Menentukan baris kunci yaitu baris dimana mempunyai nilai ratio positif terkecil.Ratio adalah hasil bagi antara nilai kolom solusi dengan nilai kolom kunci, pada masing-masing baris. c.Menentukan angka kunci, yaitu perpotongan baris kunci dan kolom kunci. d. Mengubah baris kunci dengan cara membagi dengan angka kunci (nilai angka kunci menjadi 1) e. Sedang untuk baris lain diubah nilainya dengan mengurangkan dengan nilai baris tersebut dengan angka kunci dikalikan baris kunci baru sehingga nilai kolom kunci menjadi 0. 6.Buat tabel selanjutnya sampai semua harga baris z bernilai 0 atau positif 7. Nilai optimal adalah nilai z pada kolom solusi, yg terjadi pada xi pada kolom solusi tabel terakhir. Contoh 1 : Contoh Kombinasi Produk Fungsi tujuan : Memaksimalkan Z = 4x1 + 5x2 Fungsi batasan : x1 + 2x2 40 4x1 + 3x2 120 x1,x2 0 Langkah : 1.Ubah formulasi model menjadi bentuk baku: Fungsi batasan : x1 + 2x2 + S1 = 40 4x1 + 3x2 + S2 = 120 Fungsi tujuan : Z = 4x1 +5x2 + 0 S1 + 0 S2 Untuk menyelesaikannya, diubah dalam bentuk matriks yang berisi variabel basis dan variabel non basis. 1 2 1 0 A = 4 3 0 1 x1 x2 S1 S2 Var. Non Basis Var Basis Buat tabel simpleks dasar (iterasi 0)yang berbentuk : Cj Variabel Basis Kuantitas x1 x2 S1 S2 Zj Cj-Zj Isi sesuai dengan koefisien pada formulasi modelnya. S1 S2 Keterangan: Cj Variabel Basis Kuantitas x1 x2 S1 S2 S1 S2 Zj Cj-Zj Tabel 0 menunjukkan kondisi pada titik original. Cj adalah koefisien fungsi tujuan, yang mencerminkan kontribusi pada keuntungan ( atau biaya), untuk setiap variabel xj dan Sj. Isi kolom kuantitas pada baris variabel basis dengan nilai kanan pada fungsi batasan Penghitungan pada baris Zj dengan jalan mengalikan tiap nilai kolom Cj (pada sisi kiri) dengan tiap kolom nilai variabel (dibawah x1,x2,S1,S2) kemudian menjumlahkan tiap set nilainya satu persatu. Kemudian lengkapi tabel yang ada, sehingga : 2. Isi tabel 0 (Iterasi 0) Cj 0 0 Variabel Basis Kuantitas S1 S2 Zj Cj-Zj 40 120 0 4 x1 5 x2 0 S1 0 S2 1 4 0 4 2 3 0 5 1 0 0 0 0 1 0 0 Setelah tabel 0 terisi, kemudian tentukan apakah solusi sudah optimal dengan cara mengecek baris cj-zj. Jika cj-zj sudah nol atau negatif, maka solusi telah optimal. Tetapi jika masih terdapat nilai positif, yang berarti belum optimal, buat tabel 1, dengan langkah sebagai berikut : 3. Buat tabel 1 (iterasi 1) dengan langkah : Menentukan kolom pemutar/kolom pivot dengan cara memilih kolom yang memiliki nilai positif terbesar pada baris Cj-Zj. Kolom pivot ini digunakan untuk menentukan variabel non basis yang akan masuk ke variabel basis Cj Variabel Basis Kuantitas 0 0 S1 S2 Zj Cj-Zj 40 120 0 4 x1 5 x2 0 S1 0 S2 1 4 0 4 2 3 0 5 1 0 0 0 0 1 0 0 kolom pivot Menentukan baris pivot dengan cara menentukan rasio pada masing-masing baris. Rasio didapat dengan membagi nilai-nilai pada kolom kuantitas dengan nilai-nilai pada kolom pivot. Setelah itu, pilih baris dengan rasio non negatif terkecil. Baris pivot ini digunakan untuk menentukan variabel basis yang akan keluar dari variabel basis. Perpotongan antara baris pivot dan kolom pivot menghasilkan nilai pivot Cj 0 0 Variabel Basis Kuantitas S1 S2 Zj Cj-Zj 40 120 0 4 x1 5 x2 0 S1 0 S2 1 4 0 4 2 3 0 5 1 0 0 0 0 1 0 0 kolom pivot Rasio 20 40 baris pivot Variabel yang menjadi kolom pivot, masuk menjadi variabel non basis, sehingga kerangka tabel menjadi : Cj Variabel Basis 5 0 x2 S2 Zj Cj-Zj Kuantitas 4 x1 5 x2 0 S1 0 S2 Rasio Cj Variabel Basis Kuantitas 0 0 S1 S2 Zj Cj-Zj 40 120 0 4 x1 5 x2 0 S1 0 S2 1 4 0 4 2 3 0 5 1 0 0 0 0 1 0 0 Rasio 20 40 baris pivot kolom pivot Mengubah nilai baris pivot yang baru dengan cara : nilai baris pivotlama Nilai baris pivotbaru nilai pivot Cj Variabel Basis Kuantitas 0 0 S1 S2 Zj Cj-Zj 40 120 0 4 x1 5 x2 0 S1 0 S2 1 4 0 4 2 3 0 5 1 0 0 0 0 1 0 0 Rasio 20 40 Cj Variabel Basis Kuantitas 0 0 S1 S2 Zj Cj-Zj 40 120 0 4 x1 5 x2 0 S1 0 S2 1 4 0 4 2 3 0 5 1 0 0 0 0 1 0 0 Rasio 20 40 baris pivot kolom pivot Menghitung nilai baris lainnya dengan cara : Nilai baris tabel baru = nilai baris tabel lama – (koef kolom pivot yg berhubungan x nilai baris pivot tabel baru yg berhub ) Tabel 1 lengkap terisi: Cj 5 0 Variabel Basis Kuantitas x2 S2 Zj Cj-Zj 20 60 100 4 x1 5 x2 0 S1 0 S2 0.5 2.5 2.5 1.5 1 0 5 0 0.5 -1.5 2.5 -2.5 0 1 0 0 Rasio 4. Menentukan apakah solusi sudah optimal dengan cara mengecek baris cj-zj. Jika cj-zj sudah nol atau negatif, maka solusi telah optimal. Tetapi jika masih terdapat nilai positif, maka ulangi lagi langkah 3 dan buat tabel 2 dst. 4. Buat tabel 2 (iterasi 2) Untuk mengisi tabel 2, ulangi langkah 3,sehingga tabel 2 seluruhnya terisi. Cj 5 0 Variabel Basis Kuantitas x2 S2 Zj Cj-Zj 20 60 100 4 x1 5 x2 0 S1 0 S2 0.5 2.5 2.5 1.5 1 0 5 0 0.5 -1.5 2.5 -2.5 0 1 0 0 kolom pivot Rasio 40 24 baris pivot Tabel 2 Cj Variabel Basis Kuantitas 5 4 x2 x1 Zj Cj-Zj 8 24 136 4 x1 5 x2 0 S1 0 S2 0 1 4 0 1 0 5 0 0.8 -0.6 1.6 -1.6 -0.2 0.4 0.6 -0.6 Karena pada baris Zj – Cj semua sudah non positif, maka tabel sudah optimal Diperoleh solusi : x1 = 24, x2 = 8 dan Z = 136. Rasio Contoh 2 : Fungsi tujuan : Memaksimalkan Z = 60x1+30x2+20x3 Fungsi batasan : 8x1+6x2+x3 48 4x1+2x2 20 2x1+1,5x2+1,5x3 8 x2 5 x1,x2,x3 0 Contoh 3: Perusahaan sepatu IDEAL membuat 2 macam sepatu, macam pertama merk A dengan sol dari karet dan macam kedua merk B dengan sol dari kulit. Untuk membuat sepatu sepatu itu, perusahaan memiliki 3 macam mesin: Mesin I khusus membuat sol dari karet, mesin II khusus membuat sol dari kulit dan mesin III membuat bagian atas sepatu dan melakukan assembling bagian atas dengan sol . Setiap lusin sepatu merk A mula mula dikerjakan di mesin I selama 2 jam, kemudian tanpa melalui mesin II, terus dikerjakan mesin III selama 6 jam. Untuk sepatu merk B tidak diproses di mesin I, tetapi di mesin II selama 3 jam kiemudian di mesin III selama 5 jam. Jam kerja maks tiap hari untuk mesin I adalah 8 jam, mesin II adalah 15 jam, dan mesin III adalah 30 jam. Sumbangan laba untuk setiap lusin sepatu A adalah Rp 30.000,- , sedang merk B adalah Rp 50.000,-. Berapa lusin sepatu A dan B diproduksi, agar laba maksimum? Kasus Khusus: Solusi optimal majemuk pada tabel optimal, untuk baris cj-zj terdapat angka 0 pada kolom yang bukan variabel basis 2. Tidak ada daerah fisible : pada tabel optimal, masih ada variabel artificial 3. Solusi tidak terbatas semua rasio bertanda negatif atau nol, yang berarti tidak ada titik yang dibatasi. 1. 1. Solusi optimal majemuk Contoh : Fungsi tujuan : Memaksimalkan Z = 4x1 + 3x2 Fungsi batasan : x1 + 2x2 40 4x1 + 3x2 120 x1,x2 0 Tabel optimal : 4 cj var basis kuantitas x1 0 S1 10 0 4 x1 30 1 zj 120 4 cj-zj 0 3 x2 5/4 3/4 3 0 0 S1 1 1 0 0 0 S2 -1/4 1/4 1 -1 2. Tidak ada daerah fisible Nilai pada baris Cj-zj sudah negatif atau nol, tapi masih terdapat variabel artificial 3. Masalah solusi tdk terbatas Contoh: Fungsi tujuan : Memaksimalkan Z = 3x1 + 6x2 Fungsi batasan : 3x1 - 2x2 6 3x1 – 3x2 9 x1,x2 0 Tabel iterasi 0 3 cj var basis kuantitas x1 0 S1 3 3 0 S2 6 3 Zj 0 0 Cj-Zj 3 Semua rasio bertanda negatif. 6 x2 -2 -3 0 6 0 S1 1 0 0 0 0 S2 0 1 0 0 Contoh Soal 1. x1 + 2 x2 40 4 x1 + 3 x2 120 x1,x2 0 Memaksimumkan Z = 4 x1 + 5 x2 2. 8x1 + 6x2 + x3 48 4x1 + 2x2 20 2x1 + 1,5 x2 + 1,5 x3 8 x2 5, x1,x2, x3 0 Memaksimumkan Z = 60x1+30x2+20x3 3. Fungsi batasan : x1+ x2 4 x1 - x2 6 x1,x2 0 Fungsi tujuan : Meminimumkan z = 2x1 - 3x2 Catatan : untuk menyelesaikan persoalan LP dengan fungsi tujuan meminimumkan Z, dilakukan dengan cara menginversikan fungsi tujuan ( dikalikan minus 1 ) 4. Sebuah perusahaan elektronik memproduksi tape recorder dan amplifier yang proses nya dilakukan di 2 statiun kerja yaitu perakitan dan pengetesan. Setiap untuk tape recorder memerlukan 2 jam perakitan dan 2 jam pengetesan. Sedangkan setiap unit amplifier memerlukan 4 jam perakitan dan 3 jam pengetesan. Waktu yang tersedia di departemen perakitan adalah 72 jam/minggu. Sedangkan departemen pengetesan adalah 48 jam/minggu. Kontribusi profit dari tape recorder adalah Rp 25.000,-/unit, dan dari setiap unit amplifier adalah Rp 50.000,-. Bagaimanakah formulasi persoalan di atas agar dapat ditentukan strategi produksi terbaik yang memberikan kontribusi profit maksimum Contoh 5 Sebuah perusahaan manufaktur memproduksi produk A dan produk B yang dihitung atas dasar harian. Tiap produk A yang diproduksi menghasilkan keuntungan sebesar $160, sedangkan tiap produk B menghasilkan keuntungan sebesar $200. Produksi produk A dan produk B ini tergantung pada tersedianya sumber yang terbatas, yaitu tenaga kerja, bahan baku, dan luas gudang. Kebutuhan sumber untuk memproduksi produk A dan produk B, serta jumlah total sumber yang tersedia, adalah sbb Sumber Tenaga Kerja Bahan Baku Luas Gudang Produk A 2 jam 18 kg 24 m2 Kebutuhan sumber Produk B Jml yang tersedia/hari 4 jam 40 jam 18 kg 216 kg 12 m2 240 m2 Perusahaan ingin mengetahui berapa banyak jumlah produk A dan produk B yang harus diproduksi untuk memaksimumkan keuntungan. 33