Multi-Stage (Dynamic) Programming

Presentasi berjudul: "Multi-Stage (Dynamic) Programming"— Transcript presentasi:

1 Multi-Stage (Dynamic) Programming

2 Dynamic Programming Biasanya masalah RO diselesaikan secara tunggal dan sekaligus ( sekali pukul) DP intinya memecah (mendekomposisi) problem menjadi subproblem yang lebih kecil dan kemudian menggabungkan (mengkomposisi) kembali subproblem2 tsb untuk mendapatkan jawaban yang diinginkan

3 Ciri-ciri Dynamic Programming
Keputusan suatu masalah ditandai optimisasi pada tahap berikutnya. Masalah yang akan diselesaikan harus dipisah menjadi n subproblem. DP berhubungan dengan problem2 dimana pilihan dibuat pada masing2 stage (tahap2). Seluruh kemungkinan dicerminkan oleh state (keadaan2)

4 Ciri-ciri Dynamic Programming
Setiap keputusan pada tahap-tahap mempunyai fungsi return yang akan mengevaluasi pilihan yang dibuat thd tujuan keseluruhannya (max/min). Tahap proses keputusan dihubungkan dengan tahap yang berdekatan melalui fungsi transisi. Ada hubungan rekursif yang menghubungkan optimasi thp n dg thp (n-1) atau menghubung- kan optimasi thp n dengan thp (n+1).

5 Ciri-ciri Dynamic Programming
Hubungan itu ada dua, yaitu : Forward recursive equation Backward recursive equation

6 Forward recursive equation
f0(X0) = 0 fj*(Xj) = opt { } J = 1,2,3, … n

7 Forward recursive equation
f0(X0) = 0 f1*(X1) = opt { } f2*(X2) = opt { } f3*(X3) = opt { } dst… sampai dg n J = 1,2,3, … n

8 Backward recursive equation
fn+1(Yn+1) = 0 fj*(Yj) = opt { } J = 1,2,3, … n

9 Backward recursive equation
fn+1(Yn+1) = 0 fn*(Yn) = opt { Rn } fn-1*(Yn-1) = opt { } fn-2*(Yn-2) = opt { } dst.. sampai dg n =1 J = 1,2,3, … n

10 Arti simbol : f*(X) atau f*(Y)  fungsi return optimum
X atau Y  state (keadaan) atau  fungsi transisi j  stage (tahap) ke j K  variabel keputusan @  simbol matematika (+,-,x, : ,akar dll)

11 Model Dynamic Programming
Masalah Penentuan Route Masalah Alokasi Masalah Muatan (knapsack) Masalah Capital Budgeting

12 Masalah Penentuan Route
Suatu sistem jalan menghubungkan 3 sumber yang akan membawa sampah ke dua tempat pembuangan limbah. Tiap-tiap garis lurus membutuhkan 1 hari untuk menempuh jarak dari 1 node ke 1 node berikutnya. Sehingga diperlukan 4 hari perjalanan dari H ke D.

13 Masalah Penentuan Route
Pada tiap node terdapat pemeriksaan dan penempatan ulang dari limbah tersebut yang menyebabkan keterlambatan. Lamanya waktu keterlambatan yang dapat diantisipasi ditunjukkan dalam bilangan yang berada dalam node tersebut. Tujuannya menentukan suatu route sehingga keterlambatan pengangkutan tersebut minimum ??

14 Masalah Penentuan Route
4 H1 5 4 D1 3 H2 7 3 3 D2 H3 4 2 6 Tahap 3 Tahap 2 Tahap 1

15 Masalah Penentuan Route
Diselesaikan dengan cara Backward (mundur) sebagai berikut !!

16 Masalah Penentuan Route
4 4 H1 5 4 D1 3 3 H2 7 3 3 D2 H3 4 2 2 6 Tahap 3 Tahap 2 Tahap 1

17 Masalah Penentuan Route
4 8 4 H1 5 4 D1 3 3 H2 7 3 3 D2 H3 4 2 2 6 Tahap 3 Tahap 2 Tahap 1

18 Masalah Penentuan Route
4 8 4 H1 5 4 D1 3 9 3 H2 7 3 3 D2 H3 4 2 2 6 Tahap 3 Tahap 2 Tahap 1

19 Masalah Penentuan Route
4 8 4 H1 5 4 D1 3 9 3 H2 7 3 3 D2 H3 6 4 2 2 6 Tahap 3 Tahap 2 Tahap 1

20 Masalah Penentuan Route
4 12 8 4 H1 5 4 D1 3 11 9 3 H2 7 3 3 D2 9 H3 6 4 2 2 6 Tahap 3 12 Tahap 2 Tahap 1

21 Masalah Penentuan Route
4 12 8 4 H1 5 4 D1 3 11 9 3 H2 7 3 3 D2 9 H3 6 4 2 2 6 Tahap 3 12 Tahap 2 Tahap 1

22 Masalah Penentuan Route
4 12 8 4 H1 5 4 D1 3 11 9 3 H2 7 3 3 D2 9 H3 6 4 2 2 6 Tahap 3 12 Tahap 2 Tahap 1

23 Masalah Penentuan Route
4 12 8 4 H1 5 4 D1 3 11 9 3 H2 7 3 3 D2 9 H3 6 4 2 2 6 Tahap 3 12 Tahap 2 Tahap 1

24 Masalah Penentuan Route
4 12 8 4 H1 5 4 D1 3 11 9 3 H2 7 3 3 D2 9 H3 6 4 2 2 6 Tahap 3 12 Tahap 2 Tahap 1

25 Masalah Penentuan Route
4 12 8 4 H1 5 4 D1 3 11 9 3 H2 7 3 3 D2 9 H3 6 4 2 2 6 Tahap 3 12 Tahap 2 Tahap 1

26 Masalah Penentuan Route
Minimum keterlambatan 9 hari 4 12 8 4 H1 5 4 D1 3 11 9 3 H2 7 3 3 D2 9 H3 6 4 2 2 6 Tahap 3 12 Tahap 2 Tahap 1

27 Masalah Alokasi Keuntungan pd empat macam kegiatan merupakan fungsi dari jam kerja yang dialokasikan pd masing2 kegiatan dituangkan dalam tabel berikut ini . Jika setiap hari tersedia 4 jam kerja, bagaimana alokasi waktu sehingga keuntungan perharinya maksimum ???

28 Masalah Alokasi Jam Kerja K E G I A T A N 1 2 3 4 5 7 6 8 10 9 11 12

29 Masalah Alokasi Kegiatan  Tahap ( stage )
Xj  adalah banyaknya jam kerja yang dialokasikan pada tahap j. Pj(Xj) adalah keuntungan dari alokasi X jam kerja pd kegiatan j. Maks : Z = P1(X1) + P2(X2) + P3(X3) + P4(X4) Kendala : X1 + X2 + X3 + X4 = 4 dan X1 , X2, X3 , X4 ≥ 0

30 Masalah Alokasi State ( keadaan) nya disimbolkan dengan Yj , dimana :
Y1 = juml jam kerja yang disediakan pada tahap ,2,3,4 Y2 = juml jam kerja yang disediakan pada tahap ,3,4 Y3 = juml jam kerja yang disediakan pada tahap ,4 Y4 = juml jam kerja yang disediakan pada tahap

31 Masalah Alokasi Sedangkan fungsi keuntungan tiap stage (tahap) adalah : f*4(Y4)= keuntungan optimum pada tahap 4 dgn Y4 tertentu f*3(Y3)= keuntungan optimum pada tahap 3, dgn Y3 tertentu f*2(Y2)= keuntungan optimum pada tahap 2,3, dgn Y2 tertentu f*1(Y1)= keuntungan optimum pada tahap 1,2,3, dgn Y1 tertentu

32 Tahap 4 : f*4(Y4) =maks {P4(X4)} dgn f5(Y5) = 0
- 1 2 5 3 8 4 10

33 Tahap 3 : f*3(Y3) =maks {P3(X3) + f*4(Y4) }
0+0=0 - 1 0+2=2 3+0=3 3 2 0+5=5 3+2=5 7+0=7 7 0+8=8 3+5=8 7+2=9 10+0=10 10 4 0+10=10 3+8=11 7+5=12 10+2=12 12+0=12 12 2,3,4

34 Tahap 2 : f*2(Y2) = maks {P2(X2) + f*3(Y3) }
0+0=0 - 1 0+3=3 2+0=2 3 2 0+7=7 2+3=5 5+0=5 7 0+10=10 2+7=9 5+3=8 8+0=8 10 4 0+12=12 2+10=12 5+7=12 8+3=11 11+0=11 12 0,1,2

35 Tahap 1 : f*1(Y1) = maks {P1(X1) + f*2(Y2) }
0+0=0 - 1 0+3=3 1+0=1 3 2 0+7=7 1+3=4 3+0=3 7 0+10=10 1+7=8 3+3=6 6+0=6 10 4 0+12=12 1+10=11 3+7=10 6+3=9 9+0=9 12

36 Jadi keuntungan maks adalah 12, dengan beberapa alokasi alternatif sbb :
Tahap 1 (Kegiatan-1) (Kegiatan-2) (Kegiatan-3) (Kegiatan-4) 1 4 2 3 5

37 Masalah Muatan (Knapsack)
Sebuah perusahaan angkutan sedang mempertimbangkan mengangkut 3 jenis barang. Berat masing-masing barang dan biaya angkutannya seperti pada tabel di bawah . Armada tersebut memiliki kapasitas maks. W = 5 ton. Barang apa saja yang harus diangkut dan berapa banyaknya agar penerimaan maksimum ??

38 Masalah Muatan (Knapsack)
Barang (i) Berat / item (dlm ton) Biaya / item(vi) dlm juta Rp 1 2 65 3 80 30

39 Masalah Capital Budgeting
Sebuah perusahaan memiliki beberapa usulan proyek dari ketiga pabriknya guna kemungkinan pengembangan. Masing-masing pabrik memasukkan proposalnya beserta biaya(Cost) dan penerimaan (Revenue) nya seperti tabel di bawah. Proposal dengan biaya nol berarti tidak ada dana yang dialokasikan pada suatu pabrik. Tujuan perusahaan adalah memaksimumkan seluruh penerimaan, dari alokasi dana yang dimiliki sebesar 5 milyar ???

40 Masalah Capital Budgeting
Proposal ke Pabrik 1 Pabrik 2 Pabrik 3 Cost (C1) Revenue (R1) Cost (C2) Revenue (R2) Cost (C3) Reveneu (R3) 1 2 5 8 3 6 9 - 4 12

41 Masalah Capital Budgeting
DIKERJAKAN UNTUK PR_ 9