GAMS - 通用建模软件-北京睿驰科技

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通用代数建模系统（GAMS）是一种用于数学规划的建模系统。它由一个语言编译器和一系列相关的高性能解算器组成。

GAMS用于建模线性，非线性和混合整数问题。对于大型的，复杂的问题很有帮助。GAMS透过简单的操作模式，排除了一些技术问题，让用户能够能专心于模块的建立。当前GAMS新版本为47.4。

GAMS建模语言使建模人员可以将现实中的问题转换为计算机代码。然后，GAMS语言编辑器将此代码转换为求解器可以理解和求解的格式。这种架构允许在不改变模型公式的情况下更改所使用的求解器。

GAMS 语言概览

GAMS 语言提供了一种自然的方式来描述您的模型。这一点可以通过 Dantzig（1963）提出的一个常用的简单例子来突出展示：

目标：最小化将货物从两个工厂运送到三个市场的运输成本，同时满足供应和需求的约束条件。

索引

i = 工厂
j = 市场

给定数据

ai = 工厂 i 的供应量（箱）
bj = 市场 j 的需求量（箱）
dij = 工厂 i 和市场 j 之间的距离（千英里）
cij = F × dij = 工厂 i 和市场 j 之间的单位运输成本（美元/箱/千英里）

工厂与市场数据
工厂 ↓   纽约   芝加哥   托皮卡   ← 市场
西雅图   2.5   1.7   1.8   350
圣地亚哥   2.5   1.8   1.4   600
需求 →   325   300   275   ↑ 供应

F = 每千英里的运费（美元）

决策变量
xij = 从工厂 i 运送到市场 j 的货物量（箱），其中 xij ≥ 0，对于所有 i, j

约束条件

遵守工厂 i 的供应限制：∑j xij ≤ ai，对于所有 i（箱）
满足市场 j 的需求：∑i xij ≥ bj，对于所有 j（箱）

目标函数
最小化总运输成本：∑i ∑j cij xij（千美元）

GAMS 模型
上述问题可以很容易地使用 GAMS 语言进行建模。通过简洁的代数描述，模型结构紧凑且逻辑清晰。内部文档（如参数解释和测量单位）使模型易于阅读。

Sets
i 工厂 / 西雅图, 圣地亚哥 /
j 市场 / 纽约, 芝加哥, 托皮卡 / ;

Parameters
a(i) 工厂 i 的产能（箱）
/ 西雅图 350
圣地亚哥 600 /
b(j) 市场 j 的需求量（箱）
/ 纽约 325
芝加哥 300
托皮卡 275 / ;

Table d(i,j) 距离（千英里）
纽约芝加哥托皮卡
西雅图 2.5 1.7 1.8
圣地亚哥 2.5 1.8 1.4 ;

Scalar f 运费（美元/箱/千英里） /90/ ;

Parameter
c(i,j) 运输成本（千美元/箱） ;
c(i,j) = f * d(i,j) / 1000 ;

Variables
x(i,j) 运输量（箱）
z 总运输成本（千美元） ;

Positive variables x ;

Equations
cost 定义目标函数
supply(i) 遵守工厂 i 的供应限制
demand(j) 满足市场 j 的需求 ;
cost .. z =e= sum((i,j), c(i,j)*x(i,j)) ;
supply(i) .. sum(j, x(i,j)) =l= a(i) ;
demand(j) .. sum(i, x(i,j)) =g= b(j) ;

Model transport /all/ ;

Solve transport using LP minimizing z ;

为什么选择GAMS

通用代数建模系统（GAMS）根植于相关设计原则中，它是一个经过发展和成熟的系统。

GAMS是一种健壮的，可扩展的新代数建模技术，用于开发复杂的大规模应用程序。

GAMS是用于构建健壮且具有故障保护功能的系统的成熟工具，可以提高模型开发人员的生产率，并很大的简化应用程序的开发和维护。开发环境使您能够快捷构建模型，而部署工具（MIRO）使您能够立即将解决方案作为Web应用程序提供。

APIs

GAMS可以到您的业务应用程序中。有适用于Python，C++、.NET等的API。

求解器

GAMS为主要的商业和学术解决方案提供了界面。它可以在主要平台上运行。

MIRO

借助MIRO，您可以通过零编程将现有GAMS模型转换为交互式Web应用程序。

GAMS在很多的政府和研究机构中得到广泛使用，有助于做出更明智的决策。GAMS还用于大学的研究和教育中。

切削刃建模

通过这种方式，GAMS让用户专注于建模。GAMS通过要求简洁的实体和关系规范来鼓励良好的建模习惯。GAMS语言与通用编程语言正式相似。因此，具有编程经验的人都熟悉他。但由于该模型的制定方式与其数学描述类似，因此可以由程序员理解和维护，还可以由实际的领域来理解和维护。GAMS专注于建模师，并允许他自己做相关的事情。声明性和程序性元素的平衡组合允许构建复杂的算法，在GAMS中实现分解方法，对于解决通常伴随性能问题的异常问题的模型有帮助。

有所作为的设计原则

GAMS专注于其核心竞争力：使用户能够构建可读，可维护的模型，并通过随时随地提供的较好的解算器解决这些问题。我们的开放式架构和众多数据接口可与外部系统通信。模型，求解器，数据，平台和用户界面分离在独立的层中。可以切换求解器，使用多个数据集，在多个平台上运行，以及将GAMS合成到现有的应用程序，结构和工作流中。

模型与求解器的独立性

我们提供超25个解决方案的广泛和多样化的产品组合，包括所预期的商业求解器。

LP / MIP /QCP / MIQCP ：CPLEX , GUROBI , MOSEK , XPRESS
NLP : CONOPT , IPOPTH , KNITRO ,MINOS , SNOPT
MINLP : ALPHAECP , ANTIGONE , BARON , DICOPT , OQNLP ,SBB
混合互补问题（MCP），具有平衡约束的数学程序（MPEC）和约束非线性系统（CNS）的求解器
GAMS系统捆绑的替代品，例如BONMIN（MINLP）, CBC（LP , MIP）, COUENNE（MINLP）, IPOPT（NLP）；学术许可也包括SCIP和 SOPLEX

模型和数据的独立性

您可以独立于数据编写模型，并包括来自多种不同自己来源的数据，从存ASCII到Excel或Access以及其他来源，例如使用GDX（GAMS Datae Xchange）文件格式。GDX文件是存储GAMS符号（例如集合，参数变量和方程式）的值的文件GDX文件可用于为GAMS模型准备数据，GDX文件可在不同平台之间移植的二进制文件。

模型和平台的独立性

模型在平台之间可移植-一次编写，随处运行

GAMS可在Windows ， Linux , Mac OS X , SOLARIS , Sparc Solaris和IBM Power AIX上运行

模型和用户界面的独立性

GAMS面向对象的API允许通过为与GAMS的交互提供的类，将GAMS到应用程序中。面向对象的GAMS API的三个版本：.NET , Java和python与.NET框架 4 （Visual Studio 2010），Java SE 5及版本以及python 3.4 , 2.7和2.6相关。

GAMS允许使用者通过制定的设置来把精力放在建模问题上。至于机器和系统软件执行的费时的细节将由GAMS系统来处理。

GAMS对于处理大型的，复杂的，需要多次修订才能确定模型的问题很有帮助，系统以高度简洁和自然的方式来建模问题。使用者能够快的和方便的更改公式，能从一个求解器转到另一个，甚至稍加费心就能从线性转换到非线性。

GAMS让使用者把精力集中到建模上，通过排除技术上的机器的问题的需要，比如地址计算，存储分配，子程序链接和输入输出和流程控制，GAMS增加了用于概念化和运行模型，和分析结果的时间。GAMS本身构建了良好的建模习惯，通过请求简明的实体和关系的规范。GAMS语言形式上和通常使用的编程语言相似。因此对于那些有编程检验的使用者将很熟悉。

使用GAMS，数据需要一次就能在熟悉的列表和表格形式中输入。模型以简练的代数声明来描述，对于人和机器都能读懂，相关的约束的整个集合都被输入到声明中。GAMS自动生成约束等式，并让使用者处理例外情况，假使那里来说是要不需要的。在模型中的声明能够被重用，而不需要更改代数式，当其他的实例是相同的或出现了相关问题。错误的位置和类型会在尝试解决方案前被查明。GAMS处理动态模型，包括时间序列，滞后，及暂时终点的提示和处理。

GAMS模型可以方便的从计算机平台移到另一个。只要GAMS已经在平台被安装好。GAMS能进行敏感度分析。使用者能够方便的规划模型来求解成分的不同值，然后生成输出报告。列出了每种情况的解决方案。模型能够同时被开发文档化，因为GAMS允许使用者包含解释性的文本作为任意符号和等式的定义和解释。

GAMS的平台

GAMS将支持的平台集划分为所谓的核心平台和外围平台，以识别并更好地描述这俩组平台的演变过程。核心平台的用户社区规模庞大，活跃且识别良好，但对于外围平台则不然。对于核心平台，GAMS将继续直接下载GAMS的新版本，而外围平台将根据请求提供。然后，核心平台可用性的变化将在时间发生之前公布，而外围平台的变化可能很少或根本没有通知。

核心平台如下：