2018數學建模國賽B題 個人總結(未完)

2021-09-26 09:54:05 字數 2528 閱讀 2996

前兩天做到這個題,由於自己與組員思考不夠深入,踩了幾個坑,特此記錄一下,僅用於個人記錄。

問題b 智慧型r**的動態排程策略

圖1是乙個智慧型加工系統的示意圖,由8臺計算機數控工具機(computer number controller,cnc)、1輛軌道式自動引導車(rail guide vehicle,r**)、1條r**直線軌道、1條上料傳送帶、1條下料傳送帶等附屬裝置組成。r**是一種無人駕駛、能在固定軌道上自由執行的智慧型車。它根據指令能自動控制移動方向和距離,並自帶乙個機械手臂、兩隻機械手爪和物料清洗槽,能夠完成上下料及清洗物料等作業任務(參見附件1)。

圖1:智慧型加工系統示意圖

針對下面的三種具體情況:

(1)一道工序的物料加工作業情況,每台cnc安裝同樣的刀具,物料可以在任一台cnc上加工完成;

(2)兩道工序的物料加工作業情況,每個物料的第一和第二道工序分別由兩台不同的cnc依次加工完成;

(3)cnc在加工過程中可能發生故障(據統計:故障的發生概率約為1%)的情況,每次故障排除(人工處理,未完成的物料報廢)時間介於10~20分鐘之間,故障排除後即刻加入作業序列。要求分別考慮一道工序和兩道工序的物料加工作業情況。

請你們團隊完成下列兩項任務:

任務1:對一般問題進行研究,給出r**動態排程模型和相應的求解演算法;

任務2:利用表1中系統作業引數的3組資料分別檢驗模型的實用性和演算法的有效性,給出r**的排程策略和系統的作業效率,並將具體的結果分別填入附件2的excel表中。

表1:智慧型加工系統作業引數的3組資料表 時間單位:秒 (豎著看)

系統作業引數 第1組 第2組 第3組

r**移動1個單位所需時間 20 23 18

r**移動2個單位所需時間 33 41 32

r**移動3個單位所需時間 46 59 46

cnc加工完成乙個一道工序的物料所需時間 560 580 545

cnc加工完成乙個兩道工序物料的第一道工序所需時間 400 280 455

cnc加工完成乙個兩道工序物料的第二道工序所需時間 378 500 182

r**為cnc1#,3#,5#,7#一次上下料所需時間 28 30 27

r**為cnc2#,4#,6#,8#一次上下料所需時間 31 35 32

r**完成乙個物料的清洗作業所需時間 25 30 25

注:每班次連續作業8小時。

附件1:智慧型加工系統的組成與作業流程

附件2:模型驗證結果的excel表(完整電子錶作為附件放在支撐材料中提交)

1.上下料是一起進行的,不會因為爪子上是否為空而不進行上/下料操作,且上下料後一定會有清洗操作。

2.r**要等到cnc發出指令才會進行移動,否則將靜止等待。(很關鍵,因此很多提前移動的預判模型應該是不成立的)

(後續:我們寫的**就是預判加提前移動…大概在假設裡寫了就可以?…)

犯過的錯誤

1.在紙上模擬的時候,比如第乙個物料開始加工的時間應該是在上下料完成後就開始,之前多計算了清洗時間。應該是r**給一號cnc上下料完,第乙個物料開始加工,r**停止在此處進行清洗操作,完畢後給二號cnc進行操作。

2.下面的思路裡提到的時間包含的關係。

針對一道工序物料加工作業情況

我們最初的錯誤想法:窮舉出r**的迴圈路徑後,取其中一條最短迴圈路徑:(1,2)->(3,4)->(7,8)->(5,6)->(1,2),此時僅耗時(2t1+2t2),易知為各迴圈路徑中耗時最短的,然後我們想當然的認為可以用第i個物料下料開始時間等於第i+8個物料上料開始時間,並且以此為依據寫了乙個遞推的python程式。

但是,前面資料都很正常,在輸出結果的中後段,出現了第i個物料下料開始時間大於第i+1個物料上料開始時間的情況(很明顯是不可能的,上料開始時間一定是隨物料編號遞增的),錯誤原因是未判斷r**是否空閒,但此時恰好符合理想狀態下的運**況,即r**忽略移動時間後永遠能及時滿足每台cnc的需求,所以我們我們將此演算法用於了理想最大物料數量計算。

之後我們就打算用貪心演算法了,計算出每台cnc的鬆弛程度(有乙個算式),每次r**都會遍歷八台cnc的鬆弛程度並選擇鬆弛程度小的cnc進行移動和上下料操作,以此達到每一步最優,即從區域性最優得到全域性最優解。

其實這樣很容易陷入區域性最優解,但是這道題差異較小,而且主要是我們的能力還不夠)

我打算之後有空討論一下如何實現k步**取最優解(好像也叫動態規劃?k=1、2、3、4、5…不超過8吧)…任重道遠

針對兩道工序物料加工作業情況

在不可更換刀具的前提下,由第一道工序加工的三組資料之和與第二道工序加工的資料之和的比值約為1:1;同時,考慮到奇數cnc上下料時間比偶數cnc上下料時間略短,在生產節拍同步的思想下,本文採取4臺奇數cnc放置一號刀片,4臺偶數cnc放置二號刀片的安裝策略。同時,在一道工序加工作業的演算法基礎上,(增加對對刀片的優先數設定?)-未完待續

針對作業加工有故障情況

打算在以上的**裡加入隨機數等等因素,具體等實現完之後再更新叭。

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