基于0—1规划在零件加工问题上的应用

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  [摘 要]车间是生产过程中每个零件在车间内要经过某几个工序的加工,因此车间的作业计划中工件加工的排序问题是一个难点。本文通过确定优化目标,建立0-1规划模型,找出零件加工的最优排序。
  [关键字]零件加工 0-1规划 最优排序
  一、问题综述
  某工厂的一个车间有一台高质量、高精度的机床,现有10种零件同时要求加工,如果这10种零件先在车床上车削,然后再在钻床上钻孔,加工所需时间如表一所示;应按照怎样的顺序来安排10个零件的加工顺序,才能使这10个零件在车间停留的平均时间最短?
  表一
  二、模型建立
  该问题中零件的加工分两个工序完成,零件必须先在车床上进行车削,然后再在钻床上钻孔,故每个零件的停留时间即为其完成钻床的加工后的时间。根据总时间的定义,某零件从任务开始时刻起到完成钻床工序止所需要的总时间T包括该零件完成车床工序的时间T■,等待上一个零件加工完的时间T■以及该零件在钻床上加工的时间T■。
  假设第i号零件在车床加工所需时间为P■,在钻床上加工所需时间为P■,引入0-1变量x■,则第j个零件在车床上的加工时间为:A■=■x■p■,;第j个零件在钻床上的加工时间为: A■=■x■p■,从而第j个零件完成在车床上的加工的总时间T■■为■A■,完成在钻床上加工的总时间T■■=■A■+■x■p■■+T■。 对于T■■这里要分情况进行分析: (1)当j=1时,T■■=0;(2)当j>1时,① 当T■≥T■时,此时该零件不需要等待上一个零件就可以立即进行钻床加工,因此第j个零件等待钻床工序的时间为0;② 当T■  最终即可得到如下线性规划模型:min■T■■=■■■x■p■+■■x■p■■+■max0,T■-T■■
  stx■+x■+…+x■=1?噎x■+x■+…+x■=1x■+x■+…+x■=1?噎x■+x■+…+x■=1x■∈{0,1}
  三、模型求解
  根据所建0-1规划模型,以及已有数据,进行计算变量x■x■x■x■x■x■x■x■x■ 的值为1,其余皆为0,即所有个零件的加工顺序为:J■ ,J■ ,J■ ,J■ ,J■ ,J■ ,J■ ,J■ ,J■ ,J■ (J■表示零件i),总加工时间的最优值为:128.5h,故其平均停留时间为12.85h。
  四、模型应用
  本模型还可推广的n个零件在m台机器上加工排序问题,总之,通过对零件加工排序问题建立了线性规划模型,找出了目标函数,并根据加工情况给出了约束条件,使解决问题的变得简单易懂。
  参考文献:
  [1] 周维,杨鹏飞. 运筹学, 北京:清华大学出版社, 1990.
  [2] 谢金星. 优化建模与LINDO/LINGO,北京:清华大学出版社, 2005,7.
  作者简介:郦莎莎 ;单位:浙江师范大学;邮寄地址:浙江省金华市婺城区浙江师范大学
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