Математическое моделирование технологических задач в машиностроении

Вариант 5. Время выполнения операций

10

Вариант 7. Время выполнения операций

Вариант 9. Время выполнения операций

II

Методические указания

Решение задачи рассмотрим на примере оптимизации техпро­ цесса, включающего дпе операции, каждая из которых может быть выполнена на одном из четырех станков (см. табл. 1 1 и 1.2).

12

Таблица 1.1

Время выполнения операций

Таблица 1.2

Время транспортировки заготовок от станка к станку

Математическая модель задачи составляется следующим образом. Каждому вероятному назначению i - й операции на j ~й станок ставится

(*$>дс§) нагружается временем выполнения рассматриваемой операции т этом станке (см. рис. 1.1).

Далее каждая из вершин *£ соединяется дугами(л£,х{*+;>#,) с каждой из вершин с x*+I tf . Каждая из д у г с г р у ж а е т с я временами транспор­

тировки заготовки от s -го станка к г-му. Затем вводится фиктивная вершина s , символизирующая начало техпроцесса* и соединяется дугами (s ,x f>t)%нагру­

женными нулями, с каждой из начальных вершин xfit. первой операции. Нако­

нец вводится фиктивная вершина I , символизирующая конец техпроцесса, и

соединяется дугами (x£ift) , нагруженными нулями, с каждой из конечных

13

вершин x*s последней операции (рис 1.2). В результате иосгроен граф, каждый пу ть которого из вершины л в вершину i соответствует одному из вариантов назначения операций на станки.

@мз>

0 т * @

Рис. 1.1. Оюбражение ьариангов назначения операций на станки в математической модели

Очевидно, кратчайший из всевозможных путей соответствует наиболее производительному, тончайший - наиболее сбалансированному технологиче­ скому процессу.

На рис.1.3 продемонстрирована работа алгоритма поиска кратчайшею, на рис I 4 ■тончайшего пути в г рафе, представленном на рис 1.2

Рис 1 2. Математическая модель задачи оптимизации технологического маршрута

14

Рис. 1.3. Поиск наиболее производительного техпроцесса

Рис. 1.4. Поиск наиболее сбалансированного техпроцесса

QoOwmahu* отчвтш

1 Название работы.

2.Постановка задачи.

3.Математическая модель технологического процесса.

15

4 Кратчайший путь в графе. Наиболее производительный технологический маршрут.

s Тончайший путь в графе. Наиболее сбалансированный технологический маршрут.

Контрольные вопаосы

1 ’ Дать определение графа, ребра, дуги, пути.

2.Дать определение взвешенного графа, дерева, корневого дерева.

3.Дать определение веса, длины, тонкости, ширины графа и пути.

4Изложить алгоритм поиска кратчайшего пути в графе.

5.Изложить алгоритм поиска тончайшего пути в графе.

6.Изложить методику построения математической модели задачи оптими­

зации технологического маршрута.

Л абораторная р а бота Н» 2

ОПТИМИЗАЦИЯ ОСНАЩЕНИЯ МАГАЗИНА ОБРАБАТЫВАЮЩЕГО ЦЕНТРА

Цель работы

Овладение навыками разработки математической модели и решения задачи оптимизации оснащения магазина обраба­ тывающего центра.

Постановка задачи

Имеется и различных видов инструмента для оснащения магазина обраба­ тывающего центра, причем число инструментов каждого вида можно считать неограниченным. Известно, что каждый инструмент /-го вида занимает в/ гнезд обрабатывающего центра и время его работы до переточки равно с/. По­ сле установки по одному инструменту каждого вйда осталось Ь свободных гнезд обрабатывающего центра. Необходимо оснастить оставшуюся свободной часть магазина таким образом, чтобы суммарное время работы инструментов было максимальным.

16

Варианты заданий

17

18

гн е зд

Для всех вариантов число свободных гнезд магазина обрабатывающего центра равно 7.

Методические указания

Математическая модель задачи составляется следующим обра­

зом.

Обозначим через xt, 1~ 1,п, искомое число инструментов * -го вида. Тогда поставленную задачу можно формализовать следую­ щим образом:

г - cjXj + С2Х2+*"+спх п max ;

*lX i+*2x2+..*-anxn ~t>.

Для решения этой задачи вначале следует проверить, имеются ли различ­ ные инструменты, занимающие одно и то же число гнезд. Если существуют номера инструментов « и v такие, что au ~aVi a cuS>cVi то для достижения поставленной цели необходимо инструменты к-го вида из задачи исключить, т е принять х а:= 0. Выполнив необходимое число таких операций, получим так на­ зываемую приведенную задачу, где все aif i = T)n, различны.

Далее строится орграф, содержащий (Ь + 1) вершину с номерами 0 , . Две вершины i и к в этом графе соединяются дугой (i,k) в том случае, если можно найти номер инструмента j такой, что aj = к - /. Такую дугу нагружаем стойкостью cj этого инструмента. Таким образом, указанная дута идентифици­ рует собой j -й инструмент.

Любой путь из вершины о в вершину Ь в этом графе представляет один из вариантов оснащения магазина обрабатывающего центра инструментами, а длина этого пути равна суммарной стойкости соответствующих ему инстру­ ментов. Следовательно, для решения поставленной задачи инструментов )-го вида необходимо брать столько, сколько содержится в длиннейшем пути из вершины 0 в вершину Ь дуг (i,k) со свойством к - i = aj .

19