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mathorcup数学建模挑战赛获奖论文-第9届_C905670.pdf
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83页
mathorcup数学建模挑战赛获奖论文,历届,单项文件,内容丰富,大学生数学,数学竞赛,参考资料
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资源评论
队伍编号
905670
题
号
C
论文题目
摘
要
随
着
市
场
竞
争
日
趋
激
烈
,
企
业
开
始
更
加
注
重
低
费
高
效
,
因
此
生
产
排
程
问
题
成
为
众
多
制
造
企
业
关
注
的
热
点
之
一
。
其
中
,
制
造
行
业
的
喷
漆
生
产
排
程
问
题
是
长
久
以
来
的
业
界
难
题
,
本
文
欲
解
决
之
。
针
对
问
题
一
,
我
们
以
最
小
化
换
色
次
数
以
及
最
小
化
未
满
足
产
品
需
求
零
件
个
数
为
目
标
,
引
入
满
足
支
架
数
量
限
制
、
滑
橇
数
量
限
制
、
面
漆
换
色
限
制
、
颜
色
前
后
摆
放
限
制
等
约
束
,
并
将各变量、约束之间的隐形限制条件也引入约束中,建立了双目标非线性整数规划模型。
在算法设计中,首先设计基于规则以及颜色优先级的基本算法求得初始解,得出平均每
圈
的
换
色
次
数
为
4
,
未
满
足
生
产
需
求
的
零
件
个
数
为
7
1
。
接
着
基
于
此
运
用
遗
传
算
法
求
出
一
组
基
于
初
始
解
的
双
目
标
帕
累
托
最
优
解
。
我
们
以
较
为
平
衡
的
一
组
为
例
展
示
,
其
平
均
每
圈
的
换色次数(考虑了不同圈首尾衔接的换色情况)为 3.5,未满足生产需求的零件个数为
4
0
。
针
对
问
题
二
,
我
们
在
问
题
一
已
有
优
化
目
标
的
基
础
上
引
入
最
小
化
更
换
滑
撬
次
数
这
一
目
标
。
为
了
调
节
各
目
标
关
系
,
首
先
引
入
不
同
圈
之
间
产
品
喷
涂
结
构
相
似
度
指
标
,
根
据
问
题
一
的
解
,
分
析
发
现
各
圈
产
品
之
间
喷
涂
结
构
相
似
度
差
异
不
大
且
大
多
在
5
0
%
左
右
,
同
时
结
合
生
产
需
求
和
换
色
次
数
在
企
业
制
造
的
重
要
性
,
将
支
架
更
换
次
数
置
于
较
低
优
先
级
。
算
法
设
计
分
为
两
部
分
,
首
先
在
尽
量
保
证
问
题
一
最
优
解
的
情
况
下
,
以
相
似
度
和
首
尾
颜
色
的
可
衔
接
性
作
为关键因素调整各圈之间的生产顺序。接着以调整后的第一圈为基准,依序调整此后各
圈
的
产
品
喷
涂
结
构
,
使
之
与
其
前
一
圈
结
构
尽
量
相
似
。
求
得
平
均
每
圈
的
换
色
次
数
小
幅
增
长
为
3
.
6
以
及
未
满
足
生
产
需
求
的
零
件
个
数
不
变
为
4
0
,
平
均
每
圈
支
架
更
换
次
数
由
2
7
5
优
化
至
1
8
0
。
观
察
结
果
发
现
,
支
架
更
换
次
数
优
化
的
情
况
受
限
于
各
圈
生
产
顺
序
的
选
取
策
略
,
因
此
对
于
该
策
略
的
改
进
可
作
为
后
续
研
究
的
方
向
。
关键词:多目标优化 多重约束 基于规则 遗传算法 产品喷涂结构相似度
更多数模资讯和学习资料,请关注b站/公众号:数学建模BOOM
精品课程:https://k.weidian.com/z=camKMb
目录
1.问题重述
.................................................................................................................................
1
1.1.问题的背景
..................................................................................................................................
1
1.2.问题的提出
..................................................................................................................................
1
2.基本假设
.................................................................................................................................
2
3.符号说明
.................................................................................................................................
3
4.模型的建立与求解
.................................................................................................................
3
4.1.问题一
..........................................................................................................................................
3
4.1.1.模型的建立
...................................................................................................................................
3
4.1.2.基于约束与规则的初始解算法设计与求解
...............................................................................
8
4.1.2.1.算法设计
...............................................................................................................................
8
4.1.2.2.模型的求解
.........................................................................................................................
10
4.1.3.基于初始解的遗传算法设计与求解
.........................................................................................
11
4.1.3.1.算法设计
.............................................................................................................................
11
4.1.3.2.模型的求解
.........................................................................................................................
13
4.2.问题二
........................................................................................................................................
17
4.2.1.模型的建立
.................................................................................................................................
17
4.2.1.1.模型的准备与分析
.............................................................................................................
17
4.2.1.2.各圈产品喷涂结构分析
.....................................................................................................
17
4.2.1.3.目标函数的确立
.................................................................................................................
18
4.2.2.算法的设计
.................................................................................................................................
19
4.2.3.模型的求解
.................................................................................................................................
21
4.2.4.模型结果的分析与改进
.............................................................................................................
25
5.模型的评价
...........................................................................................................................
25
5.1.模型的优点
................................................................................................................................
25
5.2.模型的缺点
................................................................................................................................
26
6.模型的推广
...........................................................................................................................
26
7.参考文献
...............................................................................................................................
26
附录
第
1
页 共
26
页
1.问题重述
1.1 问题的背景
由于市场竞争日趋激烈,企业的价格战常常打响。随之而来的便是企业对降低成本
的要求。由于资源的有限性与效率最大化之间的冲突,生产排程成为制造企业重点关注
的问题之一。生产排程类似于一系列的决策过程,而这些决策过程需要能够满足企业的
特定需求。
[1]
1.2 问题的提出
某汽车零配件制造商的生产流程如图 1 所示。注塑环节完成之后便进入注塑缓存区
准备进行喷涂。喷涂作业于装有滑橇的传送带上完成。滑橇上有可拆卸支架,且每个零
件需要放在特定的支架上以:底漆(黑底/白底)——面漆(15 种左右)——清漆(高
光/哑光)的顺序喷涂。喷涂过程的一个生产周期为一圈(即将传送轨道上所有滑橇上的
零件喷涂完毕)。一个生产周期可服务 303 个滑橇,服务时间 5.5 小时左右,工序节拍
大约 1 分钟。一个滑橇有两面,可同时喷涂。一面可放 3 个支架,一个滑橇共可以换 6
个支架。支架类型与零件类型一一对应。每种零件只能放置在对应的特定支架上。一个
滑橇上只能放置同种零件,滑橇不强制要求摆满支架和零件,但为了避免浪费,无特殊
原因不会放空支架,支架爱的数量是有限的,所以在一圈的生产计划中同种零件的上架
数也是有对应上限的。具体喷涂过程如图 2。
图 1 生产流程示意图
第
2
页 共
26
页
图 2 喷涂过程示意图
喷涂过程的生产排程要注意以下几点:
1
、 若相邻前后的两个滑橇需要“换色”,需在两个滑橇之间插入一个滑橇的底漆
进行换色(将来做后备件使用)
2
、 面漆换色的前后顺序限制规则:任意红色和蓝色后面不能接白色,极地白后不
能安排任意黑色,钻石白前必须是极地白
3
、 (门槛
B
)
,
( 门槛
C
)
,
(门槛
A,
门槛
D,
后保
A,
门槛装饰条
A
)
, 3
个括号
对应三个项目,不同项目的任意两个产品的滑撬不能安排在一起(如门槛
C
和
门槛
D
),同项目产品没有摆放限制(如门槛
A
和门槛
D
)。
4
、 门槛
B,
门槛
C
不能与所有类型的雷达支架安排在一起喷涂
根据附件中的指导生产量建立数学模型,在尽量满足生产量的前提下降低成本完成
未来八圈的详细喷涂计划
2.基本假设
假设 1:不考虑设备的故障问题
假设 2:人工更换滑橇只是人力方面的影响,不对具体生产流程产生影响。
假设 3:企业不会因为更换次数频繁而增加对人员的雇佣
第
3
页 共
26
页
3.符号说明
表 1:符号说明
符号
说明
k
i
x
第
k
圈是否存在颜色为
i
的产品
k
ij
Num
第
k
圈存在品种为
i
颜色为 j 的产品个数
bracket
i
N
产品
i
的支架数
ij
Demand
品种为
i
颜色为 j 的产品需求量
需求差额贡献指数敏感系数
k
i
P
第
k
圈的第
i
个滑橇的产品的属性集
k
ij
product
第
k
圈的第
i
个点的产品是否为产品
j
k
i
C
第
k
圈的第
i
个滑橇的产品的颜色属性集
k
ij
color
第
k
圈的第
i
个点的产品是否为颜色
j
mn
产品
m
是否存在颜色
n
4.模型的建立与求解
4.1 问题一
4.1.1
模型的建立
一、模型预处理
为了便于后续的建模过程,首先对产品和颜色进行编号。
1、首先,对不同产品进行编号如下:
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