某生产企业目前有两类流水线,A类流水线有5条,能加工所有产品,B类流水线有2条,只能加工部分产品,同一种产品在两类流水线上加工所需的时长不同,每一条流水线在切换产品时,需要准备时间和相应的费用。A类流水线使用成本为125.1元/小时,B类流水线的使用成本为155.6元/小时。为了提高企业生产效率或降低成本, 请研究如下问题: 问题1、目前公司有16种产品的订单,请建立数学模型,指定生产计划(每天工作8小时,周末休息),使得能最快生产完所有产品。并将数学模型转化为matlab代码
时间: 2023-12-10 10:06:11 浏览: 139
行业分类-设备装置-镶件式压铸件一人操作二台压铸机的布局结构及流水线.zip
我们可以将该问题建模为一个混合整数线性规划问题,其中整数变量表示选择哪些流水线加工哪些产品,线性规划部分表示最小化总加工时间和总使用成本。
假设第i种产品在A类流水线上加工需要ti_a小时,在B类流水线上加工需要ti_b小时。我们定义以下变量:
- xi_j 表示第i种产品在第j条流水线上是否被加工,如果是,则xi_j=1,否则xi_j=0。
- yi_j 表示第j条流水线在第t(t=1,2,...,T)个时间段内是否被使用,如果是,则yi_j=1,否则yi_j=0。
则该问题的数学模型为:
minimize Σj Σi (ti_a * xi_j + ti_b * (1 - xi_j)) * Σt yi_j * Δt * cj_j
subject to:
Σj xi_j = 1 for i = 1,2,...,n
Σi xi_j ≤ M * yi_j for j = 1,2,...,m
Σt yi_j * Δt ≤ 8 for j = 1,2,...,m
Σt yi_j * Δt ≤ 48 for j = m+1,m+2,...,m+k
xi_j ∈ {0,1} for i = 1,2,...,n and j = 1,2,...,m
yi_j ∈ {0,1} for j = 1,2,...,m+k
其中,Δt表示每个时间段的长度(比如1小时),cj_j表示第j条流水线在第t个时间段的使用成本,M是一个足够大的正整数。
我们可以使用Matlab中的intlinprog函数求解该问题,代码如下(假设有5条A类流水线和2条B类流水线):
```matlab
% 定义参数
n = 16; % 产品数量
m = 5; % A类流水线数量
k = 2; % B类流水线数量
T = 24; % 时间段数量(每天8小时,共3天)
ta = [5 4 6 2 3 4 5 7 2 4 5 3 6 4 5 3]; % A类流水线加工时间
tb = [7 6 5 4 8 7 6 5 4 8 7 6 5 4 8 7]; % B类流水线加工时间
ca = 125.1; % A类流水线使用成本
cb = 155.6; % B类流水线使用成本
M = 100; % M的值可以根据实际情况调整
% 构造目标函数
f = zeros(m+k,1);
for j = 1:m+k
for i = 1:n
f(j) = f(j) + (ta(i)*x(i,j) + tb(i)*(1-x(i,j))) * ca;
end
for t = 1:T
f(j) = f(j) + cj(j,t) * cb;
end
end
% 构造约束条件
Aeq = zeros(n,m+k);
beq = ones(n,1);
for i = 1:n
for j = 1:m
Aeq(i,j) = 1;
end
end
lb = zeros(n*(m+k),1);
ub = ones(n*(m+k),1);
for j = 1:m
for i = 1:n
lb(n*(j-1)+i) = 0;
ub(n*(j-1)+i) = 1;
end
end
for j = m+1:m+k
for i = 1:n
lb(n*(j-1)+i) = 0;
ub(n*(j-1)+i) = 0;
end
end
A = zeros((m+k)*T,n*(m+k));
b = zeros((m+k)*T,1);
for j = 1:m+k
for t = 1:T
A((j-1)*T+t,n*(j-1)+1:n*j) = ones(1,n);
b((j-1)*T+t) = 8;
if j > m % B类流水线周末不工作
b((j-1)*T+t) = 0;
end
end
end
% 调用intlinprog函数求解
[x,fval,exitflag] = intlinprog(f,1:(m+k),A,b,Aeq,beq,lb,ub);
% 输出结果
for j = 1:m+k
fprintf('流水线%d:\n',j);
for i = 1:n
if x(n*(j-1)+i) > 0.9
fprintf(' 生产产品%d\n',i);
end
end
end
fprintf('总加工时间:%f小时\n',fval/(ca*n));
```
其中,cj(j,t)表示第j条流水线在第t个时间段的使用情况(0表示不使用,1表示使用),可以根据实际情况调整。
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