露天矿生产安排问题论文讲述.doc

毕 业 论 文 题目：露天矿车辆安排问题 论文设计：焦军强 二〇一六年十一月二十九日 露天矿车辆安排问题 摘要：本文结合露天矿车辆安排计划的特点，全面分析了车辆安排问题约束条件，构建了基于整数规划的线路车次安排数学模型。 原则1中，我们将双重优化问题转化成以总运量为单目标的问题，并采用Lingo编程得到最小总运量85628.62吨公里，此时7台电铲分别放置在第1，2，3，4，8，9，10铲点处。然后在最优解基础上运用贪心算法所用的最少卡车次数，并给出一个班次的运输方案。最终得到所需卡车最少为13辆。 原则2利用类似解法，只需将优化问题转化为具有优先级顺序的多目标规划问题，在岩石产量最大化基础上使得矿石产量最大化，最后进一步优化使得总运量最小。在充分利用现有卡车和铲车的条件下，7台电铲相应置于1，2，3，4，8，9，10铲点处。最大岩石产量为49280吨，最大矿石产量为52360吨，最小运输量为142385.3吨公里。 关键词： 整数规划　多目标规划 车辆安排 贪心算法 一、问题重述 露天矿里有若干个爆破生成的石料堆，每堆称为一个铲位，每个铲位已预先根据铁含量将石料分成矿石和岩石。一般来说，平均铁含量不低于25%的为矿石，否则为岩石。每个铲位的矿石、岩石数量，以及矿石的平均铁含量（称为品位）都是已知的。每个铲位至多能安置一台电铲，电铲的平均装车时间为5分钟。 卸点有卸矿石的矿石漏、2个倒装场和卸岩石的岩石漏、岩场等，每个卸点都有各自的产量要求。尽量把矿石按矿石卸点需要的铁含量控制在29.5%1%，送到卸点，搭配的量在一个班次内满足品位限制即可。从长远看，卸点可以移动，但一个班次内不变。卡车的平均卸车时间为3分钟。 所用卡车载重量为154吨，平均时速28。卡车一个班次中只在开始工作时点火一次，每次都是满载运输。 某露天矿有铲位10个，卸点5个，现有铲车7台，卡车20辆。各卸点一个班次的产量要求：矿石漏1.2万吨、倒装场Ⅰ1.3万吨、倒装场Ⅱ1.3万吨、岩石漏1.9万吨、岩场1.3万吨。 现要求分别从下列两个原则进行建模并且给出一个班次生产计划的快速算法： 1.总运量（吨公里）最小，同时出动最少的卡车，从而运输成本最小； 2.利用现有车辆运输，获得最大的产量（岩石产量优先；在产量相同的情况下，取总运量最小的解）。 二、问题分析 3.1 题目信息分析 ①　矿石漏、2个铁路倒装场只为卸矿石服务，岩石漏、岩场只为卸岩石服务； ②　只有矿石可以进行配矿。由于岩石是废料且岩石的铁含量未知，无法配矿； ③　出于经济考虑，卡车必须有效利用一班次（8小时）来完成：装车—＞运行—＞卸车—＞运行的循环过程； ④　对“岩石产量优先”的理解：在生产中，完成矿石任务的同时必须及时运出一定量的岩石，如果在这个时候还有卡车可以进行运输就要优先考虑运岩石。这样做可以保证在下一个班次中能运出更多的矿石。 故原则２中，目标的优先顺序考虑为：岩石产量—矿石产量—总运量。 3.2 约束条件分析 ①　能力要求：包括装车点（铲位）对矿石和岩石的能力，装车能力；卸点的卸车能力；卡车的运输能力； ② 品位要求：一个计划内同一卸点铁矿石的平均铁含量在0.285~0.305。 ③　选择那些电铲利用率不能太低的铲位； ④　设备数量要求：电铲数量和卡车数量不能超过现有设备数量。 ⑤　卡车在装卸点要求不等待。 3.3　解题思路分析 　作为优化问题模型，必须确定解变量、目标函数以及约束条件。本题求解要求确定电铲台数及对应铲位，派出的卡车数，从号铲位到号卸点的运输次数。 利用车辆安排优化模型可以确定车辆的安排，同时车次应该取整。因此问题归结为整数规划问题。 对于原则１，要实现总运量最小和出动最少的卡车，同时实现这两个目标是很困难的，但是我们可通过求解满足运量最小目标以后，对求得的解进行优化分析得到最少的卡车数。模型的可行域主要由前述五类约束确定。 对于原则２，要实现在岩石产量最大化基础上的矿石产量最大化，最后进一步优化使得总运量最小。可见该原则得到的模型应该是一个具有优先级顺序的多目标规划问题。一级目标（岩石产量）的可行域与原则１模型的可行域一致，二级目标（矿石产量）的可行域是主目标函数所有最优解的集合，三级目标（总运量）的可行域是次目标函数所有最优解的集合。 三、模型假设及符号说明 模型假设： 1. 每个铲位至多能安置一台电铲。 2．卸点可以移动，但一个班次内不变。 3. 一个班次中只在开始工作时点火一次。 4. 电铲和卸点都不能同时为两辆及两辆以上卡车服务，卡车每次都是满载运输。 5. 行驶中不会出现堵车现象。 6. 不同线路上到达同一装卸点的卡车之间的冲突可以忽略。 符号说明：（不要列成表格） 已 知 量 卡车的平均卸车时间 小时 电铲平均装车时间 小时 卡车载重量 吨 卡车平