露天礦生產(chǎn)車輛的安排

1、露天礦生產(chǎn)的車輛安排摘要：露天礦生產(chǎn)的車輛安排是一個線性規(guī)劃問題.其中主要解決如下兩個問題，一是要求總運量（噸公里）最小，同時出動最少的卡車，從而運輸成本最小，二是利用現(xiàn)有車輛運輸，獲得最大的產(chǎn)量（巖石產(chǎn)量優(yōu)先；在產(chǎn)量相同的情況下，取總運量最小的解）.如何利用現(xiàn)有條件獲得最理想的產(chǎn)量要求和成本要求是解決問題的關鍵本文主要采用線性規(guī)劃的方法對不同的目標進行求解，以獲得最佳的安排方案（出動幾臺鏟車，分別在哪些鏟位點上；出動幾輛卡車，分別在那些路線上，各運輸多少次）因為每一個鏟點的最大礦石（巖石）開采量不同，含鐵量也不同，每個鏟點距每個卸點的距離也有很大差距.而且由題目表中的數(shù)據(jù)可知，卸點礦石（巖石

2、）的產(chǎn)量要求大部分大于一個鏟點的最大開采量，品位要求也不能得到滿足，因此必須將兩個或兩個以上的鏟點搭配起來運輸.在一個班次內(nèi)，由于排時計劃無效，因此我們從每條線路上的車輛往返運輸次數(shù)（以下簡稱車次）和總需運輸時間對各條線路上的車輛進行合理分配和調(diào)度.從而確定如下求解過程：以車次為變量，根據(jù)各鏟點開采量、卸點產(chǎn)量要求、鏟車和卡車數(shù)量等約束條件，建立整數(shù)規(guī)劃模型求解.計算出每條線路上所需要運輸?shù)目偞螖?shù)和一輛車一個班次內(nèi)往返的次數(shù)，進而可以算出每條線路上所需的卡車數(shù)量.然后我們根據(jù)算出來的結果進一步安排車輛的路線，因為在某些路線上的卡車可以提前完成任務，有些路線上的則需要多輛卡車，例如：鏟位3到倒裝

3、場只需要0.798個小時便可以完成任務.我們便可在成本最低的情況下，將它安排到附近任務量較大的線路（鏟位10到倒裝場）上工作，這樣便可充分地利用現(xiàn)有資源，有效合理地安排車輛路線.對于問題二的求解，要求出最大的產(chǎn)量，便應該在滿足條件的情況下將可利用的設備全都投入工作.在問題一的基礎上，我們改變目標函數(shù)及部分約束條件，便可得到關于在各鏟點上鏟車的安排和每條線路上卡車的安排.我們得到的部分結論如下：問題一：總噸公里數(shù)：85628.62；最大產(chǎn)量：83468.00（噸）；礦石產(chǎn)量：38192.00（噸）；巖石產(chǎn)量：45276.00（噸）；鏟點的設置:鏟點1，鏟點2，鏟點3，鏟點4，鏟點8，鏟點9，鏟點

4、10共出動13輛卡車，其安排路線見目標的求解.問題二：最大產(chǎn)量：103488.0（噸）；總噸公里數(shù)：151609.9；礦石產(chǎn)量：54208.00（噸）；巖石產(chǎn)量：64064.00（噸）；鏟點的設置:鏟點1，鏟點2，鏟點3，鏟點4，鏟點8，鏟點9，鏟點10出動20輛卡車，其安排路線見目標的求解.關鍵字：線性規(guī)劃 車輛安排礦石運輸問題的提出與分析：鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎之一，鐵礦是鋼鐵工業(yè)的主要原料基地.許多現(xiàn)代化鐵礦是露天開采的，它的生產(chǎn)主要是由電動鏟車（以下簡稱電鏟）裝車、電動輪自卸卡車（以下簡稱卡車）運輸來完成.提高這些大型設備的利用率是增加露天礦經(jīng)濟效益的首要任務.特別在這些大型設備有限

5、的情況下，即有10個鏟點、7輛鏟車，20輛卡車.因此首先必須確定在哪些鏟點放置鏟車，并合理地安排在鏟點與卸點之間的卡車數(shù)來達到生產(chǎn)的目的.問題1：總運量（噸公里）最小，同時出動最少的卡車，從而運輸成本最??；這是一個含有約束條件的規(guī)劃問題.即要滿足各鏟位的裝車能力的約束，各卸點的卸貨能力的約束，各運輸線路的運輸能力的約束，還要滿足供需的約束，如鏟位的限礦量、限巖量，各卸點的產(chǎn)量需求，另外還有滿足各卸點的品位約束，以及鏟車和卡車的數(shù)量約束.我們采用了整數(shù)線性規(guī)劃的方法，在滿足線性約束條件的前提下找出最優(yōu)解.問題2：利用現(xiàn)有車輛運輸，獲得最大的產(chǎn)量（巖石產(chǎn)量優(yōu)先；在產(chǎn)量相同的情況下，取總運量最小的解

6、）.在問題1的基礎上，我們改變其目標函數(shù)，其線性約束條件不變，便可得到最大產(chǎn)量.模型假設： 鏟車和卡車都是連續(xù)正常工作，工作中不會出現(xiàn)故障及交通事故； 每輛卡車運載時都是滿載工作，即它的最大運量154噸； 在一個班次內(nèi)卸點位置不變；符號說明：:從i鏟點到j卸點之間的距離；=:卡車在i鏟點與j卸點之間往返的次數(shù)；：每個卸點的礦石（巖石）要求；: 當時，即在i鏟點設置鏟車，當時，則不設置；:在i鏟點的最大礦石開采量；:在i鏟點的最大巖石開采量；：每個卸點的品味要求；：每次卡車裝載需要的時間；：每次卡車卸載需要的時間；: 卡車的速度，即28；模型的建立與求解：目標：每個鏟點到每個卸點的距離不一樣，而

7、且一個鏟點的最大開采量也不能滿足任一卸點的產(chǎn)量要求與品位要求，因此必須要將兩個或兩個以上的鏟點的礦石（巖石）搭配起來運輸以達到所需的要求.第一個模型中要求的是總運量最小，同時出動最少的卡車，從而運輸成本最小.我們將問題轉(zhuǎn)化為已知約束條件的優(yōu)化問題，先算出在哪些鏟點安置鏟車，進而安排在每條路線上的卡車數(shù).目標函數(shù)為：其約束條件如下：1 鏟車的數(shù)量要求：2 各個卸點的產(chǎn)量要求：3 各個卸點的品位要求：4 各個鏟位的礦石量及巖石量：礦石 5 由于鏟車每次需要裝載Ta分鐘，故最多可裝載的次數(shù)為：6 每次卸載需要的時間為Tb分鐘，故最多可卸載的次數(shù)為：7 鏟車每次裝載需Ta分鐘，卡車每次卸載需Tb分鐘，

8、卡車從i鏟點到j卸點往返一次所需的時間為，故每運輸一次所需的時間為，因此一個班次內(nèi)所有線路上運輸所需的總時間為由于卡車數(shù)量的限制，總的運輸時間應小于所有卡車同時工作的總時間：目標求解：從lingo所求得的結果中可看出在如下鏟點設置鏟車可使總噸公里數(shù)最?。虹P位1，鏟位2，鏟位3，鏟位4，鏟位8，鏟位9，鏟位10每條路線上總的運輸次數(shù)車次鏟位1鏟位2鏟位3鏟位4鏟位5鏟位6鏟位7鏟位8鏟位9鏟位10礦石漏0130000054011倒裝場I042043000000倒裝場II013200000070巖場810430000000巖石漏000000007015每條線路上總的運輸時間T（小時）鏟位1鏟位2鏟

9、位3鏟位4鏟位5鏟位6鏟位7鏟位8鏟位9鏟位10礦石漏0.0006.5530.0000.0000.0000.0000.00014.5290.0002.465倒裝場I0.0008.5700.0009.2040.0000.0000.0000.0000.0003.840倒裝場II0.0005.3180.7980.0000.0000.0000.0000.0000.00011.833巖場14.5030.0009.6340.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000巖石漏0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.00014.6332.611由上表中每

10、條線路上總的運輸時間和總的運輸次數(shù)可知，某些線路上所需運輸時間超過8小時，而其它線路上所需時間不足8小時，因此我們對于大于8小時的路線，可先固定一輛卡車來運輸，然后通過調(diào)整其它路線上的卡車（即運輸時間小于8小時的）的路線，在成本最小的條件下，協(xié)助運輸.每條線路上的車輛安排如下：ij路線卡車數(shù)1-4鏟位1-巖場12-2鏟位2-倒裝場13-4鏟位3-巖場14-2鏟位4-倒裝場18-1鏟位8-礦石漏19-5鏟位9-巖石漏110-3鏟位10-倒裝場1固定運行的卡車共7輛，其它6輛車需要改變工作路線此時每條線上剩余的車次ij路線時間/h車次1-4鏟位1-巖場6.503372-1鏟位2-礦石漏6.5331

11、32-2鏟位2-倒裝場0.57032-3鏟位2-倒裝場5.318133-3鏟位3-倒裝場0.75823-4鏟位3-巖場1.63484-2鏟位4-倒裝場1.20468-1鏟位8-礦石漏6.529259-5鏟位9-巖石漏6.6333210-1鏟位10-礦石漏2.4651110-3鏟位10-倒裝場3.8332310-5鏟位10-巖石漏2.61115在改變路線的6輛車中：第一輛：在1-4線路運輸6.503小時，剩余時間1.497小時，可以繼續(xù)在3-4線路運輸?shù)诙v：在3-3線路運輸0.798小時，在2-3線路運輸5.318小時，在10-3線路運輸1.747小時第三輛：在9-5線路運輸6.633小時,在

12、10-5線路運輸1.367小時第四輛：在10-5線路運輸1.244小時，在10-3線路運輸2.086小時，在10-1線路運輸2.465小時，在2-1線路運輸2.205小時第五輛：在4-2線路運輸1.204小時，在2-2線路運輸0.570小時，在2-1線路運輸4.328小時，在8-1線路運輸1.898小時第六輛：在8-1線路運輸4.631小時目標的運行結果如下：總噸公里數(shù)：85628.62；最大產(chǎn)量：83468.00（噸）；礦石產(chǎn)量：38192.00（噸）；巖石產(chǎn)量：45276.00（噸）；安排7個鏟位點：1，2，3，4，8，9，10號鏟位出動13輛卡車，安排如下表：編號Ij路線時間/h車次11

13、-4鏟位1-巖場84422-2鏟位2-倒裝場83933-4鏟位3-巖場83544-2鏟位4-倒裝場83758-1鏟位8-礦石漏82969-5鏟位9-巖石漏838710-3鏟位10-倒裝場84781-4鏟位1-巖場6.503373-4鏟位3-巖場1.497892-3鏟位2-倒裝場5.318133-3鏟位3-倒裝場0.798210-3鏟位10-倒裝場1.88411109-5鏟位9-巖石漏6.6333210-5鏟位10-巖石漏1.3678112-1鏟位2-礦石漏2.209510-1鏟位10-礦石漏2.4651110-3鏟位10-倒裝場2.0861210-5鏟位10-巖石漏1.2447122-1鏟位2

14、-礦石漏4.32882-2鏟位2-倒裝場0.5734-2鏟位4-倒裝場1.20468-1鏟位8-礦石漏1.9188138-1鏟位8-礦石漏4.63117目標：目標與目標的區(qū)別在于其目標函數(shù)不同，約束條件相同，在用lingo求解時只需改變目標函數(shù)即可目標函數(shù)：產(chǎn)量：約束條件：同目標目標的運行結果如下：最大產(chǎn)量：103488.0（噸）；總噸公里數(shù)：151609.9；礦石產(chǎn)量：54208.00（噸）；巖石產(chǎn)量：64064.00（噸）；安排7個鏟位點：1，2，3，4，8，9，10號鏟位點出動20輛卡車，安排如下表：車數(shù)量路線運輸時間（h）車次11-4鏟位1-巖場84412-2鏟位2-倒裝場I83913

15、-1鏟位3-礦石漏81813-3鏟位3-倒裝場II82914-2鏟位4-倒裝場I83728-1鏟位8-礦石漏85829-5鏟位9-巖石漏876110-5鏟位10-巖石漏84511-2鏟位1-倒裝場I4.574172-2鏟位2-倒裝場I3.4261712-2鏟位2-倒裝場I2.449122-4鏟位2-巖石漏5.5512112-4鏟位2-巖石漏1.70271-4鏟位1-巖場6.1453513-1鏟位3-礦石漏2.41763-2鏟位3-倒裝場I1.88373-3鏟位3-倒裝場II3.7913-3鏟位3-倒裝場II1.46943-4鏟位3-巖場6.5312913-4鏟位3-巖場0.63934-4鏟位4-巖場4.489174-2鏟位4-倒裝場I2.8721314-2鏟位4-倒裝場I3.683184-5鏟位4-巖石漏4.317914-5鏟位4-巖石漏0.73328-5鏟位8-巖石漏2.47289-5鏟位9-巖石漏2.187498-1鏟位8-礦石漏1.757378-3鏟位8-倒裝場II0.851318-3鏟位8-倒裝場II3.632158-4鏟位8-巖場1.59649-3鏟位9-倒裝場II2.016910-3鏟位10-倒裝場II0.7565110-3鏟位10-倒裝場II5.333110-1鏟位10-礦石