Определение интенсивности использования рациональных спо­собов раскроя

Обозначения:

j —индекс материала, j = 1,..., п;

k —индекс вида заготовки, k = 1,..., q;

i — индекс способа раскроя единицы материала, i = 1,..., р;

а_ijk — количество (целое число) заготовок вида k, полученных при раскрое единицы j -го материала i -м способом;

b_k — число заготовок вида k в комплекте, поставляемом заказ­чику;

d_j — количество материала j -го вида;

x_ji — количество единицу j -го материала, раскраиваемых по i -му способу (интенсивность использования способа раскроя);

c_ji — величина отхода, полученного при раскрое единицы j -го материала по i -му способу;

у — число комплектов заготовок различного вида, поставля­емых заказчику.

Модель А раскроя с минимальным расходом материалов:

Здесь (1) — целевая функция (минимум количества использу­емых материалов);

(2) — система ограничений, определяющих количество заготовок, необходимое для выполнения заказа;

(3) — условия неотрицательности переменных.

Специфическими для данной области приложения модели ли­нейного программирования являются ограничения (2).

Модель В раскроя с минимальными отходами:

Здесь (4) — целевая функция (минимум отходов при раскрое ма­териалов);

(5) — система ограничений, определяющих количество заготовок, необходимое для выполнения заказа;

(6) — условия неотрицательности переменных.

Модель С раскроя с учетом комплектации:

Здесь (7) — целевая функция (максимум комплектов, включающих заготовки различных видов);

(8) — ограничения по количеству материалов;

(9) — система ограничений, определяющих количество заготовок, необходимое для формирования комплектов;

(10) — условия неотрицательности переменных.

Специфическими для данной области приложения модели ли­нейного программирования являются ограничения (9).

Пример 1. Способы раскроя металлического стержня.

Определите все рациональные способы раскроя металлического стержня длиной 100 см на заготовки трех типов: длиной 20, 30 и 50 см. Укажите величину отходов для каждого способа.

Изх этих стержней изготавливают парники. Для одного парника требуется 40 заготовок длиной 50 см, 55 заготовок длиной 30 см и 86 заготовок длиной 20 см. Определить рациональный способ раскроя

Решение. Для данного материала и указанных заготовок су­ществует семь различных рациональных способов раскроя. Все они приведены в следующей таблице:

Пример 2. Способы раскроя куска кожи.

1) Из прямоугольного листа железа размером 100 х 60 см необходимо изготовить квадратные заготовки со сторонами 50,40 и 20 см. Эти заготовки нужны в качестве перегородок при изго­товлении пластмассовых коробок для хранения инструментов. Чтобы сделать одну коробку, нужно иметь четыре заготовки со стороной 50 см, шесть заготовок со стороной 40 см и двенадцать — со стороной 20 см. На складе находится 100 листов материала. Определит рациональный план раскроя с минимальным расходом сырья

. Решение. Для данного материала и указанных заготовок су­ществует шесть различных рациональных способов раскроя:

Пример 3. Изготовление парников из металлических стержней.

При изготовлении парников используется материал в виде ме­таллических стержней длиной 220 см. Этот материал разрезается на стержни длиной 120, 100 и 70 см. Для выполнения заказа тре­буется изготовить 80 стержней длиной 120 см, 120 стержней дли­ной 100 см и 102 стержня длиной 70 см.

Решение. Определяем все рациональные способы раскроя ма­териала на заготовки. Таких способов оказывается пять:

Используем модель А для одного вида материала. Тогда х_i — количество единиц материала, раскраиваемых по i -му способу.

Для ответа на второй и третий вопросы задачи получаем сле­дующую модель линейного программирования с критерием «ми­нимум общего количества используемого материала»:

Решая задачу, получаем следующий результат:

Ответы: 1. Пять способов. 2. 134 единицы материала. 3. Три из пяти рациональных способов раскроя.