文档介绍：露天矿生产车辆安排方案的优化模型
摘要
本文建立了露天矿生产车辆安排方案的优化模型,为提高设备的利用率以增加露天矿经济效益,在卡车不等待条件下且满足产量和品位要求的基础上,依据所给的两条原则分别建模制定了一个班次的生产计划:铲车的定辆定位和卡车定辆定线定次,并相应给出各生产计划的快速算法、总运量及岩矿石的产量,最终在讨论分析后,对模型做出了评价和改进。
模型Ⅰ对问题1建立了求路段车次上限、卸点车次下限、铲位矿与岩最大整车数等模型,并依据原则一分步建立了若干个线性规划模型,运用软件求解,综合给出了生产计划:出动6辆铲车;出动13辆卡车;,岩石产量32186吨,矿石产量38192吨。
模型Ⅱ对问题1建立整数规划模型,采用lingo编程法,给出了一个班次的生产计划:出动7辆铲车,铲位1、2、3、4、8、9、10各安排一辆;出动13辆卡车,具体方案为:铲位1→岩石漏81车次,2辆;铲位3→岩石漏43车次,1辆;铲位9→岩场70车次,2辆;铲位4→倒装场Ⅰ45车次,2辆;铲位8→矿石漏54车次,2辆;铲位2 →倒装场Ⅰ40车次,→矿石漏13车次,→倒装场Ⅱ15车次,3辆;铲位10 →岩场15车次,→矿石漏11车次,→倒装场Ⅱ70车次,2辆。,岩石产量32186吨,矿石产量38192吨。结果总运量优于模型Ⅰ,产量相同。
模型Ⅲ对问题2建立最优化模型,利用lingo编程法,给出生产计划:出动全部7辆,铲位1、2、3、7、8、9、10各安排一辆;出动20辆卡车,具体方案为:铲位1→倒装场Ⅰ15车,岩石漏81车;铲位2→倒装场Ⅰ66车,→岩石漏28车,→倒装场Ⅱ2车;铲位3→矿石漏20车,→岩石漏51车,→倒装场Ⅱ25车;铲位7→倒装场Ⅰ68车,→岩场28车;铲位8→矿石漏60车,→倒装场Ⅰ2车,→岩场12车,→倒装场Ⅱ22车;铲位9→倒装场Ⅰ9车,→岩场87车;铲位10→岩场33车,→倒装场Ⅱ63车。,岩石产量49280吨,矿石产量 54208吨。
模型IV 建立快速算法模型, 在尽量不影响模型结果的前提下,分析了原则一和原则二的简化方向,对其进行了简化,分别得到了满足原则一和原则二的快速算法。
本文还从卡车数量、铲车数量、品位限制的变化分别对模型的灵敏性进行了准确的分析。最后,我们考虑到卸点可以移动的情况,对模型进行了进一步讨论,并给出了改进的目标函数。
关健词: 露天矿线性规划整数规划 lingo 灵敏度分析
§1 问题的提出
钢铁工业是国家工业的基础之一,铁矿是钢铁工业的主要原料基地。许多现代化铁矿是露天开采的,它的生产主要是由电动铲车(以下简称电铲)装车、电动轮自卸卡车(以下简称卡车)运输来完成。提高这些大型设备的利用率是增加露天矿经济效益的首要任务。
一、已知某露天矿的基本情况与要求如下:
1、铲位:有10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(即品位)都是已知的(见附表1)。
2、铲车:现有铲车7台,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。
图1 铲位和卸点位置的二维示意图
3、卸点:卸货地点的简称,有卸矿石的1个矿石漏、2个倒装场和卸岩石的1个岩石漏、1个岩场,每个卸点都有各自的产量要求:、倒装场Ⅰ、倒装场Ⅱ、、。从保护国家资源的角度及矿山的经济效益考虑,应该尽量把矿石按矿石卸点需要的铁含量(%1%,称为品位限制)搭配起来送到卸点,搭配的量在一个班次(8小时)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。铲位和卸点位置的示意图(如图1)。
4、卡车:现有卡车20辆,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。卡车的耗油量很大,每个班次每台车消耗近1吨柴油。发动机点火时需要消耗相当多的电瓶能量,故一个班次中只在开始工作时点火一次。卡车在等待时所耗费的能量也是相当可观的,原则上在安排时不应发生卡车等待的情况。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、车道:每个铲位到每个卸点的道路都是专用的宽60的双向车道,不会出现堵车现象,每段道路的里程都是已知的(见附表2)。
二、一个班次的生产计划的内容、要求和原则如下:
1、内容:①出动几台电铲,分别在哪些铲位上;②出动几辆卡车,分别在哪些路线上各运输多少次(因为随机因素影响,装卸时间与运输时间都不精确,所以排时计划无效,只求出各条路线上的卡车