太阳能小屋设计论文.doc

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1、打孔机生产效能的提高摘要过孔费用占到了电路板加工费用的30%-40%，因此提高打孔机的生产效能对电路板生产效能的提高至关重要。问题1在给定附件1中数据的基础上计算作业生产的最短路线，并估算生产成本和生产时间。本题我们确定两个目标函数：成本Y、换刀总时间T，尽量使Y最低，T最小。通过分析我们枚举除了最短的十二条行刀次序，并逐一求解，得到d、c、b、a、h、g、f、e、d、c的换刀次序换刀次数最少。通过使用蚁群算法，求解出了每种刀具加工的路径及加工距离，累加之后求出刀具行进的总距离，进而求出总时间和总费用。最后我们得出成本

2、最低为954.09元，时间最少为248.60秒问题2中采用了双钻头加工，必须保持两个钻头之间的距离在3厘米之上，考虑了多种方法之后，我们最终决定一个钻头在钻孔的时候另一个钻头移动到离模板3厘米之外的地方去换刀。同样通过枚举法我们确定了dheabgcfc的行刀次序，换刀7次，同样使用了蚁群算法，最终结果为最短时间为：141.73元，最小成本为1048.3元，效能提高42.99%。关键字：打孔机生产效能蚁群算法双钻头一、问题重述问题一根据附件1提供的某块印刷线路板过孔中心坐标的数据，求解出单钻头作业的最优作业线路（包括刀具

3、转换方案）、行进时间和作业成本。问题二：为提高打孔机效能，现在设计一种双钻头的打孔机两钻头可以同时作业，且作业是独立的。为避免钻头间的触碰和干扰，在过孔加工的任何时刻必须保持两钻头间距不小于3cm。（1）针对附件1的数据，给出双钻头作业时的最优作业线路、行进时间和作业成本，并与传统单钻头打孔机进行比较，计算其生产效能提高多少（2）研究打孔机的两钻头合作间距对作业路线和生产效能产生的影响。二、问题分析本问题就是设计最合理的作业路线，提高打孔机的生产效能，实现最大的经济利益。打孔机的生产效能主要取决于以下几方面：（1）单个

4、过孔的钻孔作业时间，这是由生产工艺决定，为了简化问题，这里假定对于同一孔型钻孔作业时间都是相同的；（2）打孔机在加工作业时，钻头的行进时间；（3）针对不同孔型加工作业时，刀具的转换时间。又因为行进的成本是0.06元/mm，刀具转换的时间成本为7元/min，因此我们确定两个目标函数：成本Y、换刀总时间T，使Y最低，T最小。问题一中，我们通过做出所有点的散点图，得出图对角线的距离为376.196mm。对角线上最远点之间的距离比它还要小，约为320mm，刀具的行进速度为180mm/s，因此得出，刀具移动的最大时间约为1.78

5、s，相比相邻两刀具的换刀速度18s要小得多。因此，我们要控制换刀次数尽量少。通过枚举法，我们得出了换刀次数最少的16种不同的换刀次序。通过蚂蚁算法计算出每一种方法的路径，再计算出换刀时间，最后得出最优的解。问题二一、模型假设1、假设所有钻头在钻完所有的点之前不损坏。2、假设打孔机的行进是匀速的运动。3、假设对于同一孔型钻孔作业时间都是相同的。4、假设针对不同孔型加工作业时，刀具的转换时间相同。5、在计算两孔之间距离时，为简化问题，假设打孔机的钻头为一质点。6、假设每种孔用不同的道具都是一次加工成功的。二、符号说明Y：总

6、成本；D:总的行进长度；：第i种刀具加工第j类孔的行进总长度（i=a.b,…h）,(j=A,B…J)；:换刀总时间；：行刀总时间；T:总时间；a:进刀每毫米的费用；b:换刀单位时间的费用；：任意两点之间的距离；n:换刀次数；:换刀之后移动到下一个类型的点之间的距离之和；三、模型的建立与求解5.1单钻头加工5.1.1模型的建立总费用：min其中，D加上下标识后表示用a类钻头打A、C型孔的最短路径，类似的可以得到其他最短路径的表示，最短路径可以通过蚁群算法求得。为换刀之后移动到下一个类型的点之间的距离之和。即为道具的行进费

7、用。后面一项为换刀产生的费用。由于每一次换刀的时间远大于刀的行进时间，因此控制最少的换刀次数能有效的缩短总的时间，而且能减少成本。因此我们确定，每一种刀具加工完所有能加工的点之后才切换到邻近的刀具。通过枚举法，我们得出了换刀次数最少的16种不同的换刀次序以及换刀次数：1、abcdefghgfedc2、bcdefghabcdef3、cdefghabcdef4、defghabcdef5、efghabcdefgf6、fghabcdefghedc7、ghabcdefgfedc8、habcdefghfedc9、ahgfedcba

8、hgf10、bahgfedcbahgf11、cdahgfedcbahgf12、dcbahgfedc13、edcbahgfedc14、fedcbahgfedc15、gfedcbahgfedc16、hgfedcbahgfedc本着换刀最小的原则，我们选择d、c、b、a、h、g、f、e、d、c的换刀次序，只需换刀9次。5.1.2模型的求