易拉罐下料问题数学建模论文.docVIP

平顶山学院 数学与信息科学学院 数学与应用数学专业 数学建模 平顶山学院 数学与信息科学学院 数学与应用数学专业 数学建模论文 易 拉 罐 下 料 问 题 题号 4、易拉罐下料问题 成员 成员1 成员2 成员3 姓名 学号 指导老师 2011年12月15日 易拉罐下料问题 摘 要 数学建模是一种数学的思考方法，是运用数学的语言和方法，通过抽象、简化建立能近似刻画并“解决”实际问题的一种强有力的数学手段。 数学建模就是用数学语言描述实际现象的过程。其中，线性规划方法是数学建模方法中的一种，它是在第二次世界大战中发展起来的一种重要的数量方法，是 HYPERLINK /view/24356.htm \t _blank 运筹学的一个最重要的分支，理论上最完善，实际应用得最广泛。主要用于研究有限资源的最佳分配问题，即如何对有限的资源作出最佳方式地调配和最有利地使用，以便最充分地发挥资源的效能去获取最佳的经济效益。 在建立模型时，考虑到实际题目的要求，我们对易拉罐的生产模式进行了合理的设计并约定特定的公式符号以及对问题进行进一步分析。对几种易拉罐的生产模式进行定量描述，采用线性规划方法建立线性规划模型，并通过LINGO软件对模型进行求解，以确定最佳的生产方式。对于问题（3）我们用求极值的方法确定易拉罐高h与底面半径r之间关系，进而根据体积求出h和r的值，再用类似于上述的方法求解。最后，本文对模型进行评价，指出了模型的科学性跟合理性。 关键词：最大生产量 盈利 形状与尺寸 问题重述易拉罐生产企业采用一套柔性制造系统生产一种容量为255毫升的易拉罐，这种易拉罐是用镀锡板冲压制成的。易拉罐为圆柱，罐高13cm，上盖和下底直径为5cm。加工原料为50cm×60cm的镀锡板。（1）200张镀锡板最多可以生产多少只易拉罐？怎样安排生产？（2）现在可以每一张1元的市场价购买最多2万张镀锡板，每种不同的加工模式需要付出100元生产准备费。每张镀锡板加工费0.1元，而加工余料可以1元/平方米的价格出售。每只易拉罐加工费0.02元，收益为0.2元。产量至少达到怎样的规模公司才可以盈利？怎样安排生产，可以使总利润达到最大？（3）如果允许改变易拉罐的形状，怎样可以进一步节省材料和提高利润？对于变形后的易拉罐回答（1）（2）中的问题。 二、问题分析 首先，需设计可行的下料模式，所谓下料模式是指按照需要在原料上安排下料的一种组合。其次，应当确定哪些下料模式是合理的，通常假设一个合理的下料模式的余料不能再做出我们所需要的罐身和底，盖。 通过建模研究易拉罐形状和尺寸的最优设计问题，实际问题中，易拉罐的形状是相对固定的，要研究的是最优尺寸。所谓节省材料提高利润就是在易拉罐容积一定的约束下，使得所用材料最省。 三、模型假设 （1）生产模式设计时只考虑简便合理，不考虑是否最充分利用问题。 （2）只考虑材料的节省，不考虑实际生活中可能遇到的其他因素。 四、符号定义 :第i种模式用的镀锡板张数 ：易拉罐个数 ：不配套的罐身个数 ：不配套的底，盖个数 ：罐身的高 ：底面圆半径 : 易拉罐的体积 ：易拉罐的表面积 ：总利润 ：0—1变量，时；时 模型的建立与求解 模型Ⅰ: 1.1问题分析 已知底，盖的直径为5cm，可得其面积为19.625，周长为15.7cm;已知罐身高为13cm,可得其面积为204.1。通过计算设计出如下三种下料模式： 表1 三种下料模式的特征 罐身个数 底盖个数 余料损失/cm2 模式1 12 10 354.55 模式2 9 40 378.1 模式3 0 120 785 1.2模型的建立与求解 问题（1） 决策目标：最多可生产的易拉罐个数 （1.1） 约束条件： （1.2） 可以等价以下两个线性不等式 （1.3） （1.4） 求解:模型（1.1）～（1.4）直接输入lingo求解得到：模式1使用122次，模式2使用78次，模式3不使用，可生产易拉罐2166个。 Global optimal solution found. Objective value: 2166.000 Extended solver steps: 0 Total solver iterations: 0 Variable Value Reduced Cost