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一个实际装箱问题

已有 3460 次阅读 2016-1-14 22:24 |系统分类:科普集锦

车间中,给定长宽高分别为23英尺,23/2英尺,23/2英尺的箱子,如何最优化地把这些箱子摆放在一个46英尺x46英尺的正方形底座上(层数以箱子的承受压力的能力为准)?

据观察,下面的摆放方式没有一个是最优化的:

......

故此,给出下面简单算法:

第一步: 摆放2个箱子在46英尺x46英尺的正方形底座的一个边缘(记作B1),箱子的长边占据B1。-[如下图所示]
第二步: 各摆放1个箱子在B1的相邻的边缘(记作B2和B3),各个箱子的长边占据B2和/或B3。-[如下图所示]
第三步: 摆放2个箱子在底座剩下的边缘(记作B4),箱子的长边占据B4。-[如下图所示]
第四步: 现在底座的中心出现了一个23英尺x23英尺x23英尺的正立方体。放2个箱子进去,注意各个箱子的长边平行于B1和/或B4。这样,我们完成了第一层的最优摆放。-[如下图所示]
第五步: 根据您自己的实际需求或者限制,来决定出最高要摆放几层。一旦层数决定出来后,我们重复下面的第六步来完成内部23英尺x23英尺正方形底座上面的摆放。-[如下图所示]
第六步: 在第偶数层次上,摆放2个箱子,箱子的长边平行于B2和/或B3;在第奇数层次上,摆放2个箱子,箱子的长边平行于B1和/或B4。-[如下图所示]
第七步: 下面把箱子摆放在23英尺x23英尺x(23x层数)英尺的长方体的外面: 重复下面的第八步第九步,直到达到最高的层数。
第八步: 在第偶数层次上: 在B1和B4边的中央,各放1个箱子使长边平行于B1和/或B4;然后,在B2和B3边,各放2个箱子使长边平行于B2和/或B3。
第九步: 在第奇数层次上: 在B2和B3边的中央,各放1个箱子使长边平行于B2和/或B3;然后,在B1和B4边,各放2个箱子使长边平行于B1和/或B4。


如果把一个一个的箱子看成晶体的晶格,可以按照上面的算法优化成一块晶体,正好医学化学杂志邀请在本月1期发表一篇稿子,故此把上面的想法写成了一页短文送给了该杂志出版:

http://www.omicsonline.org/open-access/packing-rectangularbox-cells-optimally-for-the-crystal-structure-2161-0444-1000320.pdf  

上面的数学建模,我们仅仅定义了一个数学符号B(with 1, 2, 3, 4四个下标),欢迎大家引入/定义更多数学符号及其公式,建立完美的数学模型,形成完美的自动控制程序,让机器人去执行程序。



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