Компоновка конструкции из ограниченного числа различных сборных элементов

Такая задача в проектной практике встречается довольно часто. Применительно к Байтовым покрытиям она решается, например, в таких ситуациях.

На вантовую сеть требуется уложить сборные, например металлические, панели. Если каждой ячейке сети будет соответствовать некоторая панель, количество последних будет равно числу ячеек с различной геометрией, и при этом зазоры (швы) между ними отсутствуют. В случае применения одного типоразмера панелей зазоры будут иметь различную величину. На практике противоречие между этими двумя крайними случаями разрешается путем назначения (на основании опыта и интуиции) такого количества типоразмеров панелей, чтобы зазоры в общем были минимальными.

Подобная задача возникает и при выборе типа вант, отличающихся длиной, решением узла примыкания к контуру и т. д. и удовлетворяющих условиям прочности. Естественно, что при этом также накладываются ограничения на количество типов, так как случай равенства количества типов и количества вант является тривиальным. Аналогичная задача возможна при компоновке опорного контура из сборных железобетонных элементов.

Рассмотрим формальный путь решения указанной задачи.

Пусть дано множество заранее запроектированных элементов и известно соответствие их местам возможных установок, т. е. правило взаимозаменяемости, которое можно выразить матрицей совместимости

где I = 1, 2, ..., п — различные элементы; / = 1, 2,.., т — места установки; а_и — 1, если элемент I совместим с местом /, в противном случае ац = 0.

Известны издержки Сц, связанные с установкой элемента / на место / (например, объем зазоров между панелями, расход материалов, стоимость и т. п.). Известно также допустимое число различных элементов в конструкции.

Необходимо определить неизвестные % = 1, если элемент I устанавливается на место /, и б_е = 1, если элемент I используется в конструкции (в противном случае соответственно х_г! = 0 и 6_г = 0) при минимальных суммарных издержках С. Иначе: найти

ттС = 2с„-л:,_/ (1У.47)

при ограничениях:

Выражение (1У.48) определяет, что на каждое место может быть установлен один элемент. Условие (1У.49) трактуется так: если на место / устанавливается элемент I, т. е. Хц = 1, то б_г = 1 и в условии (1У.50), ограничивающем число типоразмеров, появятся соответствующие отличные от нуля слагаемые.

Как видим, (1У.47)—(1У.50) является задачей линейного программирования с булевыми переменными.