2018数模国赛B题（1）完整实现代码

                              问题B    智能RGV的动态调度策略

图1是一个智能加工系统的示意图，由8台计算机数控机床（Computer Number Controller，CNC）、1辆轨道式自动引导车（Rail Guide Vehicle，RGV）、1条RGV直线轨道、1条上料传送带、1条下料传送带等附属设备组成。RGV是一种无人驾驶、能在固定轨道上自由运行的智能车。它根据指令能自动控制移动方向和距离，并自带一个机械手臂、两只机械手爪和物料清洗槽，能够完成上下料及清洗物料等作业任务（参见附件1）。

                                                                   图1：智能加工系统示意图

 

针对下面的三种具体情况：

（1）一道工序的物料加工作业情况，每台CNC安装同样的刀具，物料可以在任一台CNC上加工完成；

（2）两道工序的物料加工作业情况，每个物料的第一和第二道工序分别由两台不同的CNC依次加工完成；

（3）CNC在加工过程中可能发生故障（据统计：故障的发生概率约为1%）的情况，每次故障排除（人工处理，未完成的物料报废）时间介于10~20分钟之间，故障排除后即刻加入作业序列。要求分别考虑一道工序和两道工序的物料加工作业情况。

请你们团队完成下列两项任务：

任务1：对一般问题进行研究，给出RGV动态调度模型和相应的求解算法；

任务2：利用表1中系统作业参数的3组数据分别检验模型的实用性和算法的有效性，给出RGV的调度策略和系统的作业效率，并将具体的结果分别填入附件2的EXCEL表中。

                                    表1：智能加工系统作业参数的3组数据表                                时间单位：秒

系统作业参数	第1组	第2组	第3组
RGV移动1个单位所需时间	20	23	18
RGV移动2个单位所需时间	33	41	32
RGV移动3个单位所需时间	46	59	46
CNC加工完成一个一道工序的物料所需时间	560	580	545
CNC加工完成一个两道工序物料的第一道工序所需时间	400	280	455
CNC加工完成一个两道工序物料的第二道工序所需时间	378	500	182
RGV为CNC1#，3#，5#，7#一次上下料所需时间	28	30	27
RGV为CNC2#，4#，6#，8#一次上下料所需时间	31	35	32
RGV完成一个物料的清洗作业所需时间	25	30	25

注：每班次连续作业8小时。

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运行平台：VS2017

本程序全部采用C++编写，正确运行程序请在VS平台新建一个Windows控制台应用程序，附录代码用“/**/”分割，存储成不同类型文件。

 

①第一种情况（无故障）：

/*---------------------------------------stdafx.h----------------------------------*/
#pragma once
#include "targetver.h"
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include   
/*--------------------------------------targetver.h--------------------------------*/
#pragma once
#include 
/*-----------------------------------------CNC.h-----------------------------------*/
#pragma once
class CNC
{
private:
	int number;   //CNC编号
	int position; //CNC位置
	int count;    //CNC剩余工作时间
	int n;        //加工物序列号
public:
	CNC(int num, int pos);
	void countdown(int tem);
	friend class RGV;
};
/*----------------------------------------CNC.cpp----------------------------------*/
#include "stdafx.h"
#include "CNC.h"
using namespace std;
CNC::CNC( int num, int pos)
{
	number = (num > 0) ? num : ERROR;
	position = (pos >= 0) ? pos : ERROR;
	count = 0;
	n = 0;
}
void CNC::countdown(int temp)
{
	if (count > temp) {
		count -= temp;
	}
	else {
		count = 0;}
}
/*--------------------------------------RVG.h--------------------------------------*/
#pragma once
#include "CNC.h"
class RGV
{
private:
	int position; //rgv当前位置
	int now_cnc;   //当前目标
	int rgv_flag;  //rgv_flag,1有熟料,0无

public:
	int time; //总用时
	int sum; //加工熟料总数
	RGV();
	void Init(CNC *p); //第一轮初始化
	int posCalculate(int pos1, int pos2); //计算RGV移动时间
	void move(CNC *p); //RGV移动
	void load(CNC *p); //RGV上下料
	void clean(CNC *p);//RGV清洗
	void wait(CNC *p);//RGV等待
};
/*--------------------------------------RVG.cpp------------------------------------*/
#include "stdafx.h"
#include "RGV.h"
#define STEP1 20
#define STEP2 33
#define STEP3 46
#define CNC_WORKTIME 560
#define CNC1 28
#define CNC0 31
#define CLEAN 25
#define CNCNUMBER 8
using namespace std;
int n = 0;     //加工物序列号
RGV::RGV() 
{
	position = 0;
	now_cnc = 1;
	rgv_flag = 0;
	time = 0;
	sum = 0;
}
void RGV::Init(CNC *p)
{
	CNC* ptr = p;
	for (int i = 0; i < CNCNUMBER; i++, now_cnc++) {
		int temp = posCalculate(position, (p + now_cnc - 1)->position);
		if (temp) {
			time += temp;
			CNC*ptr1 = p;
			for (int i = 0; i < CNCNUMBER; i++, ptr1++) {
				ptr1->countdown(temp);
			}
		}
		load(p);
		position = (p + now_cnc - 1)->position;
	}
}
int RGV::posCalculate(int pos1, int pos2)//RGV移动时间计算
{
	switch (abs(pos1 - pos2))
	{
	case 3: return STEP3; 
	case 2: return STEP2; 
	case 1: return STEP1; 
	case 0: return 0; 
	default: return ERROR;
	}
}

void RGV::move(CNC *p)//RGV移动
{
	CNC* ptr = p;
	int time1 = 10000;//最少时间
	int time2 = 0;    //当前时间
	int next_cnc = 1; //最优解
	for (int i = 0; i < CNCNUMBER; i++, ptr++)
	{
		int postime = posCalculate(position, ptr->position);
		time2 = ptr->count + postime;//CNC工作剩余时间 + RGV移动到当前位置时间
		if (time1 > time2) {
			time1 = time2;
			next_cnc = ptr->number;
		}
		else continue;
	}

	if (now_cnc != next_cnc) {//当前对象不是最优对象，移动
		int temp = posCalculate(position, (p + next_cnc - 1)->position);
		if (temp) {
			time += temp;
			CNC*ptr1 = p;
			for (int i = 0; i < CNCNUMBER; i++, ptr1++) //所有CNC剩余时间 - rgv移动时间
			{
				ptr1->countdown(temp);
			}
		}
		position = (p + next_cnc - 1)->position;
		now_cnc = next_cnc;
	}
	//cout << "position" << position << '\t' << "now_cnc" << now_cnc << endl;  //test
	wait(p);
}
void RGV::load(CNC *p)//RGV上下料
{
	CNC* ptr = p + now_cnc - 1; //此处数组下标和CNC编号要注意！
	int temp = 0;

	cout << time << '\t' << '\t' << ptr->n << '\t' << '\t' << ++n << '\t' << now_cnc << endl;
	if ((ptr->number % 2) == 1) {
		temp = CNC1;
	}
	else {
		temp = CNC0;
	}
	time += temp;
	CNC*ptr1 = p;
	for (int i = 0; i < CNCNUMBER; i++, ptr1++) //所有CNC剩余时间 - rgv移动时间
	{
		ptr1->countdown(temp);
	}
	ptr->n = n;
	ptr->count = CNC_WORKTIME;
	rgv_flag = 1;
}
void RGV::clean(CNC* p)//RGV清洗
{
	sum++;
	int temp = CLEAN;
	time += temp;
	CNC*ptr1 = p;
	for (int i = 0; i < CNCNUMBER; i++, ptr1++) //所有CNC剩余时间 - rgv移动时间
	{
		ptr1->countdown(temp);
	}
}
void RGV::wait(CNC* p)
{
	CNC* ptr = p + now_cnc - 1;
	if (ptr->count) {
		int temp = ptr->count;
		time += temp;
		CNC*ptr1 = p;
		for (int i = 0; i < CNCNUMBER; i++, ptr1++) //所有CNC剩余时间 - rgv移动时间
		{
			ptr1->countdown(temp);
		}
		ptr->count = 0;
	}
	else return;
}
/*--------------------------main.cpp----------------------------------*/
#include "stdafx.h"
#include "RGV.h"
#include "CNC.h"

#define CNCNUMBER 8
#define TIME 28800
using namespace std;
int main()
{
	RGV rgv;
	CNC cnc[CNCNUMBER] = {
		CNC(1,0), CNC(2,0), CNC(3,1), CNC(4,1),
		CNC(5,2), CNC(6,2), CNC(7,3), CNC(8,3) };
	CNC *pCNC = cnc;

	cout <<"时间" << '\t' << "下料开始" << '\t' << "上料开始" << '\t' << "CNC#" << endl;
	
	/*第一轮
	仅需考虑RGV“移动”和“上下料”动作*/
	rgv.Init(pCNC);
	
	/*第(n+1)轮
	RGV循环“移动”，“上下料”和“清洗”动作*/
	while (rgv.time <= TIME) 
	{
		rgv.move(pCNC);
		rgv.load(pCNC);
		rgv.clean(pCNC);
	}
	cout << "生成熟料总数：" << rgv.sum << endl;
	system("pause");
	return 0;
}