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2024年全国大学生数学建模竞赛B题生产过程中的决策问题分析

时间:2024-09-17 17:22:51浏览次数:10  
标签:次品 抽样 检测 决策 建模 2024 成品 决策问题 零配件

目录

引言

问题 1:抽样检测方案设计

问题 2:生产过程中的决策

决策阶段划分

决策方案

结果

问题 3:多道工序和零配件的决策

生产流程

决策过程

问题 4:基于抽样检测的重新决策

动态调整次品率

结论


引言

在2024年全国大学生数学建模竞赛B题中,企业需要对生产中的各个环节进行决策,以最小化总成本并最大化收益。该问题涉及零配件的采购和检测、成品的装配与检测、以及对不合格成品的处理和再利用。本文将对问题1至问题4进行详细分析,并基于不同的场景给出具体的解决方案。

问题 1:抽样检测方案设计

问题描述
企业需要从供应商处采购零配件,并根据零配件的次品率决定是否接受该批货物。假设标称次品率为10%,要求在95%的信度下拒收超标的次品率,在90%的信度下接受符合标准的次品率。

解题思路
为解决该问题,我们采用了序贯检验方法。与传统的固定样本量检测不同,序贯检验可以在每次抽样后计算是否达到检验停止条件。若满足信度要求,则立即做出接受或拒绝的决策,从而减少不必要的检测次数。

模型设计

  1. 假设检验

  • 原假设H0​:次品率 P\leq 0.1
  • 备择假设H1​:次品率P\geq 0.1
  1. 计算检测次数
    利用序贯检验的思想,检测次数与样本的实际结果动态相关。根据不同的抽样结果,可以提前终止检验,节约检测成本。

  2. 具体方案

    • 在95%的信度下,如果次品率超标,则拒收;
    • 在90%的信度下,如果次品率不超标,则接收。

该模型可以通过逐次更新检测的置信区间来做出判断,直至达到预定的信度为止。相较于传统的抽样检验,该方法在样本量较小时即可作出决定,从而节省成本。

问题 2:生产过程中的决策

问题描述
在生产过程中,企业需要对零配件和成品进行多阶段决策,包括是否检测、是否装配、不合格品是否拆解以及市场流转的处理方式。题目给出了6种不同的生产情况,需要为每种情况提供最优的决策方案。

解题思路
针对问题2,我们建立了动态规划模型,以最小化生产和检测成本为目标,同时考虑不合格品的处理成本和市场调换损失。

决策阶段划分

  1. 阶段1:零配件采购和检测决策

    • 对零配件1和零配件2进行检测,剔除不合格零配件,或直接进入装配环节。
  2. 阶段2:成品装配和检测决策

    • 检测成品,只有合格成品进入市场。不检测则直接进入市场,可能产生调换损失。
  3. 阶段3:不合格成品拆解与再利用

    • 是否对不合格成品进行拆解,拆解后零配件可重新进入装配过程,但需要支付拆解费用。

决策方案

以情况1为例,输入参数如下

  • 零配件1次品率:10%
  • 零配件2次品率:10%
  • 成品次品率:10%
  • 各种费用:采购单价、检测成本、装配成本、市场售价、拆解费用等。

通过动态规划的递归算法,从最后阶段(拆解决策)开始计算每种决策下的总成本,逐步推导到最优决策路径​(T16:2024CUMCMB题 第1-4问成品…)。

结果

基于不同的次品率、成本和售价,可以计算出每个阶段的最优决策。通过这种方式,企业可以在确保质量的前提下,降低成本并最大化收益。

问题 3:多道工序和零配件的决策

问题描述
已知多道工序和多个零配件的次品率,企业需要对生产过程中的决策进行优化。题目给出了两道工序和8个零配件的情况,需要通过数学模型给出具体的生产决策方案。

解题思路
我们使用类似于问题2的动态规划思路,将问题扩展到多道工序和多个零配件的场景。

生产流程

  1. 第一道工序:将零配件1到8组装成半成品。
  2. 第二道工序:将半成品组装成成品。

在每个工序中,企业可以选择是否对半成品进行检测,并决定是否拆解不合格半成品或成品。

决策过程

为了评估不同检测和拆解策略的经济性,模型需要考虑每道工序的次品率和相关成本。我们通过状态转移方程描述各阶段的最优策略​

  • 对于半成品阶段,次品率受到前一阶段检测决策的影响;
  • 对于成品阶段,次品率受到半成品的检测决策影响。

通过计算不同策略下的总成本,确定最优的生产和检测路径。

问题 4:基于抽样检测的重新决策

问题描述
假设问题2和问题3中的次品率是通过抽样检测得到的,企业需要重新评估生产过程中的决策。

解题思路
在此问题中,我们需要将抽样检测方法与动态规划模型结合。次品率不再是确定值,而是基于抽样结果的估计值。

动态调整次品率

  1. 零配件次品率:通过抽样检测估计得到,并根据检测结果动态更新。
  2. 半成品和成品的次品率:通过前一阶段的检测决策和抽样结果进行动态调整。

这种方法不仅能够减少检测成本,还可以根据实时的检测结果调整生产策略,确保生产过程的灵活性。

结论

通过以上问题的逐步分析和模型构建,本文为B题提供了一个完整的解题思路。无论是在抽样检测的优化,还是多阶段决策的动态规划中,核心思想都是在降低检测成本的前提下,提高产品质量并最大化收益。动态规划与抽样检测的结合为企业提供了一种高效的生产管理方法,在不同的生产条件下均能找到最优解。

标签:次品,抽样,检测,决策,建模,2024,成品,决策问题,零配件
From: https://blog.csdn.net/weidl001/article/details/142303290

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