重心求解恰當位置
水泵站選址問題,化作棋局上的博弈。以運籌學為刃劈開迷霧︰用重心法在管網經緯間尋找黃金分割點,將力學公式鍛造成解題密鑰。當計算結果撕開傳統布局的成本褶皺,總圖組第一次听見效益回響——這個被視作"不產糧"的技術孤島,竟在坐標重構中省出真金白銀。從管道到鐵路動脈,悟出工業布局的終極奧義︰每個基建坐標都是系統算法之眼,而工程師要做的,就是讓它們在拓撲學里睜開。
——————
在我進行總圖的繪制工作時,產生了一種深刻的感覺,感覺當前設計的水泵站的位置似乎並不理想,這讓我開始深入思考如何運用運籌學的方法,來求解出一個更加恰當的設計位置,以期達到優化整個系統的目的。
經過深入的分析和考慮,我認識到水泵站的最理想位置應當是這樣一個點︰它能夠使得泵站到各個供水點的距離最短,同時考慮到管道的長度和供水量,以達到成本最小化的目標。
換言之,供水點所構成的網絡的重心,實際上就是泵站的理想位置所在。
為了驗證我的直覺,我采用了實物模型重心法,來尋找重心,雖然這種方法的精確度有限,但它還是在一定程度上證明了我的感覺是正確的。
隨後,我開始探索數學計算的方法,從力學中交匯力系的平衡條件中獲得靈感,將問題抽象並歸納為一個數學模型︰設定供水需求點1,2,……,i,它們的坐標分別為(xi,yi),而供水函數則為泵站和供水需求點之間距離與需求量的乘積。目標是確定供水泵站的建站位置(x,y),使得總管線長度最短,總費用最低。<,每個供水點對應各自的坐標(xi,yi,)及供水量i,<等于1+2+……+i;
設水泵站的重心位置為(x,y),
則可以通過以下公式計算出重心的坐標︰<1+x22+……+xii),<1+y22+……+yii)。
……
盡管現在我們回顧過去,可能會覺得這樣的思路和計算方法顯得簡單粗略,概念上也不完備精準,但在那個時間節點,這個思路確實提供了一個具有參考價值的解決方案。
實際上,我真正系統地學習運籌學,是在20年後的1984年到1985年期間,那時我有幸在同濟大學參加了由建設部舉辦的總工程師知識更新學習班,並且在學習班中開設了《運籌學》這門課程。
如果用後來學到的知識,目標是"總管線長度最短",這對應著最小化 Σ(idi) ,其中 di = ˇ(xxi)2+(yyi)2歐氏距離)<i xi) 實際上是在求解 "最小化加權平方距離之和" Σ(i(xxi)2) 的解,這是典型的質心公式。
並且上面的解法還存在數學原理沖突︰<i(xxi+yyi)) → 需要用線性規劃方法。<i((xxi)2+(yyi)2)) → 質心公式有效。<iˇ((xxi)2+(yyi)2)) → 屬于np難的eber問題……
若堅持使用上面公式,還需重新定義目標為"最小化供水系統的能量損耗"假設損耗與流量x距離平方成正比)。
上面公式本質上是力學系統中尋找質心的過程,其物理意義是將供水系統抽象為各需求點施加的"引力"與水量成正比)作用下的平衡位置。
這與實際管網水力計算中的水頭損失模型存在本質區別。
……
當然這都是在之後的事情了。
……
我向我的組長詳細闡述了我的想法,組長在仔細分析了工藝流程的每一個環節、設備配置的細節、總圖空間布局的合理性以及對未來二期、三期發展的深入和預估等眾多方面因素之後,經過深思熟慮,最終采納了我的建議。
緊接著,他組織了來自不同專業領域的工程師和專家們,進行了一次深入的研究討論和嚴謹的論證。在討論過程中,工程師和專家們紛紛表示,這些原本是我們都應該考慮到的問題,怎麼之前就沒有想到呢?經過一番熱烈的討論和評估,他們最終決定對水泵站的位置進行調整,以更好地適應新的規劃要求,確保整個項目的順利進行和長遠發展。
調整後的水泵站位置在概預算組進行計算後,發現節約了大量的投資。由于總圖組通常被認為是不直接產生效益或難以計算效益的單位,概預算組傳來的消息無疑給總圖組帶來了極大的興奮。在總圖組的會議上,組長特別表揚了我。
這種思路的延伸和擴展,不僅適用于水泵站的位置調整,還可以廣泛應用于運輸棧橋、轉運站、道路布置、鐵路規劃以及各種管道的布局中。這為我在後來的施工方案和施工組織設計中運用運籌學奠定了堅實的基礎。
喜歡196307出道馬鞍山cjz請大家收藏︰()196307出道馬鞍山cjz書更新速度全網最快。
