变压器铁芯掺片优化计算原型系统

内部版本 1.0
优化计算系统 Demo
目前只做演示,无实际应用
目标规格约束设置
供应商基础参数 (模拟)
供应商 预期损耗率 溢价系数
{{ sup.name }} {{ (sup.lossRate * 100).toFixed(1) }}% {{ sup.priceMarkup.toFixed(2) }}
最优采购建议推算结果
主级配比 (占重 {{target.ratioL1*100}}%)
{{ bestStrategy.l1.supplier.name }} / {{ bestStrategy.l1.material.name }}
次级配比 (占重 {{100 - target.ratioL1*100}}%)
{{ bestStrategy.l2.supplier.name }} / {{ bestStrategy.l2.material.name }}
推算单台净利润
¥ {{ Math.round(bestStrategy.profit).toLocaleString() }}
警告:无可行方案
当前参数下,所有排布方案均超出最高空载损耗限制 ({{target.maxLoss}} W)。
全排列推演明细 共有 {{ allStrategies.length }} 种组合,展示前 50 条
序号 状态 主级策略 次级策略 总损耗(W) 总成本(元) 单台利润(元)
{{ idx + 1 }} 最优 合规 超标 {{ strat.l1.supplier.name }} ({{ strat.l1.material.name }}) {{ strat.l2.supplier.name }} ({{ strat.l2.material.name }}) {{ strat.totalLoss.toFixed(1) }} {{ Math.round(strat.totalCost) }} {{ Math.round(strat.profit) }}

底层算法逻辑(demo演示版本)

变压器铁芯掺片优化算法原理

1. 背景与核心问题

在变压器铁芯采购决策中,不同供应商的原材料加工精度会导致裁剪报废率(即损耗率)存在差异。仅对比名义单价无法反映真实的材料成本。

为满足变压器的空载损耗 (No-load Loss) 限制,通常在不同层级掺混使用不同牌号的硅钢片(掺片)。本模型旨在约束条件下寻找一组全局最优的“供应商-材质”组合,实现净利润最大化。

2. 变量定义

变量名说明
$W_{total}$成品总重量 (kg)
$L_{max}$允许的最高空载损耗红线 (W)
$P_{sell}$单台整机售价 (元)
$\alpha_j$第 $j$ 级铁芯重量占比
$r_i$供应商 $i$ 的裁剪损耗率
$C_{base,k}$材质 $k$ 的基准单价
$\mu_k$材质 $k$ 的物理单位损耗 (W/kg)

3. 成本重估模型

对于重量为 $W_j = W_{total} \times \alpha_j$ 的层级,若选择供应商 $i$ 的材质 $k$:

实际需采购毛料重量:

$$W_{req}(j, i) = \frac{W_j}{1 - r_i}$$

单级实际材料成本:

$$Cost(j, i, k) = \frac{W_{total} \times \alpha_j \times C_{base,k}}{1 - r_i}$$

4. 优化目标函数

对于分为主次两级的结构,序列 $X = \{(S^{(1)}, M^{(1)}), (S^{(2)}, M^{(2)})\}$ 必须满足空载损耗约束:

$$\sum_{j=1}^{2} W_j \times \mu^{(j)} \le L_{max}$$

在满足条件的前提下,目标是寻找组合使利润最大化:

$$\max \ Profit(X) = P_{sell} - \sum_{j=1}^{2} Cost(j, S^{(j)}, M^{(j)})$$

注:系统底层采用笛卡尔积全排列遍历策略配合规则剪枝得出绝对最优解。