include "globals.mzn"; int : n_intervals; int : n_operations; int : n_locations; int : n_moving_obj; array [1..n_operations, 0..(n_intervals + 1)] of var bool : op_status; array [1..n_operations, 0..(n_intervals + 1)] of var bool : op_start; array [1..n_moving_obj, 1..n_operations] of bool : moving_op_of_obj; % Определение current_moving_operation. % Текущая операция операция перемещения, в которой задействован данный объект. array [1..n_moving_obj, 0..(n_intervals + 1)] of var 0..n_operations : current_moving_operation; % Крайние значения. constraint forall (obj in 1..n_moving_obj, t in {0, n_intervals + 1}) ( current_moving_operation[obj, t] = 0 ); % Текущая операция лежит в множестве тех, которые затрагивают данный объект. constraint forall (obj in 1..n_moving_obj, t in 1..n_intervals) ( (current_moving_operation[obj, t] != 0) -> moving_op_of_obj[obj, current_moving_operation[obj, t]] ); % Если операция, затрагивающая данный объект в качестве главного, выполняется - то именно она текущая операция перемещения для этого объекта. constraint forall (op in 1..n_operations, t in 1..n_intervals where is_moving_operation[op]) ( op_status[op, t] -> (current_moving_operation[main_obj_of_operation[op], t] = op) ); % Связь current_moving_operation c op_status. constraint forall (obj in 1..n_moving_obj, t in 1..n_intervals) ( (current_moving_operation[obj, t] != 0) -> (op_status[current_moving_operation[obj, t], t]) ); % Ограничение на количество пришвартованных кораблей. % Счётчик объектов в локации (только в чётных - в состоянии пришвартованности). array [1..n_locations, 0..(n_intervals + 1)] of var int : obj_in_loc_counter; array [1..n_locations] of 1..n_locations : twin_location = [i - 1 + (i mod 2) * 2 | i in 1..n_locations]; % Операции грузообработки, проводимые без пришвартовки на этой локации. array [1..n_locations] of set of 1..n_operations : related_unmoored_cargo_op; % Определение obj_in_loc_counter. constraint forall (loc in 1..n_locations, t in 0..n_intervals where (loc mod 2) = 0) ( obj_in_loc_counter[loc, t] = (sum (obj in 1..n_moving_obj) (m_obj_loc[obj, t + 1] = loc)) % Швартовка и нахождение у причала. + (sum (op in related_unmoored_cargo_op[twin_location[loc]]) (op_status[op, t])) % Погрузка без швартовки. % + (sum (op in 1..n_operations where ((not is_moving_operation[op]) /\ (main_obj_start_loc[op] = twin_location[loc]))) % Погрузка без швартовки. % (op_status[op, t]) % ) % TODO узнать, почему медленнее варианта выше. + (sum (op in 1..n_operations where (is_mooring_op[op] /\ (main_obj_start_loc[op] = loc))) % Отшвартовка. (op_status[op, t]) ) ); % Само ограничение. constraint forall (loc in 1..n_locations, t in 0..(n_intervals + 1) where (loc mod 2) = 0) ( obj_in_loc_counter[loc, t] <= 1 ); % Определение is_m_obj_in_movement_before_start. % Находится ли объект в движении перед началом интервала. array [1..n_moving_obj, 0..(n_intervals + 1)] of var bool : is_m_obj_in_movement_before_start; % В начале никто не движется. constraint forall (obj in 1..n_moving_obj) (not is_m_obj_in_movement_before_start[obj, 0]); % Перед первым интервалом все тоже стоят на месте. constraint forall (obj in 1..n_moving_obj) (not is_m_obj_in_movement_before_start[obj, 1]); % Если в предыдущем интервале объект не движется - то в начале этого он не движется, иначе он движется если предыдущая операция не закончилась. constraint forall (obj in 1..n_moving_obj, t in 1..(n_intervals + 1)) ( (current_moving_operation[obj, t - 1] = 0) -> is_m_obj_in_movement_before_start[obj, t] = false ); constraint forall (obj in 1..n_moving_obj, t in 1..(n_intervals + 1)) ( (current_moving_operation[obj, t - 1] != 0) -> is_m_obj_in_movement_before_start[obj, t] = (current_moving_operation[obj, t - 1] == current_moving_operation[obj, t]) ); array [1..n_operations] of 1..n_locations : operations_destination; % Локация в которой окажется объект после завершения операции. % Определение m_obj_loc. % Местоположение объекта или пункт назначения (если объект движется) перед началом определённого интервала. array [1..n_moving_obj, 0..(n_intervals + 1)] of var 1..n_locations : m_obj_loc; % Главный объект (субъект) операции. array [0..n_operations] of 1..n_moving_obj : main_obj_of_operation; % Является ли операция швартовкой/отшвартовкой. array [0..n_operations] of bool : is_mooring_op; % За фиктивный нулевой интервал объект не успевает ничего сделать с начальным положением. constraint forall (obj in 1..n_moving_obj) ( m_obj_loc[obj, 1] = m_obj_loc[obj, 0] ); % Направление движения/местоположение объекта может измениться только если перед этим началась операция перемещения, и он не вспомогательный при операции швартовки. constraint forall (obj in 1..n_moving_obj, t in 2..(n_intervals + 1)) ( ((current_moving_operation[obj, t - 1] != current_moving_operation[obj, t - 2]) /\ (current_moving_operation[obj, t - 1] != 0) /\ ((obj = main_obj_of_operation[current_moving_operation[obj, t - 1]]) \/ (not is_mooring_op[current_moving_operation[obj, t - 1]]) ) ) -> (m_obj_loc[obj, t] = operations_destination[current_moving_operation[obj, t - 1]]) ); constraint forall (obj in 1..n_moving_obj, t in 2..(n_intervals + 1)) ( ((current_moving_operation[obj, t - 1] = current_moving_operation[obj, t - 2]) \/ (current_moving_operation[obj, t - 1] = 0) \/ ((obj != main_obj_of_operation[current_moving_operation[obj, t - 1]]) /\ ( is_mooring_op[current_moving_operation[obj, t - 1]]) ) ) -> (m_obj_loc[obj, t] = m_obj_loc[obj, t - 1]) ); % Начальное состояние. array [1..n_moving_obj] of 0..n_locations : initial_m_obj_loc; constraint forall (i in 1..n_moving_obj) (m_obj_loc[i, 0] = initial_m_obj_loc[i]); % Конечное состояние. array [1..n_moving_obj] of 0..n_locations : final_m_obj_loc; constraint forall (i in 1..n_moving_obj) ( (final_m_obj_loc[i] != 0) -> (m_obj_loc[i, n_intervals + 1] = final_m_obj_loc[i]) ); % Определение op_status, op_start. constraint forall (i in 1..n_operations, j in {0, n_intervals + 1}) (op_status[i, j] == 0); % Краевые значения. constraint forall (op in 1..n_operations, j in {0, n_intervals + 1}) (op_start[op, j] = false); constraint forall (i in 1..n_operations, j in 1..(n_intervals + 1)) (op_start[i, j] = (op_status[i, j] /\ not op_status[i, j - 1])); % Связь ресурсов с операцией и основным объектом. % Операции, которые могут задействовать данный объект как ресурс. array [1..n_moving_obj] of set of 1..n_operations : operations_that_used_obj_as_resource; % Является ли данная операция операцией перемещения. array [0..n_operations] of bool : is_moving_operation; % Операция, в которой участвует данный объект как ресурс. array [1..n_moving_obj, 0..(n_intervals + 1)] of var 0..n_operations : participation_as_resource; % Граничные значения. constraint forall (obj in 1..n_moving_obj) (participation_as_resource[obj, 0] = 0); constraint forall (obj in 1..n_moving_obj) (participation_as_resource[obj, n_intervals + 1] = 0); % Только те операции, которые затрагивают данный объект. constraint forall (obj in 1..n_moving_obj, t in 1..n_intervals) ( (participation_as_resource[obj, t] != 0) -> participation_as_resource[obj, t] in operations_that_used_obj_as_resource[obj] ); % Связь с текущими операциями перемещения. % Если объект задействован в операции перемещения, которая использует его как ресурс, % то participation_as_resource должен указывать на эту операцию. constraint forall (obj in 1..n_moving_obj, t in 1..n_intervals) ( (current_moving_operation[obj, t] in operations_that_used_obj_as_resource[obj]) -> (participation_as_resource[obj, t] = current_moving_operation[obj, t]) ); % Если объект участвует как ресурс в операции перемещения, то это согласованно с current_moving_operation. constraint forall (obj in 1..n_moving_obj, t in 1..n_intervals) ( ((participation_as_resource[obj, t] != 0) /\ (is_moving_operation[participation_as_resource[obj, t]]) ) -> (participation_as_resource[obj, t] = current_moving_operation[obj, t]) ); % { Объект участвует где-то в качестве ресурса - соответствующая операция обязана быть активной. } constraint forall (obj in 1..n_moving_obj, t in 1..n_intervals) ( (participation_as_resource[obj, t] != 0) -> op_status[participation_as_resource[obj, t], t] ); % От начала операции и до конца её ресурсы не могут измениться (в том числе и для погрузки). constraint forall (obj in 1..n_moving_obj, t in 1..(n_intervals - 1)) ( ((participation_as_resource[obj, t] != 0) /\ (op_status[participation_as_resource[obj, t], t + 1]) ) -> (participation_as_resource[obj, t + 1] = participation_as_resource[obj, t]) ); int : n_resources_types; % Количество различных типов ресурсов. array [1..n_resources_types] of set of 1..n_moving_obj : objects_of_type; % Все объекты конкретного типа. int : n_resources_counters; % Количество счётчиков ресурсов. % Счётчик ресурсов. array [1..n_resources_counters , 1..n_intervals] of var int : resources_counter; array [1..n_resources_counters] of 1..n_resources_types : counter_type; % Типы ресурсов, за которыми следят счётчики. array [1..n_resources_counters] of 1..n_operations : operation_of_counter; % Операция, которой принадлежит данный счётчик. array [1..n_resources_counters] of int : required_counter_values; % Необходимые значения на счётчиках ресурсов для выполнения операции. array [1..n_operations] of set of 1..n_resources_counters : counters_of_operation; % Счётчики, которые относятся к данной операции. % Участие всех необходимых ресурсов в операции. constraint forall (t in 1..n_intervals, op in 1..n_operations, counter in counters_of_operation[op]) ( op_status[op, t] -> (resources_counter[counter, t] = required_counter_values[counter]) ); % Определение resources_counter. constraint forall (counter in 1..n_resources_counters, t in 1..n_intervals) ( resources_counter[counter, t] = sum (obj in objects_of_type[counter_type[counter]]) ( participation_as_resource[obj, t] = operation_of_counter[counter] ) ); % Участие объекта в операциях грузообработки. array [1..n_moving_obj, 1..n_intervals] of var bool : is_involved_in_cargo_op; array [1..n_moving_obj] of set of 1..n_operations : related_cargo_op_using_obj_as_main; % TODO узнать про where % Определение is_involved_in_cargo_op. constraint forall (obj in 1..n_moving_obj, t in 1..n_intervals) ( is_involved_in_cargo_op[obj, t] = % (exists (op in 1..n_operations where (not is_moving_operation[op]) /\ (main_obj_of_operation[op] = obj)) ( (exists (op in related_cargo_op_using_obj_as_main[obj]) ( op_status[op, t] )) \/ ((participation_as_resource[obj, t] != 0) /\ (not is_moving_operation[participation_as_resource[obj, t]])) ); % Операции перемещения исключают операции грузообработки и наоборот. constraint forall (obj in 1..n_moving_obj, t in 1..n_intervals) ( is_involved_in_cargo_op[obj, t] -> (current_moving_operation[obj, t] = 0) ); % Наличие всех объектов на месте во время начала операции перемещения + готовность к началу. % Требуемое положение конкретных типов объектов в момент начала операций. array [1..n_resources_counters] of 1..n_locations : operations_resources_start_loc; % Требуемое положение главного объекта в момент начала операций. array [1..n_operations] of 1..n_locations : main_obj_start_loc; % Наличие и готовность всех ресурсов. constraint forall ( op in 1..n_operations, t in 1..n_intervals, counter in counters_of_operation[op], obj in objects_of_type[counter_type[counter]]) ( ((participation_as_resource[obj, t] = op) /\ (op_start[op, t]) ) -> ((m_obj_loc[obj, t] == operations_resources_start_loc[counter]) /\ (not is_m_obj_in_movement_before_start[obj, t]) /\ ((not is_moving_operation[op]) -> (current_moving_operation[obj, t] = 0)) ) ); /* TODO узнать, как ((not is_moving_operation[op]) -> (current_moving_operation[obj, t] = 0)) влияет на производительность - по идее это не нужно, но на v2-60 без неё гораздо лучше чем с ней. */ % Наличие главных объектов (субъектов) на месте. constraint forall (op in 1..n_operations, t in 1..n_intervals, obj = main_obj_of_operation[op]) ( op_start[op, t] -> ((m_obj_loc[obj, t] == main_obj_start_loc[op]) /\ (not is_m_obj_in_movement_before_start[obj, t]) ) ); % Непрерывность перемещения и швартовки. array [1..n_operations] of int : operations_duration; array [1..n_operations] of bool : is_continuous_operation; constraint forall (i in 1..n_operations, len = operations_duration[i] where is_continuous_operation[i]) ( (forall (j in 1..(n_intervals - len + 1)) ( (op_start[i, j] == 1) -> ( (forall (k in 1..(len - 1)) (op_status[i, j + k])) /\ (not op_status[i, j + len]) ) )) /\ (forall (j in (n_intervals - len + 2)..(n_intervals + 1)) (op_start[i, j] == false)) ); % Конфликтующие операции. array [1..n_operations] of set of 1..n_operations : conflicting_operations; constraint forall (op in 1..n_operations, t in 0..(n_intervals + 1), conf_op in conflicting_operations[op]) ( op_status[op, t] -> not op_status[conf_op, t] ); % Окна непогоды. array [1..n_operations, 1..n_intervals] of bool : bad_weather; constraint forall (op in 1..n_operations, t in 1..n_intervals) ( bad_weather[op, t] -> (op_status[op, t] = false) ); % Грузообработка. int : n_cargo_types; int : n_obj_with_storage; array [1..n_obj_with_storage, 0..(n_intervals + 1), 1..n_cargo_types] of var int : storage_used_volume; % Первые n_moving_obj соответствуют наполненности соответствующих движущихся объектов. % Ограничения на вместимость. array [1..n_obj_with_storage] of int : max_storage_vol; % Максимальный объём. constraint forall (storage in 1..n_obj_with_storage, t in 0..(n_intervals + 1)) ( sum (cargo in 1..n_cargo_types) (storage_used_volume[storage, t, cargo]) <= max_storage_vol[storage] ); % Неотрицательность объёма. constraint forall (storage in 1..n_obj_with_storage, t in 0..(n_intervals + 1), cargo in 1..n_cargo_types) ( 0 <= storage_used_volume[storage, t, cargo] ); % Ограничения на граничные значения. array [1..n_obj_with_storage, 1..n_cargo_types] of int : initial_storage_vol; array [1..n_obj_with_storage, 1..n_cargo_types] of int : final_storage_vol; constraint forall (storage in 1..n_obj_with_storage, cargo in 1..n_cargo_types) ( % Initial values. storage_used_volume[storage, 0, cargo] = initial_storage_vol[storage, cargo] ); constraint forall (storage in 1..n_obj_with_storage, cargo in 1..n_cargo_types % Final values. where final_storage_vol[storage, cargo] >= 0) ( storage_used_volume[storage, n_intervals + 1, cargo] = final_storage_vol[storage, cargo] ); % Изменение грузов в хранилищах. array [1..n_obj_with_storage, 0..(n_intervals + 1), 1..n_cargo_types] of int : cargo_flows; int : n_loading_op; array [1..n_operations] of int : loading_op_delta_of_main_obj; array [1..n_operations] of 1..n_obj_with_storage : operations_main_stor; array [1..n_operations] of 1..n_obj_with_storage : operations_secondary_stor; array [1..n_operations] of 1..n_cargo_types : operations_cargo_t; array [1..n_loading_op] of int : loading_op_delta; array [1..n_loading_op] of 1..n_operations : loading_op_n; % Номера среди общего списка операций. array [1..n_obj_with_storage, 1..n_cargo_types] of set of 1..n_loading_op : involved_operations; constraint forall (storage in 1..n_obj_with_storage, cargo in 1..n_cargo_types, t in 1..(n_intervals + 1)) ( storage_used_volume[storage, t, cargo] = ( storage_used_volume[storage, t - 1, cargo] + cargo_flows[storage, t, cargo] + sum (inv_op in involved_operations[storage, cargo]) ( loading_op_delta[inv_op] * op_status[loading_op_n[inv_op], t] ) ) ); % Фиксированные операции. int : n_fixed_op; array [1..n_fixed_op] of 1..n_operations : fixed_op; array [1..n_fixed_op] of set of 1..n_moving_obj : fixed_op_resources; array [1..n_fixed_op] of 1..n_intervals : fixed_op_start; array [1..n_fixed_op] of 1..n_intervals : fixed_op_end; % Включительно. array [1..n_operations, 1..n_intervals] of bool : is_fixed; constraint forall (no in 1..n_fixed_op, op = fixed_op[no]) ( forall (t in fixed_op_start[no]..fixed_op_end[no]) ( (op_status[op, t]) /\ forall (obj in fixed_op_resources[no]) ( participation_as_resource[obj, t] = op ) ) ); % Оптимизация - сдвиг в начало. % Возможно ли начать операцию в данный интервал (если предположить, что операция длится 1 интервал). array [1..n_operations, 1..n_intervals] of var bool : is_op_possible; % Счётчик ресурсов, которые могут быть потенциально задействованы в операции. array [1..n_resources_counters , 1..n_intervals] of var int : possible_resources_counter; % Определение possible_resources_counter. constraint forall (counter in 1..n_resources_counters, t in 1..n_intervals) ( possible_resources_counter[counter, t] = sum (obj in objects_of_type[counter_type[counter]]) ( (participation_as_resource[obj, t] = 0) /\ (current_moving_operation[obj, t] = 0) /\ (m_obj_loc[obj, t] = operations_resources_start_loc[counter]) ) ); % Достаточно ли свободных ресурсов для операции. array [1..n_operations, 1..n_intervals] of var bool : is_enough_free_resources; constraint forall (op in 1..n_operations, t in 1..n_intervals) ( is_enough_free_resources[op, t] = forall (counter in counters_of_operation[op]) ( possible_resources_counter[counter, t] >= required_counter_values[counter] ) ); array [1..n_operations, 1..n_intervals] of var bool : debug_1; constraint forall (op in 1..n_operations, t in 1..n_intervals) ( debug_1[op, t] = (m_obj_loc[main_obj_of_operation[op], t] = main_obj_start_loc[op]) % Главный объект на месте. ); % Определение is_op_possible. constraint forall (op in 1..n_operations, t in 1..n_intervals) ( is_op_possible[op, t] = ( (bad_weather[op, t] = false) /\ % Погода не мешает. (m_obj_loc[main_obj_of_operation[op], t] = main_obj_start_loc[op]) /\ % Главный объект на месте. (current_moving_operation[main_obj_of_operation[op], t] = 0) /\ % Главный объект не участвует в операции перемещеня. (is_enough_free_resources[op, t] = true) /\ % Достаточно свободных ресурсов на нужном месте. (forall (conf_op in conflicting_operations[op]) (op_status[op, t] = false)) /\ % Не выполняется ни одной конфликтующей операции. (is_moving_operation[op] -> not is_involved_in_cargo_op[main_obj_of_operation[op], t]) /\ % Если это операция перемещения, то главный объект % не участвует в операциях погрузки. ((is_mooring_op[op] /\ (operations_destination[op] mod 2 = 0)) -> ( obj_in_loc_counter[operations_destination[op], t] = 0) ) /\ % Если это операция пришвартовки, то в этот интервал % причал должен быть свободным. ((not is_moving_operation[op]) -> ( let {1..n_obj_with_storage : m_stor = operations_main_stor[op]; 1..n_obj_with_storage : s_stor = operations_secondary_stor[op]; 1..n_cargo_types : cargo = operations_cargo_t[op]; int : delta = loading_op_delta_of_main_obj[op]; } in (storage_used_volume[m_stor, t, cargo] + delta >= 0) /\ ((sum (c in 1..n_cargo_types) (storage_used_volume[m_stor, t, cargo])) + delta <= max_storage_vol[m_stor]) /\ (storage_used_volume[s_stor, t, cargo] - delta >= 0) /\ ((sum (c in 1..n_cargo_types) (storage_used_volume[s_stor, t, cargo])) - delta <= max_storage_vol[s_stor]) )) /\ % Если это операция грузообработки, то она не выведет % объём берегового хранилища и хранилища судна за % границы дозволенного. (((not is_moving_operation[op]) /\ (main_obj_start_loc[op] mod 2 = 1)) -> (obj_in_loc_counter[twin_location[main_obj_start_loc[op]], t] = 0) ) % Если это операция грузообработки без пришвартовки, % то причал должен быть свободен в этот интервал. ) ); % Сам критерий оптимизации - если если операцию можно было начать на 1 интервал раньше, то её нужно начать раньше. constraint forall (op in 1..n_operations, t in 2..n_intervals) ( (op_start[op, t] /\ (not is_fixed[op, t])) -> not is_op_possible[op, t - 1] ); % Критерий оптимизации array [1..(n_intervals + 1)] of var bool : is_not_terminated; % В конце всё остановится. constraint (is_not_terminated[n_intervals + 1] == false); % Действия ещё не остановились, если в текущий интервал что-нибудь происходит или они не остановятся в следующий интервал. constraint forall (t in 1..n_intervals) ( is_not_terminated[t] == ( (exists (op in 1..n_operations) (op_status[op, t])) \/ is_not_terminated[t + 1] ) ); solve minimize sum(is_not_terminated); output [show(sum(is_not_terminated)), "\n", "op_status = ", show(op_status), "\n\n", "m_obj_loc = ", show(m_obj_loc), "\n\n", "op_start = ", show(op_start), "\n\n", "is_not_terminated = ", show(is_not_terminated), "\n\n", "storage_used_volume = ", show(storage_used_volume), "\n\n", "is_m_obj_in_movement_before_start = ", show(is_m_obj_in_movement_before_start), "\n\n", "obj_in_loc_counter = ", show(obj_in_loc_counter), "\n\n", "m_obj_loc = ", show(m_obj_loc), "\n\n", "current_moving_operation = ", show(current_moving_operation), "\n\n", "resources_counter {", show(n_intervals), "} = ", show(resources_counter), "\n\n", "operation_of_counter {", show(n_resources_counters), "} = ", show(operation_of_counter), "\n\n", "participation_as_resource = ", show(participation_as_resource), "\n\n", /* "is_op_possible {", show(n_intervals), "} = ", show(is_op_possible), "\n\n", "debug_1 {", show(n_intervals), "} = ", show(debug_1), "\n\n", "is_enough_free_resources {", show(n_intervals), "} = ", show(is_enough_free_resources), "\n\n", "operation_of_counter {", show(n_resources_counters), "} = ", show(operation_of_counter), "\n\n", "possible_resources_counter {", show(n_intervals), "} = ", show(possible_resources_counter), "\n\n", */ ""];