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IAL 2023 Jan D1 Q4

A Level / Edexcel / D1

IAL 2023 Jan Paper · Question 4

题目

Problem

A project is modelled by the activity network shown in Figure 2. The activities are represented by the arcs. The number in brackets on each arc gives the time, in days, to complete the activity. Each activity requires one worker. The project is to be completed in the shortest possible time.

[The sum of the durations of all the activities is 133 days]

(a) Complete the precedence table in the answer book.

(2)

(b) Complete Diagram 1 in the answer book to show the early event times and the late event times.

(4)

(c) State the critical activities.

(1)

(d) Calculate the total float for activity J. You must make the numbers you use in your calculation clear.

(1)

(e) Calculate a lower bound for the number of workers needed to complete the project in the minimum time. You must show your working.

(1)

Diagram 2 in the answer book shows a partly completed scheduling diagram for this project.

(f) Complete the scheduling diagram, using the minimum number of workers, so that the project is completed in the minimum time.

(4)
题目中文翻译

一个项目由图 2 所示的活动网络模拟。活动由弧表示。每条弧上的括号内的数字表示完成活动所需的时间(单位:天)。每项活动需要一名工人。项目应在最短时间内完成。

[所有活动持续时间之和为 133 天]

(a) 完成答案本中的优先级表。

(b) 在答案本中完成图 1,显示最早事件时间和最迟事件时间。

(c) 写出关键活动。

(d) 计算活动 J 的总时差。必须清楚说明计算中使用的数字。

(e) 计算在最短时间内完成项目所需的工人数量的下界。必须展示计算过程。

答案本中的图 2 显示了此项目部分完成的调度图。

(f) 使用最少数量的工人完成调度图,使项目在最短时间内完成。

解答

(a)

解法一

思路

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沿网络逐项读取每条活动弧的起点事件。若一项活动从多个活动及虚活动汇合后的事件出发,就把这些进入该事件的所有真实活动列为立即紧前活动;虚活动本身不写入表格。

答题过程

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The completed precedence table is:

ActivityImmediately preceding activities
ANone
BNone
CNone
DA
EC
FC
GA, B, E
HA, B, E
IA, B, E
JA, B, E, F
KD, G
LD, G
MD, G
NH, K
PH, K
QH, I, J, K
RP, Q

(b)

解法一

思路

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前推时,从开始事件的 0 出发,每个事件的最早时间取所有进入路线完成时间的最大值;后推时,从项目完成时间 43 出发,每个事件的最迟时间取所有离开路线允许开始时间的最小值。所有虚活动的持续时间均为 0,但仍会传递事件约束。

答题过程

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A forward pass and a backward pass give:

Event positionEarly timeLate time
Start00
After A911
After C99
Merge before G, H and I1212
After F2230
Merge after D and G2323
Merge after H and K3030
After L2943
Merge after I and J3035
Merge after P and Q3740
Finish4343

For example, the early time at the event after D and G is

max(9+12, 12+11)=23.\max(9+12,\ 12+11)=23.

The completed event-time diagram is:

(c)

解法一

思路

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关键活动的总时差为 0,并首尾相接形成项目工期 43 天的关键路径。由事件时间可读出关键路径为 C—E—G—K—N。

答题过程

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The critical activities are

C, E, G, K and N.\boxed{\text{C, E, G, K and N}}.

Indeed,

9+3+11+7+13=43.9+3+11+7+13=43.

(d)

解法一

思路

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活动 J 的总时差等于其终点事件最迟时间减去起点事件最早时间,再减去 J 的持续时间。按题目要求明确写出三个数。

答题过程

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The total float of activity J is

35225=8 days.35-22-5=\boxed{8\text{ days}}.

(e)

解法一

思路

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每项活动需要一名工人,所以总工作量为题目给出的 133 工日。用总工作量除以最短项目工期 43 天,再向上取整,即得所需工人数的下界。

答题过程

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The lower bound is

13343=3.0930,\frac{133}{43}=3.0930\ldots,

so at least

4 workers\boxed{4\text{ workers}}

are required.

(f)

解法一

思路

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(e) 已证明至少需要 4 名工人。按紧前关系安排活动,并在允许的时间区间内移动非关键活动,可以构造一个恰好使用 4 名工人、在第 43 天完成的排程,因此 4 也是最少工人数。

答题过程

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One valid four-worker schedule is:

WorkerActivities and time intervals
1C: 0—9; E: 9—12; G: 12—23; K: 23—30; N: 30—43
2A: 0—9; D: 9—21; I: 21—33; L: 33—39
3B: 0—4; F: 9—22; H: 22—30; J: 30—35; Q: 35—40; R: 40—43
4M: 23—29; P: 30—37

Every activity appears exactly once, all precedence conditions are satisfied, and the project finishes at time 43. The completed scheduling diagram is:

Hence the minimum number of workers is

4.\boxed{4}.