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IAL 2024 Jan D1 Q1

A Level / Edexcel / D1

IAL 2024 Jan Paper · Question 1

题目

Problem

A project is modelled by the activity network shown in Figure 1. The activities are represented by the arcs. The number in brackets on each arc gives the time, in hours, to complete the corresponding activity. Each activity requires one worker. The project is to be completed in the shortest possible time using as few workers as possible.

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

(4)

(b) Calculate the total float for activity D. You must make the numbers used in your calculation clear.

(1)

(c) Calculate a lower bound for the minimum number of workers required to complete the project in the shortest possible time. You must show your working.

(2)

(d) Draw a cascade chart for this project on Grid 1 in the answer book.

(4)

(e) Use your cascade chart to determine the minimum number of workers needed to complete the project in the shortest possible time. You must make specific reference to time and activities. (You do not need to provide a schedule of the activities.)

(2)
题目中文翻译

一个项目由图 1 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相应活动所需的时间(单位:小时)。每项活动需要一名工人。项目应在使用尽可能少的工人的情况下在最短时间内完成。

(a) 在答案本中完成图 1,显示最早事件时间和最迟事件时间。

(b) 计算活动 D 的总时差。必须清楚说明计算中使用的数字。

(c) 计算在最短时间内完成项目所需的最小工人数量的下界。必须展示计算过程。

(d) 在答案本的网格 1 上画出此项目的级联图。

(e) 使用级联图确定在最短时间内完成项目所需的最小工人数量。必须具体说明时间和活动。(不需要提供活动时间表。)

解答

(a)

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 24 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。虚活动持续时间为 0,也必须纳入计算。

答题过程

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A forward pass and a backward pass give the following event times.

Event positionEarly timeLate time
Start00
After A47
Merge before G1313
After C77
After D912
Central merge before J1818
After I1318
Finish2424

For example, the central early event time is

max(4+2, 13+5, 7+6, 9+0, 13+0)=18.\max(4+2,\ 13+5,\ 7+6,\ 9+0,\ 13+0)=18.

The completed event-time diagram is:

(b)

解法一

思路

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活动总时差等于“终点事件最迟时间减去起点事件最早时间,再减活动持续时间”。活动 D 从最早时间为 4 的事件出发,到最迟时间为 12 的事件结束,持续 5 小时。

答题过程

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The total float of activity D is

1245=3 hours.12-4-5=\boxed{3\text{ hours}}.

(c)

解法一

思路

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每项活动都需要一名工人,因此总工作量等于所有活动持续时间之和。用总工作量除以最短项目工期 24,得到平均所需工人数;工人数必须为整数,所以向上取整得到下界。

答题过程

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The total number of worker-hours is

4+3+7+5+2+6+5+6+6+6+5+12=67.\begin{aligned} &\,4+3+7+5+2+6\\ &\,+5+6+6+6+5+12\\ =&\,67. \end{aligned}

Therefore,

6724=2.791\frac{67}{24}=2.791\ldots

so a lower bound for the number of workers is

3.\boxed{3}.

(d)

解法一

思路

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先把关键活动 C、F、G、J 连续放在 002424 的关键路径上。其他活动从各自最早开始时间画到最早完成时间,并把总时差接在活动条之后。下表列出每项活动条和对应时差区间,可据此完成 cascade chart。

答题过程

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The activity intervals and their total-float intervals are:

ActivityActivity intervalFloat interval
A0 to 44 to 7
B0 to 33 to 13
C0 to 7Critical
D4 to 99 to 12
E4 to 66 to 18
F7 to 13Critical
G13 to 18Critical
H7 to 1313 to 18
I7 to 1313 to 18
J18 to 24Critical
K13 to 1818 to 24
L9 to 2121 to 24

Hence the cascade chart is:

(e)

解法一

思路

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要证明至少需要四名工人,只需找出一个无论怎样使用时差都无法避开的四项并发活动。由 cascade chart 可见,在严格介于 12 与 13 小时之间时,F、H、I、L 必须同时进行。

答题过程

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At any time satisfying

12<t<13,12<t<13,

for example at t=12.5t=12.5 hours, activities F, H, I and L must all be in progress. Each activity requires one worker, so the minimum number of workers required is

4.\boxed{4}.