Cable trees are used in industrial products to transmit energy and information between different product parts. To this date, they are mostly assembled by humans and only few automated manufacturing solutions exist using complex robotic machines. For these machines, the wiring plan has to be translated into a wiring sequence of cable plugging operations to be followed by the machine. In this paper, we study and formalize the problem of deriving the optimal wiring sequence for a given layout of a cable tree. We summarize our investigations to model this cable tree wiring Problem (CTW) as a traveling salesman problem with atomic, soft atomic, and disjunctive precedence constraints as well as tour-dependent edge costs such that it can be solved by state-of-the-art constraint programming (CP), Optimization Modulo Theories (OMT), and mixed-integer programming (MIP) solvers. It is further shown, how the CTW problem can be viewed as a soft version of the coupled tasks scheduling problem. We discuss various modeling variants for the problem, prove its NP-hardness, and empirically compare CP, OMT, and MIP solvers on a benchmark set of 278 instances. The complete benchmark set with all models and instance data is available on github and is accepted for inclusion in the MiniZinc challenge 2020.


翻译:在工业产品中,可燃树用于传输能源和不同产品部件之间的信息。到今天为止,它们大多由人类组装,只有很少的自动化制造解决方案使用复杂的机器人。对于这些机器,电线计划必须转换成由机器遵循的电缆插头操作的电线序列。在本文中,我们研究和正式确定为电缆树特定布局确定最佳电线序列的问题。我们总结了我们的调查,将这种电缆树连接问题(CTW)作为原子、软原子和不相容优势限制以及依赖巡航的边缘成本的旅行销售人员问题模型。我们讨论了各种问题的模型变异性,证明了其坚固性,并以经验性方式比较了依赖的边际成本,从而可以通过最先进的限制程序(CP)、最佳莫杜洛理论(OMT)和混合内网程序(MIP)解答器。我们进一步展示了如何将CTW问题视为连带任务时间安排问题的软版本。我们讨论了这一问题的各种模型化变异,证明了其耐受性,并且可以将CP、OMT和MIP实例比照地比较了278基准和MI的模型是一套标准。

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