Version 04 als eigenes Repository
Erster Commit des Strangs "Optimierte Entscheidungsfindung mit Python" (Version 04). Die Historie der 71 Commits bis zur Trennung bleibt im uebergeordneten Repository OR_mit_Python liegen, das ab jetzt nur noch Version_03 (eingefroren) verwaltet und Version_04/ ignoriert. Bewusst kein "git subtree split": Der Pfad Version_04/ existiert erst seit der Verzeichnistrennung, ein Split braechte daher nur 7 der 41 einschlaegigen Commits - eine Teilhistorie, die vollstaendig aussieht und es nicht ist. Stand: 5 Teile, 23 Kapitel, 5 Anhaenge, 292 Abschnitte, 703 Querverweise, 325 Indexmarken, 73 Beispielprogramme, 32 SVGs, 4 Plotly-Figuren, 25 Notebooks, PDF mit 715 Seiten. Zusaetzlich in diesem Commit: * pyproject.toml mit Abhaengigkeitsgruppen finance, large-scale, api, figures, dev, empfehlungen. Die abgedruckte requirements.txt bleibt unveraendert daneben bestehen. ortools steht in der Grundausstattung, highspy erst in [large-scale] - so kann der HiGHS-Symbolkonflikt bei der schlanken Installation gar nicht erst auftreten. * Dabei zwei Funde: graphviz wird von erzeuge_architektur_diagramme.py importiert, fehlt aber in requirements.txt (jetzt in [figures]); pymoo steht in requirements.txt, wird aber von keinem Programm importiert, sondern nur im Kapitel Metaheuristiken empfohlen (jetzt in [empfehlungen]). * NEUER_TITEL.md nach Kritik_und_Verbesserungsvorschlaege/ verschoben - es ist die Vorlage des Titelblatts, kein Bestandteil des Werks. Die beiden Fundstellen in PROGRESS.md und erzeuge_titelseite.py nachgezogen. * PROGRESS.md nannte noch den Untertitel der ersten Fassung; auf den tatsaechlichen aus erzeuge_titelseite.py korrigiert. Co-Authored-By: Claude Opus 5 <noreply@anthropic.com>
This commit is contained in:
dschlueter
commit
b7af2f1d9a
468 changed files with 262141 additions and 0 deletions
170
bilder_04/erzeuge_kap06_gantt.py
Normal file
170
bilder_04/erzeuge_kap06_gantt.py
Normal file
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@ -0,0 +1,170 @@
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#!/usr/bin/env python3
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# erzeuge_kap06_gantt.py
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"""
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Erzeugt das Gantt-Diagramm zum Job-Shop-Beispiel aus Kapitel 6 in zwei Fassungen:
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bilder_04/kap06_jobshop_gantt.svg statisch, fuer das PDF
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bilder_04/kap06_jobshop_gantt.png statisch, Rasterfassung
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bilder_04/plotly/kap06_jobshop_gantt.html interaktiv, fuer die Website
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Die Daten sind identisch mit JobShop_Intervalle.py; geloest wird hier erneut,
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damit Diagramm und Buchtext nicht auseinanderlaufen koennen.
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Aufruf (aus dem Repository-Wurzelverzeichnis):
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python3 bilder_04/erzeuge_kap06_gantt.py
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Benoetigt: ortools, matplotlib, plotly
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"""
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from __future__ import annotations
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import os
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import matplotlib
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matplotlib.use("Agg") # kein Fenster, auch auf Servern
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import matplotlib.pyplot as plt
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import plotly.graph_objects as go
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from ortools.sat.python import cp_model
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# Identisch zu JobShop_Intervalle.py
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AUFTRAEGE = [
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[(0, 3), (1, 2), (2, 2)], # Auftrag 0
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[(0, 2), (2, 1), (1, 4)], # Auftrag 1
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[(1, 4), (2, 3)], # Auftrag 2
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]
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MASCHINENNAMEN = ["Fraese", "Dreherei", "Lackiererei"]
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# Buchpalette (Indigo, Cyan, Amber) - dieselben Farben wie im uebrigen Werk
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FARBEN = ["#4338ca", "#0891b2", "#b45309"]
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BASIS = os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)))
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BILDER = os.path.join(BASIS, "bilder_04")
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PLOTLY_VERZ = os.path.join(BILDER, "plotly")
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def loese() -> tuple[list[tuple[int, int, int, int]], int]:
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"""Liefert (Auftrag, Maschine, Beginn, Dauer) je Arbeitsgang und den Makespan."""
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anzahl_maschinen = 1 + max(m for auftrag in AUFTRAEGE for m, _ in auftrag)
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horizont = sum(dauer for auftrag in AUFTRAEGE for _, dauer in auftrag)
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modell = cp_model.CpModel()
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intervalle: dict[int, list] = {m: [] for m in range(anzahl_maschinen)}
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beginn_var: dict[tuple[int, int], object] = {}
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ende_var: dict[tuple[int, int], object] = {}
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for a, auftrag in enumerate(AUFTRAEGE):
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for g, (maschine, dauer) in enumerate(auftrag):
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beginn = modell.NewIntVar(0, horizont, f"b_{a}_{g}")
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ende = modell.NewIntVar(0, horizont, f"e_{a}_{g}")
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intervall = modell.NewIntervalVar(beginn, dauer, ende, f"i_{a}_{g}")
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intervalle[maschine].append(intervall)
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beginn_var[a, g] = beginn
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ende_var[a, g] = ende
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if g > 0: # Arbeitsgaenge in ihrer Reihenfolge
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modell.Add(beginn >= ende_var[a, g - 1])
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for maschine in range(anzahl_maschinen):
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modell.AddNoOverlap(intervalle[maschine])
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makespan = modell.NewIntVar(0, horizont, "makespan")
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modell.AddMaxEquality(makespan, [ende_var[a, len(auftrag) - 1]
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for a, auftrag in enumerate(AUFTRAEGE)])
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modell.Minimize(makespan)
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loeser = cp_model.CpSolver()
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# Dieselben Parameter wie in JobShop_Intervalle.py - sonst zeigt das
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# Diagramm einen anderen (gleich guten) Plan als der Buchtext.
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loeser.parameters.num_workers = 1
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loeser.parameters.random_seed = 1
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status = loeser.Solve(modell)
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if status not in (cp_model.OPTIMAL, cp_model.FEASIBLE):
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raise RuntimeError(f"Kein Plan gefunden: {loeser.StatusName(status)}")
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plan = [(a, maschine, loeser.Value(beginn_var[a, g]), dauer)
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for a, auftrag in enumerate(AUFTRAEGE)
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for g, (maschine, dauer) in enumerate(auftrag)]
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||||
return plan, loeser.Value(makespan)
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def zeichne_statisch(plan, makespan: int) -> None:
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"""Matplotlib-Fassung fuer das PDF."""
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figur, achse = plt.subplots(figsize=(9.0, 3.2))
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||||
for auftrag, maschine, beginn, dauer in plan:
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achse.barh(y=maschine, width=dauer, left=beginn, height=0.55,
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color=FARBEN[auftrag % len(FARBEN)],
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edgecolor="white", linewidth=1.2)
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||||
achse.text(beginn + dauer / 2, maschine, f"A{auftrag}",
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ha="center", va="center", color="white",
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fontsize=10, fontweight="bold")
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achse.set_yticks(range(len(MASCHINENNAMEN)))
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||||
achse.set_yticklabels(MASCHINENNAMEN)
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achse.invert_yaxis()
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achse.set_xlabel("Zeiteinheiten")
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achse.set_xlim(0, makespan)
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achse.set_xticks(range(makespan + 1))
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||||
achse.set_title(f"Job-Shop-Plan, Makespan = {makespan}", fontsize=11)
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||||
achse.grid(axis="x", linestyle=":", alpha=0.5)
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||||
for rand in ("top", "right", "left"):
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||||
achse.spines[rand].set_visible(False)
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figur.tight_layout()
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||||
os.makedirs(BILDER, exist_ok=True)
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for endung in ("svg", "png"):
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pfad = os.path.join(BILDER, f"kap06_jobshop_gantt.{endung}")
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||||
figur.savefig(pfad, format=endung, dpi=160)
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||||
print(f"geschrieben: {pfad}")
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plt.close(figur)
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def zeichne_interaktiv(plan, makespan: int) -> None:
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"""Plotly-Fassung fuer die Website.
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include_plotlyjs=False: Die Bibliothek wird vom Build einmal je Seite
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eingebunden (assets/plotly.min.js), nicht in jede Figur kopiert.
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"""
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figur = go.Figure()
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schon_beschriftet = set()
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for auftrag, maschine, beginn, dauer in plan:
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||||
figur.add_trace(go.Bar(
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x=[dauer], y=[MASCHINENNAMEN[maschine]], base=[beginn],
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orientation="h", name=f"Auftrag {auftrag}",
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||||
legendgroup=f"A{auftrag}",
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||||
showlegend=auftrag not in schon_beschriftet,
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||||
marker_color=FARBEN[auftrag % len(FARBEN)],
|
||||
marker_line=dict(color="white", width=1.5),
|
||||
hovertemplate=(f"<b>Auftrag {auftrag}</b><br>"
|
||||
f"{MASCHINENNAMEN[maschine]}<br>"
|
||||
f"von {beginn} bis {beginn + dauer} "
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||||
f"({dauer} Zeiteinheiten)<extra></extra>"),
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))
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||||
schon_beschriftet.add(auftrag)
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||||
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||||
figur.update_layout(
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||||
barmode="overlay",
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||||
title=f"Job-Shop-Plan, Makespan = {makespan}",
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||||
xaxis=dict(title="Zeiteinheiten", dtick=1, range=[0, makespan]),
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||||
yaxis=dict(autorange="reversed"),
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||||
height=320,
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||||
margin=dict(l=90, r=20, t=50, b=45),
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# Transparenter Hintergrund, damit die Figur sich in helles wie
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# dunkles Seitendesign einfuegt.
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paper_bgcolor="rgba(0,0,0,0)",
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plot_bgcolor="rgba(0,0,0,0)",
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legend=dict(orientation="h", y=-0.25),
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||||
)
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||||
os.makedirs(PLOTLY_VERZ, exist_ok=True)
|
||||
pfad = os.path.join(PLOTLY_VERZ, "kap06_jobshop_gantt.html")
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with open(pfad, "w", encoding="utf-8") as datei:
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datei.write(figur.to_html(full_html=False, include_plotlyjs=False,
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div_id="kap06-jobshop-gantt"))
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||||
print(f"geschrieben: {pfad}")
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if __name__ == "__main__":
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plan, makespan = loese()
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print(f"Makespan: {makespan}")
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zeichne_statisch(plan, makespan)
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||||
zeichne_interaktiv(plan, makespan)
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