有這樣一道題:一個紙箱能裝20個香瓜,44個香瓜需要用幾個紙箱來裝?如果按四舍五入中的“進一法”來解,需要用3個紙箱來裝,因為多出來的4個香瓜還需要用一個紙箱來裝。這是純計算上遇到的問題,但在生活中,人們肯定會對4個香瓜獨占一個紙箱感到很煩惱,很遺憾,肯定會想方設法把這4個香瓜塞到那兩個紙箱里去,實際上,這樣的想法往往能夠實現(xiàn)。于是這又引發(fā)了另外一個數(shù)學問題:怎樣才能多裝一些?
經常開車出去辦事或者歡度假日的人,總有一兩次會遇到這樣的情況:不管我們如何嘗試,隨身行李中總有一個包裹塞不進汽車的后備箱。不可能增加后備箱的容積,也不可能把那個塞不進去的包裹扔掉,唯一的辦法就是繼續(xù)嘗試,但這時候要學會改變思路,比如重新打包,使得包裹外形發(fā)生變化,從而提高后備箱空間的利用率。
重新打包,可以提高空間利用率,可見打包學問大。我們在日常生活中不會經常關心這些問題,但在企業(yè)界,如何打包、如何把貨物緊密配置,使有限的空間能裝進更多的貨物,成了他們必須思考的問題,因為最大化地利用空間可以在存儲、運輸環(huán)節(jié)上節(jié)約成本,提高利潤。
怎樣打包
把物品裝入一個有限空間,這樣的問題中最常見的類型是把圓柱形物體裝入矩形容器。例如一家生產罐裝飲料的廠家,準備多大尺寸的、什么形狀的包裝箱,才能在箱子里裝最多的飲料呢?如果只是追求將飲料罐最緊密地排列在一起,那么六邊形擺放法通常是最符合要求的。如右圖所示,罐子與罐子之間的空隙達到最小,也就是說,罐子對空間的利用率將達到最高,這時候可以根據(jù)飲料罐擺放好后形成的形狀去準備包裝箱。
怎樣堆東西
水果攤上的“金字塔”大家一定不陌生。這樣的“金字塔”可能是蘋果、橙子、黑布林、油桃、柚子等壘成的。以蘋果、橙子、柚子壘成的“金字塔”最為常見,為什么呢?因為它們個兒大,如果胡亂堆在筐子里或者平臺上,堆不了多少就把地方占滿了,這對商家來說,太不劃算了,得租多大的地兒才能把自己的水果擺出來供人挑選?所以當然得堆起來,而這種除了底部的依托就沒有其他任何支撐的情況下,堆放成“金字塔”形狀是最為穩(wěn)固的。
如果是在固定尺寸的正方形包裝箱內擺放飲料罐,怎樣才能把更多罐子擠進箱子里去呢?把箱子假設成一個邊長為10厘米的正方形,把罐子假設成一個直徑為1厘米的小圓片,試試看,你能放多少個小圓片到正方形里面去?
大家首先想到的,肯定是中規(guī)中矩的擺法:擺10行10列,也就是能放進100個小圓片,如左圖所示。
還能不能再放幾個小圓片進去呢?能!如果把小圓片擺成六邊形的陣列,那么就有可能再擠進5個小圓片,總數(shù)變成105個。如右圖所示。
105就是最多的數(shù)目了嗎?不!把正方形擺法和六邊形擺法結合起來,我們還可以擠進去1個小圓片。最終,這個邊長10厘米的正方形擠進去了106個直徑為1厘米的小圓片!
觀察這樣的“金字塔”,你會發(fā)現(xiàn),它的各個側面仍然形成了六邊形的陣列。六邊形擺法又一次在生活中發(fā)揮了作用。
木材廠堆放原木的時候,如果木料堆兩側不使用支撐,也多半使用這種六邊形擺法,將一根根圓柱形的原木由底層往上壘起來,逐層減少根數(shù),從兩端看,就形成了三角形截面。
怎樣全覆蓋
移動公司在城市的各個角落安裝了信號發(fā)射基站。如果這種發(fā)射基站的功率是一樣的,那么它們在任一方向上的信號傳播距離就大致相等,其信號覆蓋范圍可以看成是一個圓。怎樣才能使移動信號覆蓋住全城呢?
這里追求的不是要安裝最多的發(fā)射基站,而是要保證每一個地方都有良好的信號,追求的是無間隙,圓與圓之間不能有缺口。由于任何一個地點都必須處于至少一個發(fā)射基站的“勢力范圍”內,于是圓與圓之間必將有所重復,但又不能重復太多,否則會造成投入上的浪費。
最好的解決辦法依然是六邊形陣列法。如下圖所示:
由此可見,對于圓形的東西來說,六邊形陣列確實是放置最緊密的一種擺放方法,因為越緊密,個體之間的空隙就越小,就越能擠進更多東西。如果是向上堆放東西,空隙越小才越能保證穩(wěn)定。
怎樣使用原材料
怎樣提高空間利用率?這個問題的解決方法和思路,不僅可以運用在產品的打包、儲存、運輸上,也可以運用在對原材料的使用上。我們身上穿的衣服都是裁剪師根據(jù)服裝紙樣在布料上裁出衣服的各個部件,再由縫紉技師將各部件一片一片縫合起來的。怎樣裁剪,這里面的學問可大了。試想在一塊一米見方的西服布料正中間下剪,裁出了一件上衣的前片以后,剩余的部分能干什么呢?既不能裁袖子,也不能裁褲腿,于是剩余部分就被浪費了。所以技藝高超的裁剪師絕不會貿然下剪,而是反復計算、斟酌,使這塊布料能裁出最多的衣服部件。正確的方法是,在最合適的布料位置上裁出用量最大的部件,剩余布料再用來剪裁其他小部件。這也是生活中人們喜歡采用的“最大優(yōu)先”策略。
考考你:
1. 你能根據(jù)第4頁的信號發(fā)射示意圖畫出相應的平面圖嗎?
2. 如果你家要搬家,除了家具和大型家電以外的雜物用二十個大紙箱來打包是足夠的,結果你最可能出現(xiàn)什么情況呢?在下面選項打“√”。
?。?)“撈到籃里就是菜”,把隨手拿到的東西胡亂裝進第一個箱子,碰到一件東西裝不進去時,就把這個箱子貼上封條,再啟用新箱子。這樣可能要追加十來個紙箱子。()
?。?)“見物即裝”,但裝箱的時候注意放置位置,爭取每個箱子多裝一點。一個箱子實在裝不下了再啟用另一個箱子。 這樣可能會追加五六個箱子。 ()
?。?)先花幾分鐘思考籌劃一下,再挑體積大的物品先裝箱,體積小的物品再合理分配到各個箱子里。這樣追加的箱子不會超過兩個。()