PCB多工作板尺寸单一下料的精确算法研究

发布时间：2020-04-12 00:17

【摘要】：企业购入的板材尺寸往往超出PCB生产设备的最大切割尺寸,因此不能直接利用专用设备将板材切割成PCB单元板,而是需要将工作板作为板材切割PCB单元板的过渡阶段,即先将板材分割成一定尺寸范围内的工作板,再将工作板分割出PCB单元板。板材下料方案的材料利用率往往会因为排入的工作板种数增多而提高,因此可以通过提升板材下料方案中的工作板种数来降低材料成本。工业中针对每种尺寸的工作板都需要单独制版(印制电路板),因此工作板种数的提升会带来加工成本的增加。针对上述情况,本文提出不限制工作板种数和限制工作板种数的PCB多工作板尺寸单一下料的精确算法。其中,不限制工作板种数算法的材料利用率高,可以降低材料成本,适用于昂贵材料的切割任务;限制工作板种数的算法可以通过控制板材下料方案中的工作板种数来平衡加工成本和材料成本。本文主要工作如下:(1)不限制工作板种数的算法:本算法通过动态规划算法和拼合算法确定出板材下料方案,是精确算法。首先通过动态规划算法确定出所有可能的工作板尺寸以及PCB单元板在其中的排布方式;之后通过拼合算法完全枚举所有工作板在板材中的排布情况,拼合过程中通过设置一定的边界条件来收缩搜索范围,减少算法的计算时间。选择PCB单元板产出量最大的下料方案作为最终结果。(2)限制工作板种数的算法:该算法在不限制工作板种数算法的基础上加以改进,增加了对工作板种数的限制条件。其中,两种算法在动态规划算法部分相同。对于拼合算法部分,由于板材下料方案中所含工作板种数的提升会增加加工成本,因此本算法通过控制板材下料方案中的工作板种数来平衡加工成本和材料成本。用户可以通过控制板材下料方案中的工作板种数,结合实际情况来选择最合理的下料方案。(3)使用C#语言设计开发优化下料实验系统,分别将上述两种算法与文献中报道的算法以及现有商业软件进行对比分析,大量的测试数据表明:本文提出的不限制工作板种数的算法可以获得更高的材料利用率;限制工作板种数算法的工作板种数上限越高,提升其下料方案中工作板种数所带来的材料利用率的回报越低,算法的计算时间越长。由于提升板材下料方案中的工作板种数会增加加工成本,因此在下料过程中,企业可以通过观察限制工作板种数算法对于不同工作板种数的计算结果,综合考虑加工成本和材料成本,选出最合理的下料方案。因此,本文算法具有一定的意义。
【图文】：

单一尺寸,下料,套裁

度这三个维度，即将三维原料切割成更小尺寸的立体毛坯。３ＣＳ可扩展到三维装（Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋Ｂｉｎ邋Ｐａｃｋｉｎｇ邋Ｐｒｏｂｌｅｍ）邋［２Ｇ］，该问题需要将一定尺寸的货物按的限制条件，尽可能多的摆放到尺寸一定的集装箱中，从而提高空间利用率，降成本。国内外对于三维装箱问题的研究有很多［２0Ｐｉ］。逡逑按照下料方式中所含毛坯种数分类逡逑下料问题根据下料方案中所含的毛坯种类，分为单一尺寸下料问题［２２］和套裁下料两种。其中，单一尺寸下料问题的解只包含一种尺寸的毛坯，采用的下料方式是料方式；套裁下料问题所生成的解决方案中，板材包含多种不同尺寸的毛坯，采料方式是套裁下料方式。图１－１所示为单一尺寸下料方案，该方式只生产一种尺坯，图１－２所示为套裁下料方案，该方案包含６种不同尺寸的毛坯。套裁下料的用率往往高于单一尺寸下料，，但套裁排样方案的板材的加工难度往往较单一尺寸案更高。逡逑￣￣￣￣￣￣逦￣￣＂＂＂＂逦￣逡逑

下料,套裁,单一尺寸,下料问题

度这三个维度，即将三维原料切割成更小尺寸的立体毛坯。３ＣＳ可扩展到三维装（Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋Ｂｉｎ邋Ｐａｃｋｉｎｇ邋Ｐｒｏｂｌｅｍ）邋［２Ｇ］，该问题需要将一定尺寸的货物按的限制条件，尽可能多的摆放到尺寸一定的集装箱中，从而提高空间利用率，降成本。国内外对于三维装箱问题的研究有很多［２0Ｐｉ］。逡逑按照下料方式中所含毛坯种数分类逡逑下料问题根据下料方案中所含的毛坯种类，分为单一尺寸下料问题［２２］和套裁下料两种。其中，单一尺寸下料问题的解只包含一种尺寸的毛坯，采用的下料方式是料方式；套裁下料问题所生成的解决方案中，板材包含多种不同尺寸的毛坯，采料方式是套裁下料方式。图１－１所示为单一尺寸下料方案，该方式只生产一种尺坯，图１－２所示为套裁下料方案，该方案包含６种不同尺寸的毛坯。套裁下料的用率往往高于单一尺寸下料，但套裁排样方案的板材的加工难度往往较单一尺寸案更高。逡逑￣￣￣￣￣￣逦￣￣＂＂＂＂逦￣逡逑
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN41;O221.3

【参考文献】