矩形件优化排样算法研究

发布时间：2021-01-13 12:14

　　矩形件排样的合理性直接影响着板材的利用率。考虑到板材下料中纤维方向和一刀切等工艺约束,结合实际作业中切割机器的刀缝限制,建立了板材原料利用率最大的矩形件优化排样模型,同时设计了不同切割方式下的规则算法进行求解。算例结果表明,不同切割方式下的规则算法能够得到板材利用率不同的矩形件排样图,且都能较快地得到最优解,为实际作业提供决策支持。 

【文章来源】：现代制造工程. 2020,(06)北大核心

【文章页数】：8 页

【图文】：

规则算法流程图

对于非一刀切的矩形件优化排样问题(非一刀切问题),计算复杂度相对较低,部分学者提出了许多不同的算法设计方法,如董德威等人[3]提出了一种基于小生境技术的自适应遗传模拟退火算法,得到矩形件排样的最优次序和排放方式;孙佳正等人[4]以板材利用率最大为目标,结合遗传算法与最低水平线搜索排样算法构建了改进的双种群遗传算法,对矩形件优化排样问题进行求解。而对于一刀切的矩形件优化排样问题(一刀切问题),Sergey等人[5]采用GBL(Guillotine Bottom Left)启发策略,通过基于自治体的算法实现方式求解一刀切问题,并取得了满意的效果;Zhang等人[6]提出了一种新的优先级算法,将剩余空间分成2个部分递归求解一刀切问题;吴电建等人[7]综合考虑原材料利用率高、切割加工路径短等优化目标,提出一种面向可加工性的多规格大批量矩形件优化下料方法。

在实际航空航天器材、重要金属等企业板材车间下料作业中,为保持矩形件的韧性,必须考虑到纤维方向的现实约束,纤维方向示意图如图2所示。图2中,图2a所示为板材纤维方向,板材纤维方向的长度为板材长度L,垂直于板材纤维方向的长度为板材宽度W;图2b所示为矩形件纤维方向,矩形件纤维方向的长度为矩形件长度li,垂直于矩形件纤维方向的长度为矩形件宽度wi。矩形件在排样过程中,必须保证其纤维方向与板材纤维方向一致,排样图纤维方向及直角坐标系如图2c所示;同时,为有效地进行问题描述及求解,以板材左上角的顶点为原点建立直角坐标系,设定沿纤维方向向右为X轴正方向,沿垂直于纤维方向向下为Y轴正方向,则矩形件排在板材k上左上角的坐标为(xik,yik)。

【参考文献】：
期刊论文
[1]改进的双种群遗传算法在矩形件排样中的应用[J]. 孙佳正,郭骏.  计算机工程与应用. 2018(15)
[2]面向可加工性的矩形件优化下料方法[J]. 吴电建,阎春平,李俊,曹卫东.  计算机集成制造系统. 2018(06)
[3]矩形件优化排样的自适应遗传模拟退火算法[J]. 董德威,颜云辉,张尧,李骏.  中国机械工程. 2013(18)
[4]一种快速的有约束矩形件优化排样模型[J]. 彭文.  计算机工程与应用. 2010(27)



本文编号：2974858