带工艺约束的矩形优化排样研究与应用

发布时间：2017-05-08 12:01

  本文关键词：带工艺约束的矩形优化排样研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文结合零件板材的下料生产过程，提出了一种混合排样算法来提高带约束矩形排样问题的材料利用率，并依据生产实践开发了一套优化排样系统。 矩形优化排样问题属于NP难问题，一直是学术界和工业界的重点研究对象。本文详细分析了国内外关于矩形排样问题与优化排样系统的研究现状。根据以往学者提出的各种优化排样算法，本文将其分成三种：精确算法、启发式算法与元启发式算法，通过分析各算法实现步骤和比较其优劣性，总结出矩形优化排样算法的发展趋势。 针对带约束的矩形排样问题，本文首先建立数学模型，用剩余矩形填充算法来解决“一刀切”和“多零件多板材”约束，但该算法易造成孔洞，利用率不高。根据上述缺陷，本文提出了改进的剩余矩形填充算法，增加了零件数量判断、旋转、向后查找等操作，使得零件能够被排放在更合适的剩余矩形上，并充分利用了较小的剩余矩形，避免产生孔洞。改进的剩余矩形填充算法在解决了纤维方向约束的同时，提高了利用率。最后根据遗传算法生物进化的思想，将遗传算法与改进的剩余矩形填充算法相结合，提出了一种混合算法。该混合算法能够很好地进行全局搜索，使得排样效率进一步提高，，并结合算例来对比三种排样算法的效率，显示出混合算法的有效性。 在优化排样系统应用方面，综合企业实际应用与理论分析，设计并实现了包括零件管理、板材管理、排样管理等模块在内的优化排样系统。该优化排样系统在某下料车间实施应用，简化了生产流程，提高了排样效率及利用率，为企业带来巨大经济效益。
【关键词】：矩形排样 剩余矩形填充算法 遗传算法 工艺约束
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH16
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 课题研究背景与意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.3 本文的主要研究工作14
• 1.4 本章小结14-15
• 2 矩形优化排样问题的理论基础与求解15-29
• 2.1 矩形排样问题的数学模型15-17
• 2.2 NP 完全问题17-19
• 2.3 矩形排样问题的求解方法19-28
• 2.4 本章小结28-29
• 3 带工艺约束矩形排样问题建模及其混合算法29-49
• 3.1 带约束的矩形排样问题描述及数学模型29-32
• 3.2 改进的剩余矩形填充算法32-40
• 3.3 基于遗传算法的混合算法40-46
• 3.4 算法实例及分析46-48
• 3.5 本章小结48-49
• 4 软件开发与工程应用49-63
• 4.1 用户需求分析及优化排样系统设计49-51
• 4.2 优化排样系统开发51-57
• 4.3 工程应用57-62
• 4.4 本章小结62-63
• 5 总结与展望63-65
• 5.1 全文总结63-64
• 5.2 工作展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-70
• 附录1（攻读硕士学位期间发表论文目录）70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈学松,曹炬,方仍存;遗传模拟退火算法在矩形优化排样系统中的应用[J];锻压技术;2004年01期

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3 陈仕军;曹炬;;一种“一刀切”式矩形件优化排样混合算法[J];锻压技术;2009年04期

4 姜永亮;陆璐;张诚一;;基于双种群遗传算法的智能排样系统[J];锻压技术;2011年02期

5 曹炬,胡修彪;大规模矩形件优化排样的遗传算法[J];锻压机械;1999年04期

6 王竹婷;刘林;程浩;刘心报;;改进的最低水平线搜索算法求解矩形排样问题[J];工程设计学报;2009年02期

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9 赵新芳;崔耀东;杨莹;余鹏;;矩形件带排样的一种遗传算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2008年04期

10 戈鹏;邱厌庆;刘柱胜;任佩瑜;;一刀切问题的优化二叉树排样[J];计算机集成制造系统;2011年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 周玉宇;基于Memetic算法的套料与切割优化方法研究[D];华中科技大学;2012年

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本文编号：351079