混批零件排样算法与船用板材下料管理系统研究
发布时间：2021-07-18 09:06
近年来,随着计算机科学技术的快速发展,船舶制造企业也逐渐转型,由传统的制造业逐渐往智能制造业方向转变。伴随着市场需求的实时变化,客户定制化和个性化的需要程度不断增加,船舶制造企业主要采用多品种单件生产方式,这使板材下料过程物料管理变得更加困难。船舶制造企业的板材下料过程中会存在排样效率低下以及大量的原材料浪费等问题,因此需要设计高效的排样优化方法以更好的指导板材下料过程,从而有效地提高企业的生产效率,降低企业的生产成本,并且能够按时交付产品。本文以船舶制造企业的板材下料为应用背景,利用计算机图形学相关理论和优化排样算法,研究混批不规则零件排样问题,主要研究内容包括:（1）以最小化排样长度为不规则件排样问题的优化目标,考虑排样过程中的零件之间不能相互重叠、零件不能超出板材的边界等约束,建立了不规则件排样问题的数学模型。通过对临界多边形算法、基于判交-分离算法以及基于判距-碰靠算法这三类方法进行分析比较,选取了时间复杂度较小的基于判距的碰靠算法作为本文排样问题的定位方法。（2）针对传统临界多边形算法存在计算过程繁杂、时间复杂度较高等问题,提出了一种基于判距-碰靠的混合启发式排样方法。通过基...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２论文的总体结构??第３章：基于判距－碰靠的混合启发式排样方法的设计
山东大学硕士学位论文??（２）第二类是卷板排样问题。该问题是指给定一定数量的不规则样件排放??到一个宽度固定、长度不定的矩形板料内部，要求排样结束后占用的排样长度最??小，此时板料的利用率最大。板料的利用率定义为所有排样件的面积之和与排样??结束后所有样件占用板料面积的比值，排样结束后所有样件占用板料的面积定义??为板料的宽度与排样长度（排样结束后所有样件顶点的纵坐标最大值）的乘积。??卷板排样问题的示意图如图２－１所示。??，八＇?▲??＼?５??４?＾?７?Ｈ??Ｍ?气—３—／｜??１１２??！．…——??Ｌ—???＼?：?Ｔ??，??？??Ｗ??图２－１卷板排样问题??基于对船舶制造企业的板材下料实际情形的调研，发现在卷板上进行混批零??件下料的问题，因此本文主要研宄第二类不规则件排样问题，即在一张宽度确定、??长度不限定的矩形板料上排放不同种类、给定数量的不规则样件，并且使板料的??利用率最大。??２．１．２数学模型的建立??假设所有待排零件的总数为为（下标／表示零件集合中待排零件的编??号）零件／的图形，用５；?（／＝１，２，．．．，《）表示第／个零件的面积，ｘ卩和丹分别为零??件／的第ｙ个顶点的横坐标和纵坐标，Ｆ表示板料的宽度，／／为排样结束后所有??排样件占据板料的最大排样长度。船厂对零件边缘的实际加工工艺会要求板材下??料时，零件之间需要预留一定的工艺间隙，以保证零件后续加工的质量。在求得??工艺间隙后，要求零件排样时考虑切割工艺间隙带来的影响。现用ｒ表示由于加??工工艺导致的切割间隙，／？￡｛０，?＜５｝，其中ｄ为同加工工艺导致的切割间隙，如??激光切割需要预留０
山东大学硕士学位论文??外围移动一周生成临界多边形的过程。通过临界多边形工具，可以根据参考点相??对临界多边形的位置，不难得到以下几种情形：（１）若运动多边形的参考点落??在临界多边形的边上，表明两多边形刚好保持接触且不重叠；（２）若运动多边??形的参考点位于临界多边形的外部，表明两个多边形是分离的；（３）若运动多??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自适应遗传模拟退火算法的矩形件排样[J]. 夏以冲,陈秋莲,宋仁坤. 计算机工程与应用. 2018(22)
[2]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)
[3]基于最小包络矩形的不规则凸多边形的三角形处理算法[J]. 王淑青,陈军,潘健,张子蓬,袁晓辉,何莉. 计算机应用与软件. 2016(11)
[4]基于临界多边形的不规则件启发式排样算法[J]. 汤德佑,周子琳. 计算机应用. 2016(09)
[5]应用临界多边形方法与小生境遗传算法求解不规则排样问题[J]. 刘海明,周炯,吴忻生. 小型微型计算机系统. 2016(05)
[6]改进的临界多边形生成算法[J]. 郭瑞峰,叶艳. 电子科技. 2014(10)
[7]二维不规则贯通排样的模拟退火算法[J]. 杨璐,韩伟. 南京工程学院学报(自然科学版). 2014(03)
[8]二维排样中小生境粒子群算法的研究与应用[J]. 董辉,黄胜. 浙江工业大学学报. 2014(03)
[9]基于成组原理的船舶件排样系统研究[J]. 钟相强. 计算机工程与应用. 2014(15)
[10]基于免疫遗传算法的不规则件排样优化问题求解[J]. 梁利东,钟相强. 机械科学与技术. 2013(03)
博士论文
[1]二维排样系统的图形匹配、入排控制与碰靠算法研究[D]. 宋亚男.华南理工大学 2004
硕士论文
[1]基于临界多边形的二维不规则排样问题的研究[D]. 李科林.华中师范大学 2019
[2]基于灰狼算法的矩形优化排样及其在板式家具开料中的应用[D]. 罗强.华中科技大学 2019
[3]基于主成分分析的复杂二维不规则零件排样算法研究[D]. 梁卓.燕山大学 2019
[4]基于不完整临界多边形的二维排样问题的研究[D]. 孙佳正.华东师范大学 2018
[5]基于临界多边形的二维不规则排样算法研究[D]. 徐将将.华南理工大学 2018
[6]二维不规则零件排样算法的研究与应用[D]. 张蜜蜜.华北电力大学(北京) 2017
[7]对船体建造板材套料排样优化的研究[D]. 刘鹏.武汉理工大学 2016
[8]基于改进临界多边形方法的二维排样优化算法研究[D]. 陶宇宇.华南理工大学 2016
[9]基于临界多边形方法的二维不规则件排样问题及其算法研究[D]. 周炯.华南理工大学 2015
[10]基于临界多边形的不规则件排样算法研究及实现[D]. 周子琳.华南理工大学 2014
本文编号：3289273
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２论文的总体结构??第３章：基于判距－碰靠的混合启发式排样方法的设计
山东大学硕士学位论文??（２）第二类是卷板排样问题。该问题是指给定一定数量的不规则样件排放??到一个宽度固定、长度不定的矩形板料内部，要求排样结束后占用的排样长度最??小，此时板料的利用率最大。板料的利用率定义为所有排样件的面积之和与排样??结束后所有样件占用板料面积的比值，排样结束后所有样件占用板料的面积定义??为板料的宽度与排样长度（排样结束后所有样件顶点的纵坐标最大值）的乘积。??卷板排样问题的示意图如图２－１所示。??，八＇?▲??＼?５??４?＾?７?Ｈ??Ｍ?气—３—／｜??１１２??！．…——??Ｌ—???＼?：?Ｔ??，??？??Ｗ??图２－１卷板排样问题??基于对船舶制造企业的板材下料实际情形的调研，发现在卷板上进行混批零??件下料的问题，因此本文主要研宄第二类不规则件排样问题，即在一张宽度确定、??长度不限定的矩形板料上排放不同种类、给定数量的不规则样件，并且使板料的??利用率最大。??２．１．２数学模型的建立??假设所有待排零件的总数为为（下标／表示零件集合中待排零件的编??号）零件／的图形，用５；?（／＝１，２，．．．，《）表示第／个零件的面积，ｘ卩和丹分别为零??件／的第ｙ个顶点的横坐标和纵坐标，Ｆ表示板料的宽度，／／为排样结束后所有??排样件占据板料的最大排样长度。船厂对零件边缘的实际加工工艺会要求板材下??料时，零件之间需要预留一定的工艺间隙，以保证零件后续加工的质量。在求得??工艺间隙后，要求零件排样时考虑切割工艺间隙带来的影响。现用ｒ表示由于加??工工艺导致的切割间隙，／？￡｛０，?＜５｝，其中ｄ为同加工工艺导致的切割间隙，如??激光切割需要预留０
山东大学硕士学位论文??外围移动一周生成临界多边形的过程。通过临界多边形工具，可以根据参考点相??对临界多边形的位置，不难得到以下几种情形：（１）若运动多边形的参考点落??在临界多边形的边上，表明两多边形刚好保持接触且不重叠；（２）若运动多边??形的参考点位于临界多边形的外部，表明两个多边形是分离的；（３）若运动多??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自适应遗传模拟退火算法的矩形件排样[J]. 夏以冲,陈秋莲,宋仁坤. 计算机工程与应用. 2018(22)
[2]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)
[3]基于最小包络矩形的不规则凸多边形的三角形处理算法[J]. 王淑青,陈军,潘健,张子蓬,袁晓辉,何莉. 计算机应用与软件. 2016(11)
[4]基于临界多边形的不规则件启发式排样算法[J]. 汤德佑,周子琳. 计算机应用. 2016(09)
[5]应用临界多边形方法与小生境遗传算法求解不规则排样问题[J]. 刘海明,周炯,吴忻生. 小型微型计算机系统. 2016(05)
[6]改进的临界多边形生成算法[J]. 郭瑞峰,叶艳. 电子科技. 2014(10)
[7]二维不规则贯通排样的模拟退火算法[J]. 杨璐,韩伟. 南京工程学院学报(自然科学版). 2014(03)
[8]二维排样中小生境粒子群算法的研究与应用[J]. 董辉,黄胜. 浙江工业大学学报. 2014(03)
[9]基于成组原理的船舶件排样系统研究[J]. 钟相强. 计算机工程与应用. 2014(15)
[10]基于免疫遗传算法的不规则件排样优化问题求解[J]. 梁利东,钟相强. 机械科学与技术. 2013(03)
博士论文
[1]二维排样系统的图形匹配、入排控制与碰靠算法研究[D]. 宋亚男.华南理工大学 2004
硕士论文
[1]基于临界多边形的二维不规则排样问题的研究[D]. 李科林.华中师范大学 2019
[2]基于灰狼算法的矩形优化排样及其在板式家具开料中的应用[D]. 罗强.华中科技大学 2019
[3]基于主成分分析的复杂二维不规则零件排样算法研究[D]. 梁卓.燕山大学 2019
[4]基于不完整临界多边形的二维排样问题的研究[D]. 孙佳正.华东师范大学 2018
[5]基于临界多边形的二维不规则排样算法研究[D]. 徐将将.华南理工大学 2018
[6]二维不规则零件排样算法的研究与应用[D]. 张蜜蜜.华北电力大学(北京) 2017
[7]对船体建造板材套料排样优化的研究[D]. 刘鹏.武汉理工大学 2016
[8]基于改进临界多边形方法的二维排样优化算法研究[D]. 陶宇宇.华南理工大学 2016
[9]基于临界多边形方法的二维不规则件排样问题及其算法研究[D]. 周炯.华南理工大学 2015
[10]基于临界多边形的不规则件排样算法研究及实现[D]. 周子琳.华南理工大学 2014
本文编号：3289273
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