冲裁件条料最优四块剪切下料方案的生成算法

讨论冲裁件条料剪切下料方案的设计问题。下料方案由一组排样方式组成。首先构造一种生成条料最优四块排样方式的背包算法,然后采用基于列生成的线性规划算法迭代调用上述背包算法,每次都根据生产成本最小的原则改善目标函数并确定各种冲裁件的当前价值,按照当前价值生成一个新的排样方式,最后选择最优的一组排样方式组成下料方案。采用例题将该排样方式生成算法和文献中多段排样方式生成算法进行比较,实验计算结果表明,该算法得到的排样方式排样价值较高。最后通过文献中实例的下料方案求解,可以看出该算法解决实际下料问题是有效的。     

基于价值修正的圆片下料顺序启发式算法

讨论圆片剪冲下料方案的设计问题。下料方案由一组排样方式组成。首先构造一种生成圆片条带最优四块排样方式的背包算法,然后采用基于价值修正的顺序启发式算法迭代调用上述背包算法,每次都根据生产成本最小的原则改善目标函数并修正各种圆片的当前价值,按照当前价值生成一个新的排样方式,最后选择最优的一组排样方式组成下料方案。采用文献中的基准测题将文中下料算法与文献中T 型下料算法和启发式下料算法分别进行比较。实验计算结果表明,该算法的材料利用率比T 型下料算法和启发式下料算法分别高0.83%和3.63%,且计算时间在实际应用中合理。     

基于两段排样方式的矩形件优化下料算法

针对矩形件下料问题,提出一种基于两段排样方式的优化下料算法。首先构造一 种约束排样算法,生成矩形件在板材上的两段排样方式。然后采用列生成算法依据矩形件剩余 需求量迭代调用上述约束排样算法生成一个虚拟下料方案,按照不产生多余矩形件原则选取虚 拟下料方案中的部分排样方式加入到实际下料方案中,更新矩形件剩余需求量;重复上述步骤 直到矩形件剩余需求量为零。采用文献中基准例题将该算法与2 种文献算法进行比较,数值实 验结果表明该算法下料利用率比2 种文献算法分别高1.61%和0.78%。     

改进的矩形毛坯三块排样方式及其算法

致力于改进矩形毛坯三块排样方式的生成算法,采用三种策略缩小解的搜索范围,并将该算法与线性规划相结合形成排样方案生成算法,用于求解大规模矩形毛坯排样问题.通过实验证明,与二阶段、T形、两段、三阶段排样算法相比,排样方案生成算法生成的排样方案虽然板材利用率稍低,但排样方案简单,能够简化切割工艺.     

矩形毛坯最优三块排样的新算法

针对矩形毛坯二维下料问题,提出采用三块排样的下料算法,以达到最小化板材消耗量和简化切割工艺的目标。该算法将列生成法和排样方式生成算法相结合,生成一个含多个排样方式(排样图)的集合,然后通过解整数规划问题获得各个排样方式的使用次数。排样方式生成算法通过构造并求解整数规划模型,求出最优三块排样。采用的三块排样,切割工艺简单,能有效提高切割效率。实验结果表明,该算法可以明显减少板材消耗。     

基于多阶排样方式的矩形件二维板材下料算法

针对二维剪切下料的特点,提出一种基于多阶排样方式的优化算法。递归构造多阶排样方式,称若干行若干列同种矩形件按照相同方向排列在一起形成的排样方式为0阶排样方式,n(n为正整数)阶排样方式由两个n-1阶排样方式沿着水平方向或竖直方向拼合而成。设计多阶排样方式的递归生成算法,按照阶数从小到大顺序生成多阶排样方式。将列生成算法与多阶排样方式生成算法相结合得到下料方案,按照板材使用张数最少原则确定下料方案中每个排样方式的使用次数。将这里排样方式分别与文献中的匀质条带三块排样方式、双排多段排样方式、简单块占角排样方式和递归四块排样方式进行对比,实验计算结果表明,多阶排样方式的排样价值高于以上4种排样方式。进一步地,将该下料算法与文献下料算法进行对比,实验结果表明该下料算法可提高板材利用率。     

一种求解圆形件下料问题的启发式算法

针对二维圆形件下料问题,提出一种改进的顺序启发式算法。在生成排样方式的过程中,采用价值修正策略不断修正当前排入圆片的价值,使之趋于合理,选取价值最大的排样方式组成当前排样方案,迭代调用该过程多次,从中选取最优的排样方案。实验结果证明,与线性规划算法相比,该算法更有效。     

基于梯形和平行四边形的圆片剪冲下料算法设计与实现

提出一种在矩形板材上引入梯形条带来进行排样的方法,首先用两条平行的分界 线将板材分为两个大小一致的直角梯形段和一个平行四边形段,分别采用递归算法和动态规划 算法确定梯形段和平行四边形段中条带的最优组合,从而确定最优排样方式;再结合线性规划 算法解决圆片下料问题,使得整个下料方案的材料利用率最大化。最后采用大量随机生成的例 题进行实验,实验结果表明该算法能有效提高材料利用率。     

矩形件简单块占角排样方式的动态规划

目的 针对矩形件无约束2维剪切排样问题,提出一种可简化板材切割工艺的简单块占角排样方式,并构造这种排样方式的动态规划生成算法。方法 该排样方式在板材左下角按照简单块方式排样若干行若干列同种矩形件,将板材剩余部分划分为两个子板;将子板按照上述方法继续递归排样和划分,直至子板排满矩形件为止。采用动态规划确定所有可能尺寸的板材左下角排样的最优矩形件、矩形件的最优行列数和板材剩余部分的最优子板划分。运用规范尺寸排除不必要的计算。结果 将本文算法与目前常见的算法进行比较,实验结果表明本文算法计算时间合理,排样价值较高。在第1组41道基准例题中,本文算法所有例题均求出了精确解,同质块T型算法、同质块两段算法和复合条带两段算法分别有7道、5道和4道例题未求出精确解。在第2组20道基准例题中,本文算法只有1道例题未求出精确解,普通三阶段算法、同质块T型算法、同质块两段算法和匀质条带三块算法分别有18道、15道、15道和20道例题未求出精确解。在第3组50道随机例题中,本文算法、普通两段算法和同质块两段算法板材利用率分别为99.913 7%、99.862 3%和99.796 1%。在第4组31道基准例题中,本文算法所有例题均求出了精确解,普通占角排样算法有2道例题未求出精确解。结论 本文算法计算时间远小于精确算法,优化效果接近精确算法;本文算法计算时间与多种启发式算法接近,但优化效果好于多种启发式算法。     

矩形件无约束二维板材剪切的4块排样算法

针对矩形件无约束二维板材剪切排样问题,提出一种新的4块排样方式及其生成算法.该排样方式将板材划分成4个块,对每个块,按照递归方式进行排样.选择一行同种矩形件放置在块的左下角,沿着这行矩形件的上边界和右边界将该块剩余部分划分成两个更小的子块以待进一步递归考察.首先,构造动态规划算法一次性生成所有可能尺寸的块中矩形件的递归...     

生成矩形毛坯最优两段排样方式的确定型算法

排样价值、切割工艺和计算时间是排样问题主要考虑的3个因素.文中提出一个新的基于排样模式的确定型排样算法——同质块两段排样算法,此算法适合剪冲下料工艺,在实现工艺简化的同时提高了排样价值时间比.首先通过动态规划算法生成最优同质块,然后求解一维背包问题生成块在级中的最优排样方式和级在段中的最优排样方式,最后选择两个段生成最优的两段排样方式.通过3组经典测题对该文算法进行了测试,将算法与4种著名算法进行了比较.实验结果表明,该文算法的优化结果好于以上4种著名算法,有效地提高了板材利用率,并且计算时间合理.     

一维下料问题中提高计算效率方法的研究

讨论一维下料问题,对原有的基于顺序价值修正的启发式算法进行改进。每次使用动态规划算法求解当前最优排样方式的背包问题,保存多个价值最优的排样方式提供给SHP算法选择,修改对应的回退算法,提高算法的计算效率。综合考虑材料利用率和可重复次数,优先选择有利于后面排样方式生成的排样方式。在记录下的大量较优结果中,最终选取满足需要的排样方案进行使用。在计算过程中,结合多线程技术,进一步提高计算效率。实验结果表明,改进后的算法能够有效地提高材料利用率,简化切割方式,在计算时间上优势明显。     

一种有效的求解一维下料问题的启发式算法

使用了一种改进的顺序启发式算法,在排样方式的生成过程中不断修正当前排入毛坯的价值,使之趋于合理,依次选取求解背包函数获得的最大单位价值的排样方式组成当前排样方案,迭代调用该过程多次,最终选取最优的排样方案。在保证较高材料利用率的同时考虑减少排样方式,增加最后一根材料余料长度等多个优化目标。通过多组实验结果比较,证实了算法的有效性。     

A cutting stock problem and its solution in the manufacturing industry of large electric generators

T-shape cutting patterns are applied in the manufacturing of circular and sectorial blanks for stators and rotors of large electric generators. The author presents an algorithm to generate them. In the patterns more than one row of identical blanks can appear in a strip. A strip is in one of the two perpendicular directions, namely X- or Y-direction. The algorithm uses the knapsack algorithm and an implicit enumeration method to determine the optimal combination of blank rows in the strips, the strip numbers and directions in the pattern. The algorithm is applied to the real cutting stock data of a factory that makes large electric generators. The results indicate that the algorithm is efficient both in computation time and in material usage.     

生成矩形毛坯最优T形排样方式的递归算法

讨论矩形毛坯无约束两维剪切排样问题．采用由条带组成的T形排样方式，切割工艺简单．排样时用一条分界线将板材分成2段，同一段中所有条带的方向和长度都相同．一段含水平条带．另一段含竖直条带．采用递归算法确定分界线的最优位置以及每段中条带的最优组合．以便使下料利用率达到最高．采用大量随机生成的例题进行实验，结果表明该算法在计算时间和提高材料利用率2方面都较有效．     

基于动态状态树的回溯算法

介绍了背包问题及0-1背包问题,阐述了回溯算法(算法设计的基本方法之一)和状态空间的概念,提出一个基于动态状态空间树的回溯算法.以0-1背包问题为例,说明动态树方法对求解线性规划问题等是非常有用的,且该算法所用时间少于静态状态空间树方法,有助于扩大回溯算法的应用.     

Algorithms for 3D guillotine cutting problems: Unbounded knapsack, cutting stock and strip packing

We present algorithms for the following three-dimensional (3D) guillotine cutting problems: unbounded knapsack, cutting stock and strip packing. We consider the case where the items have fixed orientation and the case where orthogonal rotations around all axes are allowed. For the unbounded 3D knapsack problem, we extend the recurrence formula proposed by [1] for the rectangular knapsack problem and present a dynamic programming algorithm that uses reduced raster points. We also consider a variant of the unbounded knapsack problem in which the cuts must be staged. For the 3D cutting stock problem and its variants in which the bins have different sizes (and the cuts must be staged), we present column generation-based algorithms. Modified versions of the algorithms for the 3D cutting stock problems with stages are then used to build algorithms for the 3D strip packing problem and its variants. The computational tests performed with the algorithms described in this paper indicate that they are useful to solve instances of moderate size.