生成圆形片最优四块排样方式的确定性算法

为解决圆形片无约束剪冲排样问题,提出一个生成圆形片最优四块排样方式的确定性算法。四块排样方式首先用一条父分界线将板材分为两块,然后用两条与父分界线垂直的子分界线将两块分为四块;每个块里面只包含方向和长度均相同的圆形片条带。该算法首先求解一维背包问题生成块里面的条带最优布局;然后隐式枚举三条分界线位置得到所有可能的四块组合,选择排样价值最大的四块组合生成最优的四块排样方式。实验结果表明,该算法在计算时间和板材利用率两方面都有效。     

李氏迷宫算法在液压阀块CAD中的应用研究

通过对液压阀块的三维网格划分 ,结合液压阀块机械加工的工艺特点 ,本文提出了基于李氏迷宫算法的液压阀块孔道自动布局的设计方法 ,并进行了初步的软件实现。应用结果表明 ,将李氏迷宫算法移植于液压阀块 CAD之中是完全可行的     

基于车间动态布局的产品模糊聚类研究

结合原始设备制造(OEM)企业多产品生产的特点,提出了新的动态布局实现方法.主要是对车间的多产品进行聚类,以产品类为变量,随着产品类生产的不同进行布局切换.产品模糊聚类过程中,首先采用F-统计量方法确定产品最佳聚类数量;其次考虑到车间重布局对车间总成本的影响,以车间总成本最小化为优化目标构建产品最佳聚类数量数学模型;最后,以某车间为实例验证了布局方法的有效性.结果表明该方法不仅可以降低物流费用、缩短产品生产周期,而且丰富了动态布局理论,能给相关研究提供参考.     

有约束单一尺寸矩形毛坯下料问题的一种求解算法

讨论有约束单一尺寸矩形毛坯下料问题:切割库存板材满足一定数量的单一尺寸矩形毛坯的需求,优化目标是使所切割的板材总面积最小,该问题广泛的出现在制造业领域的板材切割下料环节。提出一种基于五块布局模式的优化下料算法。首先调用无约束五块布局算法生成整张板材上的毛坯排样方式,然后调用有约束五块布局算法生成部分板上的毛坯排样方式。使用算例对文中下料算法进行了测试,并与文献中下料算法进行了比较。实验结果表明,下料算法可以提高下料利用率,而且计算时间合理。     

基于位姿图和性能融合的产品布局设计方法

为解决产品布局智能化设计问题,对产品布局设计方法进行研究。根据机械产品方案设计中结构布局约束的特点,提出基于位姿图和性能融合模型的产品布局设计方法。该方法对产品布局约束关系抽象化,建立布局设计约束之间的关系表达。在性能求解方面,构建产品功能需求模型、运动功能配置和模块结构之间的映射,得到产品简化布局模块结构。在此基础上,以低序体阵列表达产品布局拓扑结构,并且利用位姿图建立的空间布局模型,对产品模块结构进行定位、定序及邻接等关系的描述和布局组合操作,得到产品结构布局方案。在Pro/E平台中,利用VC.net 2003工具二次开发产品布局设计系统,以数控机床产品布局设计为例,运用提出的方法对其进行布局约束信息表达和布局求解,验证该模型的可行性和有效性。     

矩形件同质条料五块排样方式的生成算法

材料利用率和切割工艺复杂度是金属板材切割排样中主要考虑的两个因素。提出矩形件同质条料五块排样方式的生成算法,用以解决金属板材切割排样问题。这种算法将板材分为五个块,各块中只排放方向和长度均相同的条料。通过求解背包问题优化块中条料的布局,使得块中排放的矩形件总价值达到最大;采用隐式枚举法考察所有可能的五块组合的排样价值,选择排样价值最大的一个组合作为最终的五块排样方式。用文献中的基准测题,验证文中的五块排样算法。数值实验结果表明,文中算法在提高材料利用率和简化板材切割工艺两方面均有效,且算法计算时间较短。     

基于粒子群优化算法的深海运载器模块化设计

针对深海运载器载荷多、任务重及建造和维修复杂等问题,提出模块化布局的设计方法。对结构复杂、功能多样的不同任务载荷进行简化布局,以运载器转动惯量作为优化目标,建立优化数学模型,采用粒子群优化算法对其进行求解,得到最优的解集,实现不同载荷之间的布局优化方案。针对布局方案设计AUV模块的布局方案并建立模块内部布局图。     

应用颜色聚类图像块的多舰船显著性检测

由于多舰船目标显著性检测过程容易将边界像素作为背景处理,本文提出了应用颜色聚类图像块的多舰船显著性检测方法。该方法首先检测邻域像素是否具有颜色相似性,并将临近的具有相似颜色的像素聚集在一起作为一个图像块。接着,对获得的图像块进行扩展,使图像块包含很多其他图像块的像素以提高图像块内像素间的对比强度;对边缘像素进行背景索引标记,计算图像块中像素的显著性强度,采用阈值分割方法获得目标显著性区域。最后,基于颜色聚类的图像块存在部分重叠的特点,利用权值对存在叠加的显著性图像进行融合,从而获得多舰船目标整幅图像的显著性检测结果。对获得的多舰船目标图像进行了实验测试,并对本文算法结果和当前比较先进的其它显著性检测算法进行了效果对比。结果显示:提出的利用颜色聚类图像块的舰船显著性检测方法的查全率达到78%以上,准确率达到92%以上,综合评价指标Fβ≥0.7;无论考虑单个指标还是整体指标,本文算法均优于其他对比算法。     

面向产品配置的模块形成及划分方法

产品配置要考虑客户需求、模块组合复杂度、设计复杂度和成本,合理模块划分是产品配置基础。通过分析客户需求和零部件各相关性因素,建立零部件模糊相似性矩阵,并构建零部件模糊聚类树,描述模块的形成过程。提出采用复合λ对模糊聚类树截距,以组合复杂度、设计复杂度和成本为优化目标进行模块划分。利用遗传算法进行模块划分的优化,得到各λ值,进而得到模块划分的优化结果。此方法不仅考虑零部件之间相关的紧密程度,而且考虑模块划分的目的,以某天文圆顶为例说明了该方法的可行性和适用性。     

基于聚类算法的虚拟单元布局研究

以制造单元为研究对象,建立了以聚类算法为基础的虚拟单元布局数学模型。模型在考虑设备放置位置惟一性的基础上,以相邻设备间关联度总和最大为目标函数。通过Jaccard相似系数求得设备间关联度后,采用遗传算法进行模型的求解,并对染色体编码和遗传算子进行了改进。最后,通过算例分析证明所提出的方法能够很好地解决可重构系统中的虚拟单元布局问题。     

基于单一实体的轮廓表示及其水平线迭代切割的排样算法

阐述运用单一的 Auto CAD实体来表示冲裁件轮廓的方法和优点 ,基于单一实体的轮廓表示提出了一种新的排样算法——水平线迭代切割的排样算法 ,并与常用的域排样算法做了比较 ,最后介绍了基于以上技术的排样模块实现和应用实例     

人机结合蚁群/遗传算法及其在卫星舱布局设计中的应用

卫星舱布局设计问题既存在计算复杂性的组合爆炸,又存在工程的复杂性。许多工程实践表明发挥人机各自特长能有效解决此问题。提出人机结合蚁群／遗传算法HCAGA的求解方法,该算法是将人工方案(人工解)和算法解用统一编码串形式编码,二者结合构成解群,共同参与该算法操作。给出了由计算机自动或人工决定人工方案(人工解)输入时机的两种方式,给出简化的三维卫星布局设计算例。用该算法与并行遗传算法(PGA)和蚁群算法(ACO)进行对比,结果表明该算法在获得工程满意解和计算效率方面较为优越。     

Different approaches for the loop layout problems: a review

In the manufacturing process, loop layout problems (LLPs) are preferred to configurations like single row layout, double row layout, cluster layout, and circular layout for their relative lower initial investment costs because they contain a minimal number of required material links to connect all workstations while providing a high degree of material handling flexibility. The performance of a system is based on the impact of the loop layout. Most of these LLPs are non-polynomial hard. Numerous research works related to loop layout have been published. The literature analysis given here is not restricted to specific considerations about loop layout design. This paper aims to deal with the current and future trends of research on LLPs based on previous research including formulations, solution methodologies. A trend toward bidirectional assumption, large-sized test problems, mixed integer programming, shortcuts instead of additional loop, loading and waiting time for shortcuts, integration of the supply chain management with the data envelopment analysis and also integrate exact, decomposition algorithm with metaheuristics, and developing loop layout using metaheuristics such as scatter search algorithm, improved tabu search, and artificial bees colony algorithm to loop layout is observed. Several research directions are pointed out and discussed.     

考虑双联卡箍约束的航空发动机多管成束敷设优化方法

为解决航空发动机多管路成束敷设问题,提出了一种基于双联卡箍约束和改进NSGA-Ⅱ的管路敷设优化方法。提出一种基于混沌反向学习机制和Levy变异算子的改进NSGA-Ⅱ算法,以改善算法收敛性和非支配解分布性。为解决管路和卡箍的装配约束和设计耦合关系,建立了基于双联卡箍约束的路径模式,生成卡箍和路径控制点,综合考虑管路敷设与卡箍布置规则,基于改进NSGA-Ⅱ设计管路-双联卡箍敷设算法,对卡箍位姿参数和管路路径同时求解。根据多管端口相对位置,提出基于聚类分析的管路分组及敷设序列规划方法,调用管路-双联卡箍敷设算法完成多管成束规划。所提敷设方法在管路设计阶段即考虑卡箍布置问题,实现了双联卡箍布置和多管成束敷设的同时自动规划,最后通过测试函数和敷设算例验证了所提方法的有效性。     

考虑布局熵的多态性车间布局稳健优化模型与算法

为满足大规模定制和产业集群下多品种、小批量的市场需求和订单动态波动的客户需求以及车间低成本、高稳健性的布局要求,设计了以单位面积布置成本、单位产品物流成本和布局熵为优化指标的多目标布局优化模型。提出了基于Pareto优化的聚类并行多目标遗传算法,引入模糊C-均值聚类算法以提高Pareto解集分布的多样性与均匀性,设计了多元胞差分进化重插入操作与基于“精英策略”的移民操作,增强了算法全局与局部搜索能力,有效避免了早熟现象。通过典型算例对比,验证了模型和算法的有效性;同时在企业布局实例应用中,获得了既能满足低成本又能将布局熵值控制在理想范围内的车间布局方案,表明模型具有良好的实用性。     

针对火焰数控切割机的CAD/CAM系统研制

介绍了火焰数控切割机CAD／CAM系统的系统原理及研制过程。该系统由零件设计、人工和自动排样、NC编程及加工仿真等模块组成,系统利用“广义包络矩形”启发式排样法较好地解决了系统的优化排料问题。     

并行混合免疫算法及其在布局设计中的应用

布局问题在理论上属于NPC问题,在工程实践上具有广泛的应用。为较好地求解该问题,以并行遗传算法(PGA)为基础,针对其早熟和收敛速度慢两大缺陷加以改进,提出了并行混合免疫算法(PHIA)。该算法将免疫思想加入遗传算法起到了双重作用,一是免疫选择可有效地防止早熟,二是通过基于免疫记忆的子群体信息交换策略可加速收敛。算法采用混沌初始化,并依自适应交叉和变异的概率值对子群体进行分类,与Powell法混合可更好地改善局部搜索性能。以卫星舱和印制电路板布局设计为背景的算例验证了该算法的可行性和有效性。     

面向方案设计的特征定义及表示方法

将基于特征设计思想引入到方案设计中,提出了旨在实现功能概念与几何构造间有效关联的原型特征和布局模板定义,原型特征定义方案设计的功能需求、概略几何实现方案等产品方案属性及其相互关系;布局模板是原型特征装配的结果,它以草图形式描述方案设计的产品原型特征组成及其整体布局形式,讨论了原型特征的组成,分类规则及其表示方法,给出了布局模板支持下的基于特生方案设计建模过程,研究成果为计算机辅助方案设计系统的实现提供了初步的理论框架。     

A Study of the Progressive Working of an Electric Product Using a 3D Shape Recognition Method

This paper describes the development of the computer-aided design of an electric product using bending and piercing operations for progressive working. The system is based on knowledge-based rules. Knowledge for the system is formulated from plasticity theories, experimental results, and the empirical knowledge of field experts. The system has been written in AutoLISP in AutoCAD on a personal computer and is composed of four main modules, which are input and shape treatment, flat pattern layout, strip layout, and die layout modules. Based on knowledge-based rules, the system is designed considering several factors, such as bending radius, bending angle, effect of springback, material and thickness of a product, bending sequence, and the complexities of the blank geometry and punch profiles. It generates the 3D strip layout drawing for an electric product. The die layout module carries out die design for each process from the results of the strip layout module. Results obtained using the modules enable the designer and manufacturer of piercing and bending dies to be more efficient in this field.