匀质条带五块布局方式及其生成算法

针对矩形毛坯无约束二维布局问题,提出一种匀质条带五块布局方式。这种布局方式将板材划分为5个矩形块,每个块由包含同种毛坯的匀质条带组成。构造五块布局方式的生成算法:首先采用动态规划方法生成所有可能尺寸的块中匀质条带的最优布局;然后采用隐式枚举和分支定界技术考察板材所有可能的五块划分方式,按照板材布局价值最大原则确定板材的最优五块划分,得到最终的五块布局方式图。数值实验结果表明,这种算法能有效地提高板材布局价值。     

多卷材二维下料问题的一种启发式算法

讨论多卷材二维剪切下料问题,即使用多种不同宽度的卷材剪切出若干种一定数量的矩形件,优化目标为材料利用率最高。提出一种顺序启发式下料算法,构造排样方式生成算法,首先根据卷材宽度方向切割废料最小原则,确定矩形件在卷材宽度方向上的排列方式;然后根据卷材长度方向切割废料最小原则,确定卷材的长度以及矩形件在卷材长度方向上的排列方式。按照当前矩形件需求量调用上述排样方式生成算法,生成一个排样方式满足部分矩形件需求量,重复该过程,直到所有矩形件需求量均得到满足为止。采用实际生产中的例题将本文下料算法和文献中排样系统进行比较,数值模拟结果表明:本文算法在优化结果和计算时间两方面均有效。     

二维板材切割下料问题的一种确定性算法

研究二维板材切割下料问题,即使用最少板材切割出一定数量的若干种矩形件。 提出一种结合背包算法和线性规划算法的确定性求解算法。首先构造生成均匀条带四块排样方 式的背包算法;然后采用线性规划算法迭代调用上述背包算法,每次均根据生产成本最小原则 改善目标函数并修正各种矩形件的当前价值,按照当前价值生成新的排样方式;最后选择最优 的一组排样方式组成排样方案。采用基准测题,将该算法与著名的T 型下料算法进行比较,实 验结果表明,该算法比T 型下料算法更能节省板材,计算时间能够满足实际应用需要。     

一维下料问题的一种混合启发式算法

讨论一维下料问题,即用库存线材原料切割出若干种已知数量和长度的零件,优化目标为最大化线材利用率。提出一种混合启发式下料算法,用当前零件构造线材所有可能的切割方式,计算每种切割方式的废料长度、零件平均长度、大零件数量,按照废料最小、零件平均长度最大、大零件数量最多的原则选择一种切割方式切割相应线材,满足部分零件需求;用剩余零件继续构造线材可能的切割方式,按上述原则继续选择相应线材进行切割,重复该过程,直到所有零件的需求量得到满足为止。采用文献中基准例题验证文中下料算法,数值实验结果表明该算法与4种文献算法相比性能占优,且算法计算时间合理。     

圆形件卷材排样问题的启发式优化算法

圆形件卷材排样问题是将一组不同尺寸的圆形件排样在宽度指定的卷材上,使得占据的卷材长度最小。针对该问题提出一种基于先定序后定位思想的启发式优化排样算法,构建了圆形件卷材排样问题的数学模型,计算了待排样圆形件在当前布局的所有可行放置位置的优度指标,选择优度指标最高的位置放置圆形件,并通过对圆形件排放序列进行变换,得到多种不同的排样方案,选择耗费卷材长度最小的排样方案作为最终解。构造了半径非递增、首圆形件置换和子序列划分3种算法,并利用文献中的例题,比较了3种算法和文献算法排样的计算时间和卷材使用长度。实验结果表明:本文算法生成的排样方案耗费的卷材长度较小,且算法计算时间比较合理;子序列划分算法的求解质量最好,能较好地使大小圆形件在卷材中均匀分布。     

带剪刃长度约束的圆形片二维优化下料算法

钣金制造企业经常采用剪冲工艺将金属板材剪冲出圆形片,用以生产各种零件,优良的下料算法可以提高板材的下料利用率。现提出一种带剪刃长度约束的圆形片下料算法,这种算法将板材分为4个块,每个块中包含相同长度和方向的条带,每个条带中包含同种圆形片。首先运用递归技术构造4块布局方式的无约束生成算法和有约束生成算法;然后采用线性规划算法迭代调用无约束布局算法,生成第1部分下料方案,采用顺序启发式算法顺序调用有约束布局算法,生成第2部分下料方案;最后,组合两部分下料方案形成最终下料方案。数值模拟实验结果表明,采用该下料算法板材利用率高于文献算法。     

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。     

约束二维排样问题的一种求解算法

讨论有约束二维切割排样问题,即将板材切割成若干种矩形毛坯,其中每种毛坯的数量有上界约束,优化目标以使板材所切割的毛坯总价值(排样价值)最大。采用五块排样方式简化切割工艺,将板材切割成五块,每块切割成所需毛坯。构造一种基于隐式枚举和分支定界思想的算法生成五块排样方式:(1)计算所有可能尺寸的块的排样价值;(2)选择排样价值最大的五块组合生成五块排样方式;(3)采用文献中的基准测题,验证文中的有约束五块排样算法。研究结果表明,文中算法平均排样价值比文献中的3种算法分别高出12.85%,4.52%和1.89%,且算法计算时间较短。     

矩形件套裁排样的一种优化解法

求解矩形件套裁排样问题,即用指定规格的板材切割出若干种矩形件,目标是极大化板材利用率。构造一种基于五块结构的矩形件套裁排样方式,该排样方式首先将板材划分为五个块,然后在每块中按照简单方式排样一种矩形件。建立五块排样方式的整数规划数学模型,并在Visual Studio和CPLEX中进行编程求解。用文献中的基准测题,检验五块排样方式的性能,数值实验结果表明,排样方式在提高板材利用率和简化板材切割工艺两方面均有效,且模型求解时间在实际应用中合理。     

复合条带三阶段排样方式的生成算法

提出复合条带三阶段排样方式用以解决无约束二维剪切排样问题。该排样方式用3个阶段将板材切割成毛坯,首先用水平刀具将板材切成复合条带,然后用竖直刀具将复合条带切成初始毛坯,最后用水平刀具将初始毛坯切成具有精确尺寸的毛坯。采用背包算法生成该种排样方式,该算法求解两个背包模型分别生成条带在板材中的布局和毛坯在复合条带中的布局。采用文献中基准测题,将文中排样方式与文献中5种重要的排样方式进行比较。实验结果表明,文中复合条带三阶段排样方式平均排样价值高于以上5种排样方式,且切割工艺比较简单。