基于块结构矩形件两阶段优化排样

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1、基于块结构的矩形件两阶段优化排样学生：季君指导老师：崔耀东专业：计算机软件与理论研究方向：优化计算技术与CAD年级：2003中文摘要优化下料是研究如何下料使得材料利用率最高，在实际生产中应用广泛。机械制造业、家具制造业、服装制造业等行业存在大量的下料问题。有效的提高材料利用率，降低生产成本，是增加企业效益的有效途径之一。提高材料利用率问题是一个系统工程问题，需要从生产管理、支持决策等方面提供完备的一体化解决方案，构造有效的优化算法是优化下料中的关键环节。矩形件排样问题，是二维下料问题的一个分支。国内外对矩形毛坯的排样问题研究给予了足够的重视。虽然很多文献对矩形件排样问题进行了研究，但

2、企业下料环节影响排样问题特性的因素很多，随着生产的发展，这些因素在不断变化，具有新特性的排样问题不断出现，需要进行新算法研究予以解决，以满足生产的需要。生产中常采用剪冲下料工艺分两阶段将金属板材分割成毛坯。第一阶段称为剪切阶段，用平剪床将板材切成条带；第二阶段称为冲裁阶段，用冲床从条带上分离出毛坯。排样算法可用于在剪切阶段，确定条带在板材上的最优排列方式，尽可能提高下料利用率。目前在排样研究文献中，很少看到适合剪冲下料工艺的条带剪切排样算法的报道。本文根据条带剪切排样的特点，提出应用匀质块两阶段排样方式。匀质块由同尺寸毛坯的条带组成。在用平剪床剪切匀质块时，每一刀都切下一根水平或竖直

3、的条带。可以分两个阶段将一张板材分割成匀质块：第一阶段用平行的剪切线，将板材切成复合条带，每根复合条带中含一排匀质块；第二阶段用垂直于复合条带的剪切线，将复合条带剪切成匀质块。采用这种排样方式的优点是：排样方式由条带组成，适合剪冲下料工艺的需要；可以单独应用匀质块排样方式，简化下料过程的管理，缩短生产周期；和线性规划结合，求解最优排样方案时，时间效率较高；在算法设计过程中，通过控制匀质块的生成方式，可以实现下料工艺的简化。本文算法按如下步骤生成最优的匀质块两阶段排样方式：第一步：采用动态规划算法确定最优匀质块；第二步：通过求解由匀质块组成的背包问题确定最优复合条带；第三步：通过求解由

4、复合条带组成的背包问题确定最优排样方式。采用文献中报道了基准排样例题进行计算，结果表明本文算法的时间效率较高，并且所生成排样方式的材料利用率，超过经典两阶段排样方式。因此，本文算法是一种值得推荐的算法。关键词：矩形毛坯，二维排样，动态规划算法，背包问题，匀质块OptimalTwo-stagedCuttingPatternsforRectangularBlanksBasedontheBlockStudent:JiJunTutor:CuiYaodongMajor:ComputerSoftwareandTheoryDirection:OptimizationandComputationTe

5、chniques;ComputeraddeddesignGrade:2003AbstractTheresearchonthecuttingstockproblemsistostudyhowtogeneratecuttingpatternstomaximizematerialusage.Cuttingstockproblemsappearinmanyindustries,suchastheindustriesofmechanicalmanufacturing,furniture,leather,andsoon.Improvingmaterialusagemayreducethecost

6、sofproductionandthusitisanefficientwaytoincreasetheprofitsoftheenterprises.Improvingmaterialusageisasystemproject.Manyfactorsshouldbeconsideredtogetagoodsolution,suchasproductionmanagement,cuttingstockprocess,anddecisionsupport.Forthecuttingstockprocess,thekeyproblemistoconstructanefficientalgo

7、rithm.Therectangularcuttingproblemisabranchofthetwo-dimensionalcuttingproblems.Althoughalotofpapershavefocusedonthetwo-dimensionalcuttingproblemsofrectangularitems,therearemanyfactorsthataffectthecuttingstockprocess.Thesefactorsar