基于智能混合优化算法的不规则件优化排样技术分析

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1、青岛科技人学硕士学位论文独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：艿、，i圭参日期：Ⅶq年f月卜日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解青岛科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和

2、借阅。本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为青岛科技大学。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)本学位论文属于：保密口，在年解密后适用于本声明。不保密口。(请在以上方框内打“√’’)本人签名：鸳．i墨薹剔磁轹菠Ⅲ及(入～／、日期：h备鼋年‘月fo日日期。硼年‘月，，日青岛科技人学硕十学位论文1绪论在竞争激烈的经济社会中，如何以最小的耗资取得最大的经济效益是各个企业所关注的问题。在机械、化工等许多行业，原材料费用占总生产

3、成本的比例很大，提高原材料利用率对于降低成本有至关重要的意义。因此，排样优化问题受到广泛关注，排样结果的好坏对相关行业生产的合理性、经济性和安全性等指标有重大影响。由于在工业生产中排样问题广泛存在，因而解决它具有很深远的理论意义和现实意义。使排料问题难以解决的一个重要原因是随着零件数的增加，获得最优解所需要的计算时间呈指数增加，而且在实际问题中有许多约束，这就使得运用一般的优化方法难以解决。寻找通用性好、求解质量和效率高、易于实现的排样问题求解算法一直是该领域所追求的目标【¨。随着计算机图形学和计算机辅助技术的发展，人们开始不断研究各种排样算法，以有效解决二维优化排样问题。计算

4、机辅助排样(CAN，ComputerAidedNesting)，是计算机辅助设计与制造技术的重要分支之一，能够生成利用率较高的材料分割排样方案，达到节约原材料，降低生产成本的目的。因此，需要进行材料分割的行业都可以应用Q埘，例如实际生产中的机械制造业、服装制造业、家具制造业、塑料制品业、建筑行业等，这些行业构成了CAN的主要应用领域。利用计算机进行辅助排样，可以提高排样的速度，得到高质量的排样方案；有利于促进计算机辅助设计与制造技术及计算机集成制造技术的发展，拓宽现代优化技术的应用领域。1．1排样问题排样问题是指给定一个排样空间(平面)和若干待排样物体(图样)，将待排样物体合理

5、的摆放在指定的空间(平面)中，满足必要的约束，并且达到某种最优目标。1．1．1排样问题描述下料问题的整体描述121：(1)有两组基本数据，一组是大的原材料的尺寸(一维或多维)，另一组是小的零件的尺寸；(2)将小的零件在原材料上进行合理几何组合，并切割下料，如何确定下料排样方案，以使得材料利用率最高。图1-1是一个管子或铝合金线材下料的例子。有数量不限的长度L=98的管子被切割成一系列长度从5至46的小管子以满足生产的需要。基丁．智能混合优化算法的不规则件优化排样技术研究[二二=二]口[][====二]口口[二二二二二]口口[二二二二]口[][=]⋯[二][二]粥564625始“

6、●(a)原材料管子(b)需要的小管子(c)小管子的下料组合图1-1管材切割下料Fig．1-1Cu．mgoftubes图1．2是给定一系列同一规格或不同规格的板材，从中切割出一系列的小零件，如何排放这些零件才能使所用板材数目最少。[厂—]吲1．．．．．．．．．．J．．．．．．．．．I．．．．．．．_J(a)原材料板材(b)待排零件(c)排放零件图1-2矩形件排放问题Fig．1—2Cuttingofrectangles图1．3是一个集装箱装货问题，一组是集装箱，另一组是一些体积大小不一的物品。如何将这些物品装入集装箱，使所占用的集装箱数目最小。嘧瓣同回回国缈(a)集装箱(b)待装物

7、品(c)密集装入图1-3集装箱装货问题Fig．1·3Containerloading1．1．2排样问题的分类排样问题的广义分类方法【3】’如图1．4所示。2团口盱吕叩芦扣青岛科技人学硕十学位论文几饽组合／／、＼狭义仍翻捧样阁题抽象切翻掩徉阁惩芦辱j茹夕—彩心弋簇瓣切割包装嗣窿髯倒剧d匿造纸车辆嫒金托盘玻稿客嚣戮籀孑纺织鑫ll娜：伽嘲伊l图1-4排样问题的广义分类方法Fig．1-4Generalizedphenomenologyofcuttingandpackingproblem狭义排样问题【