面向可制造性的条材优化下料技术的分析与应用

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1、学位论文独创性声明本人声明所呈交的么虹士学位论文《砀登I筵豳缸龟赶焦鳕聱越拦蛔豆象豳》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的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：导师签名：耘畸学位论文使用授权书本人完全了解重庆大学有关保留、使用学位论文的规定。本人完全同意《中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程’’)，愿意将本人的盈士学位论文缅街

2、刹强磁魄丝鲴丑钮幽提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社(CNKI)在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》以及《重庆大学博硕学位论文全文数据库》中全文发表。《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》可以以电子、网络及其他数字媒体形式公开出版，并同意编入CNKI《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程’’规定享受相关权益和承担相应义务。本人授权重庆大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公开论文的全部或部分内容。作者签名：笨主鸶

3、导师签名：≯，备注：审核通过的涉密论文不得签署“授权书"，须填写以下内容：该论文属于涉密论文，其密级是——，涉密期限至——年一月～日。说明：本声明及授权书：逝装订在提交的学位论文最后一页。重庆人学硕十学位论文1绪论节约原材料、优化利用资源是经济可持续发展战略的重要内容之一，也是绿色制造研究的重要组成部分【l删。在机械、建筑、钢铁、船舶、车辆、家具、造纸、玻璃、皮革等制造业中普遍存在着下料问题。下料作为控制原材料利用率的重点环节，采用合理的优化下料技术，能极大地节省原材料、降低企业生产成本。从上世纪60年代起，专家学者对优化下料问题进行了大

4、量的研究，取得了不少的研究成果。然而，国内外对优化下料问题大多从算法改进角度进行研究以期提高材料利用率，忽略了下料过程中原材料采购、优化排样以及下料切割等各阶段存在的影响优化下料的因素，导致得到的优化下料方案过于复杂，在实际下料时难以操作，降低了生产效率。因此，研究优化下料各阶段的约束状态，将各约束状态对优化下料的影响添加到优化模型中，设计相应的优化方法或算法，求解出原材利用率高和可制造性好的优化下料方案，对企业节省原材料、提高生产效率、降低企业生产成本具有重要意义。1．1论文的选题背景和研究意义1．1．1论文的选题背景制造业是将制造资源

5、(物料、能源、设备工具、资金、技术、信息和人力资源等)通过制造过程转化为可供人们使用或利用的工业品或生活消费品的行业，它涉及到国民经济的大量行业如机械、电子、轻工、化工、食品、军工、航天等【3】。制造业为人类创造了巨大的物质财富，同时也带来巨大的资源消耗，成为影响环境的主要因素。制造业的发展，必须要注重对环境的保护和对资源的合理利用，走可持续发展之路。自20世纪60年代起，就已经开始对优化下料理论和计算机算法进行研究。然而，由于优化下料问题是一个NP复杂问题，至今还没有找到有效的多项式时间算法，已知的方法都不能很好处理优化下料过程所面对的

6、近乎无穷的变量和运算。为了使优化下料技术走向实用化，人们研究了许多近似或启发式算法，以求在可接受的优化时间内，得到尽可能高的优化利用率，同时国内外许多公司开发出了相应优化下料软件【销】。由于每个软件都采用了近似或启发式算法，导致在优化软件的实际应用过程中，面对干变万化的下料情况和数据，同一种优化算法及其优化软件，应用于某些下料数据时可能取得良好效果，但在某些情况下则下料效果就不很理想。这种问题源于优化下料算法本身的复杂性和计算机硬件的局限性，目前很难从数学算法和计算机硬件上彻底解决这个问题，很难研究出一种在各种重庆大学硕七学位论文1绪论情

7、况下优化效果都很好的优化算法及其软俐61。从以上分析可以看出，虽然对优化下料问题的研究由来已久，由于大多从算法角度进行研究，具有一定的局限性。文献【7】指出优化下料时采用集中下料模式可将钢材利用率提高至92％以上，可见采用新的下料模式也是提高原材料利用率、改善优化下料技术应用效果的有效手段。另外，由课题组长期从事优化下料研究及实践经验得知，目前国内外大多数优化下料技术和应用系统片面追求高原材利用率，导致优化方案过于复杂，在下料切割过程中消耗了更多的人力资源和能源，如何在保证高原材利用率的同时，又使下料方案便于切割是目前优化下料企业追求的目

8、标。1．1．2论文的研究意义根据世界银行钢铁统计年鉴资料的介绍，中国2007年的钢产量和消费量是4．89亿吨，其中钢带比例是40％，也就是说需要切割的板材有接近2亿吨。国家统计局统计资料显示，