大学生竞赛:板材下料布局优化设计
竞赛题目:板材下料布局优化设计
副标题:基于最低水平线和遗传算法的最佳矩形排样算法设计。
每年都有很多大学生来咨询我们,一起探讨这个课题。很多大学生的求解方案是数学建模来求解这个问题。实际上呢,这个里面有个误区。就是基于最低水平线的误区。一旦限定了具体的策略,那么就限定了结果。这样做就会导致大量的数据走进误区,而很难找到那个最优解。
极致下料软件欢迎广大的同学们,联系我们申请体验版,共同学习研究该问题。
下面是我们的产品:用于钢板、木板、塑料板、纸板、皮革、布卷、石材、玻璃加工成的产品;
比如:家具厂、机械厂、五金厂、玻璃厂、石材厂、包装厂等等。
板材下料排样是个非常复杂的问题。
套料优化属于工程优化难题,被世界称为NP难题,从上世纪60年代,苏联科学家从事该领域研究以来,至今没有任何单位或个人找到真正的解决办法,该问题无法用数学公式来计算,也就是说数学解决不了这类问题,只能借助计算机的速度来解决这个问题。但是目前的计算机运行速度还是太慢了,数据量稍大一点就需要几十年上百年才能排列组合一遍,这是人类生产无法等待的时间。如何在人类生产可以接受的时间范围内计算出优秀的结果,称为算法研究的核心问题。时至今日,也没有任何人找到最好的算法,都是采用的近似值算法,也就是无限的接近最优解的结果。在数据量小的情况下,可是实现最优解的结果。当出现多原材、尺寸数量很大、异形件时,算法性能就会大打折扣。
该算法的价值:
可以助企业节省材料、节约工期、节省人力,便是省时省料省人力。众多工厂利用人员套料的方法操作,不仅仅耗费很多的生产时间,而且很可能损耗原材,也造成招聘懂套料计算的人员,那些非增值作业皆不应该是当下激烈竞争之下应当有的。京瓷创始人稻盛和夫讲道要打造高收益的工厂,开始于浪费的减少。 该算法的 使用方法:输入原材料尺寸,输入下料尺寸,单击优化按钮即可实现优化。
功能介绍:
①支持标准规格的套尺优化,同时支持多种材料规格,软件智能根据利用率最高化为原则使用原料尺寸组合; ②支持利用下脚料规格,提升余料的可利用,并可优先选用下脚料规格;
③包含更新原材料库存,根据本次加工的原材料数量,进行更新大板的库存量;也可以供采购部订购大板;
④支持下脚料入库,对于本次生产形成的下角料实现自动入库操作;但,对余料使用,采用本次用上次的下脚料,下次用本次的下角料,该策略是当前比较好的方法,对本次余料本次使用的策略很难实现智慧化焊接+切割的计算;
⑤支持打印下料规格打印标签,对存在打印标签张贴到下料尺寸上的需求,可以支持二维码、条码的打印,方便实现手持设备出库操作,前提是需要和管理软件实现对接才能实现PDA出库;
⑥支持对接ERP系统,可以支持从材料库提取标准规格,包含下角料尺寸,实现尺寸配对,剩余尺寸加以切割套料计算,提升材料流转的智能化水平;
⑦支持从EXCEL拷贝粘贴数据,比可以从电子表格导入更快捷,由于表格的数据表达式不一定适应系统的要求,导入过程中极易产生间断、问题; ⑧支持打印排版图至A4纸,并且兼容控制每张A4纸打印的图数;
⑨支持DXF文件,可将排版图导出为DXF文档,便于再次编辑;
⑩支持数控指令代码代码,可以将排版图生成为GCODE文件,供给数控设备切割使用。
11.支持纹理调节,对钢板的纤维方向、不锈钢板的拉丝纹路、木板的纹理皆有高效的方向调节;
12.多个套料策略供选取,像特殊规定的数控机床的最大裁剪长度,切割X/Y方向的次序等;
示例数据如下:
大板尺寸 | ||
长(mm) | 宽(毫米) | 库存量 |
4000 | 1500 | 99999 |
裁剪尺寸 | ||
长(mm) | 宽(毫米) | 需求量 |
678 | 614 | 40 |
884 | 431 | 56 |
723 | 753 | 110 |
785 | 767 | 81 |
131 | 718 | 56 |
789 | 682 | 77 |
247 | 142 | 24 |
416 | 570 | 94 |
390 | 550 | 119 |
701 | 629 | 23 |
740 | 782 | 35 |
592 | 131100 | 65 |
料头可利用方案:
①依据加工作业的材料尺寸,对比库存量,优先使用余料尺寸;
②把剩下的材料尺寸使用标准材料(可以包括料头规格,但是不建议)进行加工优化套料;
③按套尺数据修正库存量数据;
④把新形成的下角料入库。
⑤如此往复的消减料头库存量,直至合适的库存量为止。
非良好方案:
不可指望本次下角料当次使用,如果在可焊接材料,人员可以如此,但是系统这样做,就会引起排样策略的算法计算难度,进而致使结果很差。
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