最佳化下料的複雜約束狀態問題及其系統處理方法研究

《最佳化下料的複雜約束狀態問題及其系統處理方法研究》是依託重慶大學，由閻春平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：最佳化下料的複雜約束狀態問題及其系統處理方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：閻春平
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

最佳化下料是企業實施綠色製造的關鍵技術和方法之一。國內外研究很多，但缺乏對最佳化下料複雜約束狀態及其處理方法的系統性研究，難以適應企業實際下料問題約束狀態的變化性和約束狀態模式的多樣性，制約了最佳化下料技術套用的整體效果。本項目研究最佳化下料約束狀態維度構成、影響關係模型、關聯關係特性，建立最佳化下料的六維約束狀態系統模型；面向任意約束狀態模式下的最佳化下料問題，提出約束狀態分類方法，研究每類約束狀態對最佳化下料問題數學模型的影響及模型求解方案，給出實際下料問題從約束狀態抽象、約束狀態模式定義、建立或選擇數學模型到模型求解的系統處理方法；建立複雜約束狀態下最佳化下料問題的決策過程模型。研究出一套能實現動態增加約束狀態、動態增加下料算法、動態定義約束狀態模式的一維條材、二維板材的最佳化下料系統平台，以支撐企業動態變化的約束狀態模式。上述研究結論、方法與系統平台在企業進行套用，取得明顯套用效果。

結題摘要

最佳化下料是企業實施綠色製造的關鍵技術和方法之一，國內外研究缺乏對最佳化下料複雜約束狀態及其處理方法的系統性研究，難以適應企業實際下料問題約束狀態的變化性和約束狀態模式的多樣性，制約了最佳化下料技術套用的整體效果。本項目對最佳化下料複雜約束狀態的系統特性和複雜約束狀態下最佳化下料的系統處理方法進行研究。首次建立了集成最佳化下料複雜約束狀態結構模型、最佳化下料複雜約束狀態關聯與影響評價模型和最佳化下料決策過程模型的面向複雜約束狀態的最佳化下料系統支持模型，為解決當前最佳化下料領域約束狀態複雜、綜合效益難以提高等問題提供了系統模型；提出了面向可製造性的三階段條材最佳化下料方法，建立了複雜約束狀態下以綜合資源消耗最少為目標函式的最佳化下料數學模型，構建了包括逆向最佳化、正向最佳化和定長最佳化的三階段條材最佳化下料方法，以實現在維持高原材料利用率的同時，提高下料方案的可製造性；提出了面向大規模數據的網路化最佳化下料方法，解決了單一下料軟體材料最佳化利用率難於保證、對特殊數據結構的不適應性等問題；提出了基於交叉組合法與篩選法的多原材料選擇方法和基於下料數據特徵結構的分組最佳化系統方法，利用篩選法與交叉組合法的縱橫向互補性，構造了交叉組合法與篩選法相組合的多原材料選擇方法，以零件的相似性特徵為基礎，實現對大規模零件下料問題的較理想的拆分，從而解決了大規模下料的求解時效性問題，滿足了複雜約束狀態下集中下料的套用需求；提出了基於無向圖最小生成樹的板材零件輪廓劈裂提取方法，採用圖論方法構建零件輪廓無向圖最小生成樹MST，通過對封閉輪廓線進行劈裂布爾運算提取正確的板材零件輪廓，實現了工程圖紙中板材零件輪廓信息的自動快速提取；提出了基於模板檔案的最佳化下料系統集成方法和基於中間代碼與軟外掛程式的最佳化下料數控代碼自動生成方法，實現了最佳化下料系統與設計系統、切割加工設備之間的集成；形成了一套支持複雜約束狀態的最佳化下料實用系統。 在國內外重要刊物發表論文15篇，其中EI檢索13篇；獲得教育部科技進步獎二等獎1項，申請國家發明專利3項，其中已獲權2項，取得軟體著作權2項，培養博士1人，碩士4人。該項目研究成果滿足了現代下料生產中的一系列複雜約束狀態，提高了我國原材料套裁下料的技術水平，促進了最佳化下料技術的推廣套用，對於我國實施綠色製造、降低資源消耗、發展低碳經濟具有重要意義，具有很好的推廣套用前景。