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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于混合遺傳算法的矩形件優(yōu)化排樣系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本系統(tǒng)是基于遺傳算法、剩余矩形匹配分割算法和最低水平線擇優(yōu)插入算法而設(shè)計(jì)的一個(gè)大規(guī)模板材優(yōu)化排樣系統(tǒng)，可以提高板材的利用率，降低產(chǎn)品成本。本系統(tǒng)可將排樣結(jié)果導(dǎo)出為HTML格式、G代碼格式和CAD格式，并可將排樣結(jié)果圖直接通過打印機(jī)打印出來(lái)，從而可以滿足工業(yè)上的不同要求。
- 詳細(xì)介紹：
- 大規(guī)模矩形件優(yōu)化排樣是一個(gè)典型的組合優(yōu)化問題，屬于NP-hard問題，至今也沒有一種多項(xiàng)式時(shí)間算法。本系統(tǒng)首先將最低水平線擇優(yōu)插入算法的局部搜索和遺傳算法的全局搜索相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了矩形件的優(yōu)化排樣。然而，在實(shí)際工程中，對(duì)一個(gè)排樣方案中的矩形件進(jìn)行切割時(shí)，經(jīng)常會(huì)提出滿足“一刀切”的下料工藝要求?！耙坏肚小钡囊髮?shí)際上增加了排樣的約束條件。因此，本文又設(shè)計(jì)了矩形匹配分割算法和遺傳算法相結(jié)合的排樣算法，從而滿足“一刀切”的工藝要求。最后，基于以上理論，用C++實(shí)現(xiàn)了矩形件優(yōu)化排樣系統(tǒng)，本系統(tǒng)可將排樣結(jié)果導(dǎo)出為HTML格式、G代碼格式和CAD格式，從而可以滿足工業(yè)上的不同要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)能給出很好的矩形件排樣的優(yōu)化方案，可以顯著提高板材的利用率。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 與已有技術(shù)相比，本系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：本系統(tǒng)結(jié)合了剩余矩形匹配分割算法和最低水平線擇優(yōu)插入算法的局部搜索性能和遺傳算法的全局搜索性能，可以更有效地解決大規(guī)模多規(guī)格的板材和矩形件的排樣優(yōu)化問題。計(jì)算實(shí)例表明本系統(tǒng)可以找到比較好的排樣方案。由于本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)板材的“一刀切”要求，并考慮了下料工藝中的切縫寬度問題，因此本系統(tǒng)不僅可以應(yīng)用于不同規(guī)格板材的套排，還可用于單塊板材及卷材，具有更好的適用性和實(shí)用性。本系統(tǒng)還可以將排樣結(jié)果以HTML、CAD和G代碼等各種文件形式導(dǎo)出，可以滿足不同的工業(yè)要求。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本系統(tǒng)是基于遺傳算法、剩余矩形匹配分割算法和最低水平線擇優(yōu)插入算法而設(shè)計(jì)的一個(gè)大規(guī)模板材優(yōu)化排樣系統(tǒng)，可以提高板材的利用率，降低產(chǎn)品成本。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)能給出很好的矩形件排樣的優(yōu)化方案，可以顯著提高板材的利用率。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年1月本作品獲得大連市第二屆大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)意作品大賽一等獎(jiǎng)； 2011年3月寧波路徑有限公司購(gòu)買了本系統(tǒng)。
作品所處階段
- 軟件成品。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 軟件。
作品可展示的形式
- 軟件。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本系統(tǒng)可在Windows XP等操作系統(tǒng)上運(yùn)行。本系統(tǒng)是基于遺傳算法、剩余矩形匹配分割算法和最低水平線擇優(yōu)插入算法而設(shè)計(jì)的一個(gè)大規(guī)模板材優(yōu)化排樣系統(tǒng)，可以提高板材的利用率，降低產(chǎn)品成本。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)能給出很好的矩形件排樣的優(yōu)化方案，可以顯著提高板材的利用率。本系統(tǒng)適用于沖裁件排樣、造船、車輛、家具生產(chǎn)、玻璃切割等工業(yè)領(lǐng)域。本系統(tǒng)是一個(gè)較完善的矩形件排樣系統(tǒng)，將智能算法和運(yùn)籌學(xué)算法相結(jié)合，適用于工業(yè)的板材切割，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
同類課題研究水平概述
- 國(guó)外有關(guān)下料排樣問題的研究起步比較早。最早關(guān)于排樣的文章是前蘇聯(lián)人Kantovorich 在 1939 年發(fā)表的，討論一維下料問題。五十年代中期，Paull, Eisemann，Herrmann 和 Vajda率先提出用線性規(guī)劃(Linear Programming)方法解決印刷和造紙工業(yè)的矩形件排樣問題，但材料利用率不高。Garey 和 Johnson證明用數(shù)學(xué)規(guī)劃(Mathematical Programming techniques)的方法解決二維切割問題是優(yōu)化問題中具有最高計(jì)算復(fù)雜度的一類優(yōu)化計(jì)算問題——NP 完全問題。60 年代初，Gilmore 和 Gomory發(fā)表了四篇著名的文章，提出了一維下料方案和二維排樣問題。70 年代至今，許多學(xué)者對(duì)排樣問題進(jìn)行了大量的研究，取得了一定的成果。但排樣問題為 NP 完全問題，復(fù)雜難解；同時(shí)由于排樣時(shí)存在各種限制條件，因此至今也沒用通用的標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)進(jìn)行求解。由于排樣問題的復(fù)雜性和廣泛性，在 1988 年的 Paris EURO/TIMS 國(guó)際會(huì)議上，專門成立了下料問題興趣小組 ESICUP(EURO Special Interest Group on Cutting and Packing Problem)。 由于研究矩形件排樣既可以直接解決矩形件排樣問題，也可以作為解決二維不規(guī)則零件排樣問題的基礎(chǔ)，所以一直是眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)，有大量的研究成果出現(xiàn)。
