復(fù)雜下料問題優(yōu)化模型及求解算法研究.pdf

1、下料就是把尺寸較大、樣式相對固定的原材料，按生產(chǎn)的需求切割成尺寸較小、長度不同、形狀多樣的坯料，以便進一步加工成各種不同規(guī)格產(chǎn)品的過程。由于下料問題本身的復(fù)雜性，以及現(xiàn)有下料方法的局限性，下料過程中難免產(chǎn)生大量原材料的浪費。在制造加工領(lǐng)域，原材料的成本在整個產(chǎn)品成本中占有很大比重，因此如何減少下料時的原材料消耗而降低成本，有著非常重要的經(jīng)濟意義和社會意義。
　　現(xiàn)實生產(chǎn)中的下料問題規(guī)模大、約束多、目標多樣，本身非常復(fù)雜?，F(xiàn)有文獻在

2、對下料問題進行問題建模和算法設(shè)計時，一般都進行了簡化和抽象，以致最后的結(jié)果無法被直接應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。本文研究的并不是單純數(shù)學(xué)意義上的理想化的下料問題，而是從生產(chǎn)實際出發(fā)，研究企業(yè)復(fù)雜環(huán)境下的下料問題。本文的研究內(nèi)容如下:
　　(1)建立了均勻變截面原材料一維下料問題的數(shù)學(xué)模型。該模型不僅考慮了下料的切割率，還考慮了產(chǎn)品位置對切割的影響、下料方案個數(shù)、刀片數(shù)的限制、刀片的厚度、鍛壓比和高徑比等因素。
　　(2)設(shè)計了改進的SH

3、P算法對均勻變截面原材料下料問題進行求解。本文對算法進行了如下改進:針對均勻變截面原材料的特點，研究了產(chǎn)品的切割位置和切割長度的關(guān)系，并在SHP算法中增加了長度轉(zhuǎn)換函數(shù);改進了SHP算法的待切產(chǎn)品選擇過程，在切割的同時考慮剩余產(chǎn)品的多樣性，避免了產(chǎn)品數(shù)量減少時切割率下降的問題;針對刀片數(shù)有限的特點，重新設(shè)計了背包問題的求解算法，降低了算法的復(fù)雜度;改進了少量產(chǎn)品切割時的SHP流程，避免了SHP算法“終止條件”問題;在分析算法參數(shù)的基礎(chǔ)上

4、，設(shè)計了參數(shù)自動調(diào)整函數(shù)，使算法能根據(jù)用戶的愿意等待時間，自動調(diào)整參數(shù)。
　　(3)開發(fā)了基于改進智能算法的二維矩形下料問題決策支持原型系統(tǒng)。針對現(xiàn)有矩形下料算法在面對不同下料數(shù)據(jù)時表現(xiàn)各有優(yōu)劣的情況，開發(fā)了基于改進智能算法庫的二維矩形下料問題決策支持原型系統(tǒng)，使得用戶可以根據(jù)實際下料的具體情況，任意組合算法庫中的現(xiàn)有算法，得到滿足實際需求的下料方案。
　　(4)建立了物聯(lián)網(wǎng)中的多目標下料問題的數(shù)學(xué)模型并設(shè)計了求解算法。模型

5、考慮了鋼錠庫中未切割的產(chǎn)品和料場中已切割的產(chǎn)品可以互相替換的情況，把交貨期相對較緩的產(chǎn)品延后切割，而用已經(jīng)切割好的毛坯先生產(chǎn)較急的產(chǎn)品。設(shè)計SHP算法求解該下料問題，在切割率不變的情況下更好的滿足交貨期需求以減少庫存成本。
　　本文研究的下料問題都來源于企業(yè)生產(chǎn)實際，從實際下料中總結(jié)了下料問題的一般規(guī)律，建立企業(yè)復(fù)雜環(huán)境下的下料問題模型，設(shè)計相應(yīng)的算法求解允許成本范圍內(nèi)的滿意解。本文的部分研究成果已經(jīng)在馬鞍山鋼鐵公司車輪分公司實際