钢结构排样优化问题研究

论文摘要

计算机辅助排样优化的目的在于提供高质量的排样方案,以便节约原材料,降低产品成本、提高企业经济效益和社会效益。随着钢结构产品的广泛应用,提高原材料板材的利用效率是钢结构企业迫切需要解决的问题。本文以钢结构件下料排样为应用背景,研究开发钢结构产品排样系统,以合理利用原材料板材,降低原材料成本,提高企业生产效率,增强企业竞争力。本文在理论和实践中的主要研究工作如下:(1)介绍了计算机辅助排样优化的相关知识,分析了钢结构产品的应用趋势,对钢结构制作的相关要求做了简要的概述,引出了优化目标。(2)分析加工车间钢构件下料系统的需求与目标,根据下料生产实际和特点建立了矩形件排样系统的数学模型,对钢结构排样约束条件做了调研分析。对矩形钢构件排样算法做了分析和研究,在对几种启发式算法研究分析后提出了本文的改进算法,并借助遗传算法实现了排样过程。(3)针对矩形件排样,采用面向对象的设计方法,设计开发了一套适合钢构件下料排样的软件系统,提出了排样系统的结构框架,并介绍了各个模块的组成和功能。将开发的排样软件系统应用到工程实例中,取得了明显的效果。(4)针对二维不规则钢构件(异形件)排样,在综合利用计算几何、计算机图形学、优化组合的知识的基础上,提出了基于临界多边形的排样算法,并就不规则零件排样系统实现中的关键技术做了说明。(5)对实际排样过程中余料的仓存管理及利用做了分析和研究,提出了后期的处理方案。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目次
• 第1章 绪论
• 1.1 计算机辅助排样优化问题概述
• 1.1.1 排样优化问题的基本概念和应用领域
• 1.1.2 NP完全问题
• 1.1.3 排样优化问题的类型
• 1.1.4 排样优化问题的国内外研究现状及发展趋势
• 1.2 优化模型简介和优化目标
• 1.2.1 钢结构概述
• 1.2.2 钢结构制作的设计和切割要求
• 1.2.3 优化模型简化和优化目标
• 1.3 本文的研究背景和主要工作
• 1.3.1 本文的研究背景
• 1.3.2 本文的主要工作
• 1.4 本文的章节组织
• 第2章 矩形件排样优化问题研究
• 2.1 矩形件排样优化数学模型
• 2.1.1 矩形件排样优化问题描述
• 2.1.2 数学模型
• 2.2 多约束条件下的矩形件排样优化布局分析
• 2.2.1 多约束条件分析
• 2.2.2 排样布局规则
• 2.3 基于穷举法的排样分析
• 2.4 启发式的算法分析
• 2.4.1 启发式算法
• 2.4.2 BL算法
• 2.4.3 BLF算法
• 2.4.4 下台阶算法
• 2.4.5 最低水平线算法
• 2.4.6 基于最低水平线的搜索算法
• 2.5 本文提出的改进算法
• 2.6 基于遗传算法的矩形件排样
• 2.6.1 遗传算法概述
• 2.6.2 矩形件的遗传算法求解
• 2.7 本章小结
• 第3章 异形件排样优化算法研究
• 3.1 异形件排样的数学模型
• 3.2 临界多边形的概念及求解
• 3.2.1 临界多边形的定义
• 3.2.2 临界多边形的求解
• 3.2.3 多边形合并算法
• 3.3 基于临界多边形的异形件排样优化
• 3.3.1 临界多边形方法的零件排样过程
• 3.3.2 多边形面积
• 3.4 排样结果的交互寻优
• 3.5 本章小结
• 第4章 排样优化系统的设计开发和研究
• 4.1 钢结构排样系统设计分析
• 4.1.1 下料排样分析
• 4.1.2 系统设计分析
• 4.2 系统开发工具选择及介绍
• 4.2.1 面向对象的开发方法
• 4.2.2 Visual Basic 6.0介绍
• 4.3 系统整体结构和功能
• 4.3.1 数据输入模块
• 4.3.2 参数设置模块
• 4.3.3 自动排样优化模块
• 4.3.4 手动排样模块
• 4.3.5 结果输出和打印模块
• 4.3.6 系统运行环境
• 4.4 排样优化系统的工程应用
• 4.5 余料库存管理及利用策略
• 4.5.1 库存构建
• 4.5.2 余料利用策略
• 4.6 异形件排样系统实现研究
• 4.6.1 研究背景
• 4.6.2 基于遗传算法的排样调度
• 4.7 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 论文工作总结
• 5.2 今后工作展望
• 参考文献
• 作者简历