一种基于遗传算法的多规格一维套料方法及装置制造方法及图纸

技术编号:19512312 阅读:25 留言:0更新日期:2018-11-21 08:23
本发明专利技术公开了一种基于遗传算法的多规格一维套料方法及装置,以原料作为个体,以下料作为基因,以利用率作为适应度;随机选择基因对所有个体进行编码从而形成初始种群,相当于获得了一个对所有原料的整体分配方案;再以初始种群作为父代种群,对父代种群进行交叉运算或变异运算中至少一种运算以及选择运算,直至获得整体适应度满足预设条件的子代种群。相比于现有技术中的人工“贪心”算法,从全局角度得到了更加节约原料的方案,且无需给出一根原料上所有的套料方案,避免了在原料管材和下料管材规格较多、数量较大时造成的计算复杂、耗时较多的情况,节约了人力,更符合车间生产的实际需要。

【技术实现步骤摘要】
一种基于遗传算法的多规格一维套料方法及装置
本专利技术涉及管件加工领域,特别是涉及一种基于遗传算法的多规格一维套料方法及装置。
技术介绍
套料是机械加工行业、船舶制造等行业常用的方法,是指下料的时候,为了减少对原料的浪费,在原料上安排了较大或较长的下料后,再分配一些较小的下料,从而在有限的原料上尽可能分配多的下料进行生产,提高对原料的利用率,降低成本,节约资源。目前在实际生产过程中,套料方案由工人自行计算得到。工人根据经验和简单的对比,尽量保证单根原料管材产生的废料最少。这相当于一种“贪心”策略,在多根原料下料时,分别保证每根原料都浪费最少来保证全部原料浪费最少,即以局部最优解逼近全局最优解。这种人工“贪心”的计算方法并不能保证整体的套料方案是最优的,即无法证明局部最优解能收敛到全局最优解。因此,如何从整体角度考虑套料方法,保证在一套原料的分配方案中尽可能达到全局最优解,是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于遗传算法的多规格一维套料方法及装置,用于从整体角度考虑套料方法,保证在一套原料的分配方案中尽可能达到全局最优解。为解决上述技术问题,本专利技术提供一种基于遗传算法的多规格一维套料方法,包括:以原料为个体,以下料为基因,在各所述基因中随机选择基因对各所述个体进行编码,得到各所述个体的基因编码,以获得所述基因编码的各所述个体作为初始种群;以所述初始种群作为父代种群,对所述父代种群应用交叉运算或变异运算中至少一种运算以及选择运算,直至获得整体适应度满足预设条件的子代种群;其中,所述原料为未经切割的管材;所述下料为需要切割产生的管材;所述整体适应度为一代种群中所有个体的个体适应度之和;所述个体适应度为个体利用率;所述个体利用率为一个所述原料上分配的所有下料的长度之和占所述原料的长度的比值。可选地,所述在各所述基因中随机选择基因对各所述个体进行编码,得到各所述个体的基因编码,具体包括:计算个体的预设基因编码长度;所述预设基因编码长度为一个所述个体上能够携带的基因数量的最大值;随机且不重复地选择多组基因,直至生成的基因编码的数量等于所述个体的数量;当所述基因编码的长度大于所述预设基因编码长度时,舍弃所述基因编码;当所述基因编码的长度小于所述预设基因编码长度时,在所述基因编码中随机插入空格以使所述基因编码的长度等于所述预设基因编码长度。可选地,还包括:当所述个体携带的基因所代表的下料的长度之和大于所述个体所代表的原料的长度时,重新对所述个体进行编码。可选地,所述对所述父代种群进行所述交叉运算,具体为:对所述父代种群中的父代个体按个体适应度非递增的方式进行排序,对相邻的父代个体两两之间以基因为单位进行所述交叉运算。可选地,所述对相邻的父代个体两两之间以基因为单位进行所述交叉运算,具体包括:选择交叉点;由两个所述相邻的父代个体之间交换所述交叉点之前的基因产生两个子代个体。可选地,所述对所述父代种群进行所述变异运算,具体包括:随机选择一个基因;判断所述父代种群中是否包括所述基因;如果是,则返回所述随机选择一个基因的步骤;如果否,则在所述父代种群中选择一个基因进行替换。可选地,在所述判断所述父代种群中是否包括所述基因之前,还包括:以所述父代种群中的所有基因构造平衡二叉树结构。可选地,所述对所述父代种群进行所述选择运算,具体包括:判断生成的子代种群的整体适应度是否大于所述父代种群的整体适应度;如果所述子代种群的整体适应度大于所述父代种群的整体适应度,则判断所述子代种群的整体适应度是否满足预设条件;如果是,则结束运算;如果否,则以所述子代种群为父代种群进行所述交叉运算或所述变异运算中的至少一种运算以及所述选择运算后,对新的父代种群和子代种群进行所述判断生成的子代种群的整体适应度是否大于所述父代种群的整体适应度的步骤;如果所述子代种群的整体适应度小于等于所述父代种群的整体适应度,则返回对所述父代种群进行所述交叉运算或所述变异运算中的至少一种运算以及所述选择运算的步骤。可选地,所述判断生成的子代种群的整体适应度是否大于所述父代种群的整体适应度,具体包括:在所述子代种群中选择预设数量的个体,计算所述预设数量的个体的个体适应度之和得到子代部分个体适应度之和;在所述父代种群中选择所述预设数量的个体,计算所述预设数量的个体的个体适应度之和得到父代部分个体适应度之和;判断所述子代部分个体适应度之和是否大于所述父代部分个体适应度之和。为解决上述技术问题,本专利技术还提供一种基于遗传算法的多规格一维套料装置,包括:存储器,用于存储指令,所述指令包括上述任意一项所述基于遗传算法的多规格一维套料的方法的步骤;处理器,用于执行所述指令。本专利技术所提供的基于遗传算法的多规格一维套料方法,以原料作为个体,以下料作为基因,以利用率作为适应度;随机选择基因对所有个体进行编码从而形成初始种群,相当于获得了一个对所有原料的整体分配方案;再以初始种群作为父代种群,对父代种群应用交叉运算或变异运算中至少一种运算以及选择运算,直至获得整体适应度满足预设条件的子代种群,相当于从全局角度考虑整体分配方案的优劣,从而获得对于多规格原料的套料方案的全局最优解。相比于现有技术中的人工“贪心”算法,从全局角度得到了更加节约原料的方案,且无需实现给出一根原料上所有的套料方案,避免了在原料管材和下料管材规格较多、数量较大时造成的计算复杂、耗时较多的情况,节约了人力,更符合车间生产的实际需要。本专利技术还提供一种基于遗传算法的多规格一维套料装置,具有上述有益效果。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种基于遗传算法的多规格一维套料方法的流程图;图2为本专利技术实施例提供的一种在各基因中随机选择基因以对各个体进行基因编码的具体实施方式的流程图;图3为本专利技术实施例提供的一种对父代种群进行变异运算的具体实施方式的流程图;图4为本专利技术实施例提供的一种对父代种群进行选择运算的具体实施方式的流程图;图5为本专利技术实施例提供的另一种对父代种群进行选择运算的具体实施方式的流程图;图6为本专利技术实施例提供的一种基于遗传算法的多规格一维套料装置的结构示意图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种基于遗传算法的多规格一维套料方法及装置,用于从整体角度考虑套料方法,保证在一套原料的分配方案中尽可能达到全局最优解。下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是,本申请的主题所述的“一维”指的是原料和下料均为一维管材,仅在原料长度的维度上进行分配;“多规格”指的是不同的原料的长度可能不同。图1为本专利技术实施例提供的一种基于遗传算法的多规格一维套料方法的流程图。如图1所示,基于遗传算法的多规格一维套料方法包括:S10:以原料为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于遗传算法的多规格一维套料方法,其特征在于,包括:以原料为个体,以下料为基因,在各所述基因中随机选择基因对各所述个体进行编码,得到各所述个体的基因编码,以获得所述基因编码的各所述个体作为初始种群;以所述初始种群作为父代种群,对所述父代种群应用交叉运算或变异运算中至少一种运算以及选择运算,直至获得整体适应度满足预设条件的子代种群;其中,所述原料为未经切割的管材;所述下料为需要切割产生的管材;所述整体适应度为一代种群中所有个体的个体适应度之和;所述个体适应度为个体利用率;所述个体利用率为一个所述原料上分配的所有下料的长度之和占所述原料的长度的比值。

【技术特征摘要】
1.一种基于遗传算法的多规格一维套料方法,其特征在于,包括:以原料为个体,以下料为基因,在各所述基因中随机选择基因对各所述个体进行编码,得到各所述个体的基因编码,以获得所述基因编码的各所述个体作为初始种群;以所述初始种群作为父代种群,对所述父代种群应用交叉运算或变异运算中至少一种运算以及选择运算,直至获得整体适应度满足预设条件的子代种群;其中,所述原料为未经切割的管材;所述下料为需要切割产生的管材;所述整体适应度为一代种群中所有个体的个体适应度之和;所述个体适应度为个体利用率;所述个体利用率为一个所述原料上分配的所有下料的长度之和占所述原料的长度的比值。2.根据权利要求1所述的多规格一维套料方法,其特征在于,所述在各所述基因中随机选择基因对各所述个体进行编码,得到各所述个体的基因编码,具体包括:计算个体的预设基因编码长度;所述预设基因编码长度为一个所述个体上能够携带的基因数量的最大值;随机且不重复地选择多组基因,直至生成的基因编码的数量等于所述个体的数量;当所述基因编码的长度大于所述预设基因编码长度时,舍弃所述基因编码;当所述基因编码的长度小于所述预设基因编码长度时,在所述基因编码中随机插入空格以使所述基因编码的长度等于所述预设基因编码长度。3.根据权利要求2所述的多规格一维套料方法,其特征在于,还包括:当所述个体携带的基因所代表的下料的长度之和大于所述个体所代表的原料的长度时,重新对所述个体进行编码。4.根据权利要求1所述的多规格一维套料方法,其特征在于,所述对所述父代种群进行所述交叉运算,具体为:对所述父代种群中的父代个体按个体适应度非递增的方式进行排序,对相邻的父代个体两两之间以基因为单位进行所述交叉运算。5.根据权利要求4所述的多规格一维套料方法,其特征在于,所述对相邻的父代个体两两之间以基因为单位进行所述交叉运算,具体包括:选择交叉点;由两个所述相邻的父代个体之间交换所述交叉点之前的基因产生两个子代...

【专利技术属性】
技术研发人员:程良伦吴慧诗关凤伟
申请(专利权)人:广东工业大学
类型:发明
国别省市:广东,44

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1