一种板式产品切割下料与分箱分架集成优化方法技术

本发明专利技术公开了一种板式产品切割下料与分箱分架集成优化方法，包括以下步骤：A：对子材进行分组，根据子材面积生成排样列方案，当生成的列方案规模大于子材规模时，利用组化策略，将列方案还原成二维排样方案；否则，直接采用组化策略，进行单块原材下料排样；B：对步骤A的二维排样方案采用集成Cplex引擎分治求解，获得多个近似最优排样方案；C：寻找满足落架约束的排样方案；当最近似优排样方案不满足落架约束时，返回步骤A，重新拆分子材，增加子材分组数量，生成新的排样列方案；D:进行分箱分架。本集成优化方法不仅提高了原材的利用率，同时提高了企业的生产线自动化水平，加快了产品的生产速率，提高了生产线的运行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种板式产品切割下料与分箱分架集成优化方法
本专利技术涉及板材切割
，尤其涉及一种板式产品切割下料与分箱分架集成优化方法。
技术介绍
切割下料问题存在于制造行业的各个领域，如玻璃生产加工、板式家具等板式产品。传统的下料问题只考虑单一的下料过程优化，追求原材料的高利用率，而忽视了下料优化对后续加工过程的影响，因此单一的切割下料优化求出来的解，是局部最优解。研究下料问题的同时，需与其他优化过程联合研究，形成联合优化问题。针对板式产品的切割下料与分箱分架，下料企业采用分别处理的方法，而没有将两个问题联合一起考虑，依然是单独处理。对于子材的落架过程，下料企业依然采用人为干预的方法，利用人工操作的手段完成对子材分箱分架，其完成过程是一个凭经验或是随机的分架过程。同时，因为下料过程未考虑分架，后续的子材落架没有规划，人为使用的架子装载数量不可控，且子材落架过程易发生混乱，装载错误。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种板式产品切割下料与分箱分架集成优化方法，能提高生产线的运行效率。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种板式产品切割下料与分箱分架集成优化方法，包括以下步骤：A：对子材进行分组，根据子材面积生成排样列方案，当生成的列方案规模大于子材规模时，利用组化策略，将列方案还原成二维排样方案；否则，直接采用组化策略，进行单块原材下料排样；B：对步骤A的二维排样方案采用集成Cplex引擎分治求解，获得多个近似最优排样方案；C：进行多叉树深度贪心优先搜索，根据步骤B的近似最优排样方案加载架子的适应度值，对近似最优排样方案做最优排序，设定搜索机制寻找满足落架约束的排样方案；当最近似优排样方案不满足落架约束时，返回步骤A，重新拆分子材，增加子材分组数量，生成新的排样列方案；D:进行分箱分架，对满足落架约束的排样列方案中的子材分配流程卡，确定落架方案。进一步的，在步骤A中，对子材进行分组，根据子材面积生成排样列方案的步骤如下：A1：预处理子材，当子材规格数量＞10时，对子材进行分组下料；A2：采用降维策略，只考虑子材的面积，将二维排样问题简化成一维排样问题，生成所有的排样列方案：根据子材面积大小，依次生成下料权值，大面积子材的下料权值＞小面积子材的下料权值，运用贪婪算法，以单块原材利用率高为条件，每次均优先选择下料权值较大的子材排布，当下料权值较大的子材排布不下时，才选择下料权值较小的子材进行排布，依此类推生成所有排样列方案。进一步的，在排样列方案生成过程中，设定单块原材排版子材规格数为3，单块原材排版子材规格数不能超过设定值，该设定值为子材规格适应度值。进一步的，在步骤A中，当生成的列方案规模大于子材规模时，利用组化策略，将列方案还原成二维排样方案，步骤如下：A3：利用组化策略，对单块原材的还原排样，根据排样列方案中的原材和子材，预先对子材进行组化处理，子材组化成长度和宽度两种不同方向的Group，形成的所有Group均添加到groupList集合中；A4：根据子材规格适应度值择优选择Group放置到原材，采用垂直或水平切割形成0块、1块或2块次原材，对次原材继续放置Group，若次原材排样失败，返回上一层，选择另一个Group，重新放置切割；A5：按照步骤A4这种回溯、递归的启发式策略，将排样列方案还原成二维排样方案。进一步的，在步骤A4中，根据子材规格适应度值择优选择Group放置到原材时，单块原材的利用率大于设定利用率值，单块原材的设定利用率值Ω＝0.75。进一步的，步骤C中：基于贪婪思想对步骤B得出的所有的排样方案序列化，计算出单个排样方案需要的架子数量，设计基于排样方案添加架子的适应度值fitness择优排序启发式规则，依据排样方案的fitness大小进行排序；fitness＝AcBx*2+NtBx–NwBx，其中AcBx表示装载完成的架子数，NtBx表示下一个方案相同架子数，NwBx表示下一个方案新增架子数。进一步的，步骤C中：进行多叉树搜索，对排序后的排样方案的枚举，采用节点方案推荐机制，优先选择完全能完成装载架子的排样方案开始，然后根据完成度逐步搜索不能装载完成架子的排样方案，形成多叉树，当排样方案不满足落架约束条件时，剪去多叉树上该节点的排样方案；当排样方案做了最优排序之后，若搜索方案均不满足落架约束条件，返回步骤A，重新拆分子材，增加子材分组数量，生成新的排样列方案。进一步的，在步骤D中：采用全局遍历的方法，遍历所有的排样方案，记录每一块原材上的子材信息，将所有子材信息存放在子材SampleMap集合中，同种规格的子材划分成一个流程卡；对于分配完流程卡的排样方案，全部添加到allShelfList集合中，对allShelfList中的流程卡做后处理，生成当前流程卡子材的数量、流程卡编号和落架编号；落架时以流程卡为单位，一个架子可以装载一个或多个流程卡子材，而一个流程卡只能存放到一个架子上，流程卡按照设定的启发式规则缓存到架子上；在从工作区域移出架子的过程中，优先移除流程卡上子材已经全部到齐的架子，如果所有流程卡上子材均未到齐，选择移除子材数量较多的架子。进一步的，在对子材划分流程卡时，均需要遍历后续的排样方案，寻找是否存在相同规格的子材，对该流程卡定义cutindex索引参数，跟踪记录在后续排样方案中出现相同规格子材的位置信息；当子材规格数量大于最大下料架子数时，即流程卡数量大于架子数量，需要对SampleMap中的子材，以流程卡为单位，将多余的子材划分出来，同时在SampleMap移除该流程卡的子材；采用先移除的启发式策略进行流程卡的移除，实时对所有流程卡进行排序，流程卡依次形成装载队列，排序策略为：流程卡中子材全部到齐的排放在最前面以及流程卡中子材数量较多的排放在前面。进一步的，落架时，流程卡按照设定的启发式规则缓存到架子上，启发式规则：(1)流程卡优先加载空的架子；(2)若没有空的架子，判断是否有架子可以加载多个流程卡；(3)以上均不满足，移走一个架子，重新移进一个空的架子，放置流程卡。本专利技术的有益效果为：本专利技术研发了针对于板式产品的切割下料与分箱分架的集成优化方法，同时将切割下料过程和分箱分架过程集成一起考虑，根据落架的相关约束，生成高利用率的下料方案，并且能够同时生成原材的切割顺序和子材的落架方案。本集成优化方法不仅提高了原材的利用率，同时完成了从下料排样到分架的自处理，无需人为干预，提高了企业的生产线自动化水平，加快了产品的生产速率，提高了生产线的运行效率。附图说明图1是本专利技术板式产品的切割下料与分箱分架集成优化方法一个实施例的落架示意图；图2是本专利技术板式产品的切割下料与分箱分架的集成优化方法的架构图；图3是本专利技术板式产品的切割下料与分箱分架的集成优化方法的分箱分架的部分流程图；图4是接图3所示流程图的分箱分架的部分流程图。具体实施方式下面结合附图及具体实施方式进一步说明本专利技术的技术方案。如图1-4所示，设现有n种规格的子材和m种规格的原材，子材根据规则排布到原材上形成下料方案k，原材根据子材的排布进行切割，切割后的子材，分类装载到架子上，通过架子的流转，运送至下一加工设备进行加工。如在板材的生产加工过程中，子材的装载以流程卡为单位，原材切割会形成多个流程卡，即一个流程卡包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种板式产品切割下料与分箱分架集成优化方法，其特征在于，包括以下步骤：A：对子材进行分组，根据子材面积生成排样列方案，当生成的列方案规模大于子材规模时，利用组化策略，将列方案还原成二维排样方案；否则，直接采用组化策略，进行单块原材下料排样；B：对步骤A的二维排样方案采用集成Cplex引擎分治求解，获得多个近似最优排样方案；C：进行多叉树深度贪心优先搜索，根据步骤B的近似最优排样方案加载架子的适应度值，对所述近似最优排样方案做最优排序，设定搜索机制寻找满足落架约束的排样方案；当所述最近似优排样方案不满足落架约束时，返回步骤A，重新拆分子材，增加子材分组数量，生成新的排样列方案；D：进行分箱分架，对满足落架约束的排样列方案中的子材分配流程卡，确定落架方案。

【技术特征摘要】
1.一种板式产品切割下料与分箱分架集成优化方法，其特征在于，包括以下步骤：A：对子材进行分组，根据子材面积生成排样列方案，当生成的列方案规模大于子材规模时，利用组化策略，将列方案还原成二维排样方案；否则，直接采用组化策略，进行单块原材下料排样；B：对步骤A的二维排样方案采用集成Cplex引擎分治求解，获得多个近似最优排样方案；C：进行多叉树深度贪心优先搜索，根据步骤B的近似最优排样方案加载架子的适应度值，对所述近似最优排样方案做最优排序，设定搜索机制寻找满足落架约束的排样方案；当所述最近似优排样方案不满足落架约束时，返回步骤A，重新拆分子材，增加子材分组数量，生成新的排样列方案；D：进行分箱分架，对满足落架约束的排样列方案中的子材分配流程卡，确定落架方案。2.根据权利要求1所述的板式产品切割下料与分箱分架集成优化方法，其特征在于，在所述步骤A中，对子材进行分组，根据子材面积生成排样列方案的步骤如下：A1：预处理子材，当子材规格数量＞10时，对子材进行分组下料；A2：采用降维策略，只考虑子材的面积，将二维排样问题简化成一维排样问题，生成所有的排样列方案：根据子材面积大小，依次生成下料权值，大面积子材的下料权值＞小面积子材的下料权值，运用贪婪算法，以单块原材利用率高为条件，每次均优先选择下料权值较大的子材排布，当下料权值较大的子材排布不下时，才选择下料权值较小的子材进行排布，依此类推生成所有排样列方案。3.根据权利要求2所述的板式产品切割下料与分箱分架集成优化方法，其特征在于，在排样列方案生成过程中，设定单块原材排版子材规格数为3，单块原材排版子材规格数不能超过设定值，该设定值为子材规格适应度值。4.根据权利要求3所述的板式产品切割下料与分箱分架集成优化方法，其特征在于，在步骤A中，当生成的列方案规模大于子材规模时，利用组化策略，将列方案还原成二维排样方案，步骤如下：A3：利用组化策略，对单块原材的还原排样，根据排样列方案中的原材和子材，预先对子材进行组化处理，子材组化成长度和宽度两种不同方向的Group，形成的所有Group均添加到groupList集合中；A4：根据子材规格适应度值择优选择Group放置到原材，采用垂直或水平切割形成0块、1块或2块次原材，对次原材继续放置Group，若次原材排样失败，返回上一层，选择另一个Group，重新放置切割；A5：按照步骤A4这种回溯、递归的启发式策略，将排样列方案还原成二维排样方案。5.根据权利要求4所述的板式产品切割下料与分箱分架集成优化方法，其特征在于，在所述步骤A4中，根据子材规格适应度值择优选择Group放置到原材时，单块原材的利用率大于设定利用率值，单块原材的设定利用率值Ω＝0.75。6.根据权利要求1所述的板式产品切割下料与分箱分架集成优化方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，严都喜，张浩，魏丽军，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44