一种余材钢板快速自动组板方法技术

本发明专利技术公开了一种余材钢板快速自动组板方法，适用于钢铁企业大量库存余材钢板与合同钢板的快速匹配和布局优化。该方法：(1)从钢铁企业信息系统中抽取余材钢板、合同钢板数据；(2)通过规则匹配将数据划分为隔离的分组；(3)依次选取预置合同钢板，依据布局填充规则对余材钢板进行布局填充并暂存组板方案；(4)依据布局调整规则将布局方式调整为钢材组板规范板型；(5)对分组内所有备选组板方案进行全局搜索选取分组最优组板方案；(6)将组板方案发送至钢铁企业信息系统中。本发明专利技术方法在对组板方案进行快速搜索的同时兼顾全局优化，可以大幅提高钢铁企业余材钢板组板效率，显著改善组板成材率、合同交货期等关键业务指标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钢铁行业组板优化设计领域，尤其涉及钢铁企业大量库存余材钢板与合同情况下的。
技术介绍
钢铁企业生产过程中不可避免的会产生余材钢板，它属于钢铁生产过程中的半成品。库存余材钢板的产生会造成企业资金和场地的占用，因此需要尽快消化利用。余材钢板在作为成品出厂前，需要与合同进行种类繁多的规则匹配和性能校验，并实现合同钢板在余材钢板上的装填布局，此即余材钢板组板。除少量余材钢板可以直接充当挂合同出厂夕卜，大多数余材钢板需进行组板、性能校验并经切割处理后才能作为可交付成品。钢铁企业现行余材钢板组板以人工组板为主，即由生产计划人员在信息系统中根·据材料参数对余材钢板、合同进行筛选，根据信息系统提供的辅助功能和人工经验确定匹配的组合并进行布局设计。钢铁企业中余材钢板和合同数量大、种类多，规格不一，在对大量库存余材钢板组板时，人工组板工作强度大，效率低，更突出的问题是，人工组板难于对所有余材钢板和合同从全局角度进行匹配和组板布局优化，组板成材率、合同交货期等关键业务指标难以保证。国内钢铁行业关于余材钢板自动板组板目前尚未提出完善的方法，余材钢板自动组板涉及的关键问题主要是多目标优化问题和矩形布局问题。出于计算性能考虑，大规模的多目标优化问题和矩形布局问题现实中的求解策略多采用各种算法获取近似最优解。相关理论研究中比较有代表性的是构建余材合同匹配多目标优化模型并采用进化算法求解，但是现实中构建满足所有组板约束条件的模型难度较大，并且现有模型一般没有考虑组板过程中的矩形布局优化，模型实用性还存在问题。矩形布局虽然是一个成熟问题并且存在较多求解方法，但是，针对余材钢板组板具体背景的矩形布局相关研究还较少。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，该方法适用于钢铁企业大量库存余材钢板和合同钢板的快速匹配以及合同钢板在余材钢板上的布局优化，使用该方法可以大幅提高钢铁企业余材钢板组板效率,并显著改善组板成材率、合同交货期等关键业务指标。本专利技术所采用的技术方案是—种余材钢板快速自动组板方法，所述余材钢板快速自动组板方法包括以下步骤(I)数据抽取从钢铁企业信息系统中抽取当前余材钢板的余材钢板号、材料尺寸、牌号、工艺参数、物理性能、化学成分、材料堆放的库区、垛位、层号数据；合同钢板的合同钢板号、材料尺寸、牌号、工艺参数要求、材料性能要求、合同欠量、合同交货期和合同客户等级数据；(2)匹配分组通过规则匹配将数据划分为隔离的分组；(3)组板布局从分组内预排序合同钢板数据中依次选取预置合同钢板，依据布局填充规则对余材钢板进行布局填充并暂存组板方案；(4)布局调整依据布局调整规则将组板布局调整为钢材组板规范板型；(5)全局搜索对分组内所有备选组板方案进行全局搜索，依据组板评价方法选取最优组板方案；(6)组板输出将最优组板方案发送到钢铁企业信息系统中。所述数据抽取步骤中，组板所需的当前余材钢板数据和合同钢板数据从企业信息系统中一次性抽取并按长度优先，宽度次之升序排列。所述的规则匹配是通过预先定义好的业务规则对经过预排序处理的余材钢板数 据和合同钢板数据进行尺寸、牌号、工艺参数的比较。所述的布局填充规则是在不超出余材钢板尺寸和合同钢板欠量的前提下，用选定预置合同钢板按从下至上、从右至左的顺序对余材钢板进行填充，填充后空余部分用比同层和同列最新填充合同钢板排序靠前的合同钢板继续填充。所述的布局填充规则对于宽度方向有一层以上合同钢板的情形，还需满足待填充合同钢板与长度方向同层已布局合同钢板的宽度可调范围存在交集，且与宽度方向同列已布局合同钢板的长度可调范围存在交集。所述的组板评价方法是对任意两个组板方案，依据一组业务指标中的第一优先级指标，对余材钢板和其上的每一件合同钢板依次计算比较，评判组板方案优劣，如无法评判优劣则转而采用次优先级指标按上述相同方法比较直至评判出结果。所述组板布局步骤中，已？余材钢板组板暂存各种预置合同钢板条件下依据组板评价方法选取的最优可行方案作为备选组板方案，未？余材钢板组板暂存一个当前最优可行方案作为备选组板方案。所述的布局调整规则是对于长宽可调的合同钢板，按照从右至左，从下至上的顺序调整合同钢板的目标长宽，在满足余材钢板长度方向剖分线和宽度方向切分线一刀切前提下使合同钢板尺寸最大。所述的组板方案的全局搜索方法是依据组板评价方法选取分组内每个余材钢板备选组板方案中的最优可行方案，从各个余材钢板的最优可行方案中选定一个全局最优的余材钢板组板方案。组板评价方法中的业务指标在组板开始前设定保存，业务指标优先级通过优先级序号确定和调整。本专利技术所提供的方法其优点在于所提供的余材钢板快速自动组板方法对组板方案进行快速搜索，组板过程中无人工干预动作，组板效率大幅提高；其次，所提供的方法基于一组优先级业务指标进行组板方案的全局搜索和评价，可以显著改善钢铁企业组板成材率、合同交货期等关键业务指标值；最后，本专利技术支持组板评价业务指标的动态设定和指标优先级的动态调整，可以更好地适应实际生产计划制定过程中变化的组板业务需求。附图说明图I为本专利技术实施例的余材钢板快速自动组板涉及的板型。图2为本专利技术实施例的余材钢板快速自动组板方法的构成步骤。图3为本专利技术实施例所构建的余材钢板快速自动组板模型结构图。图4为本专利技术实施例所需的余材钢板数据、合同钢板数据以及组板方案输出的参考数据结构。图5为本专利技术实施例的余材钢板快速自动组板方法总体流程图。图6为由本专利技术实施例所衍生的余材钢板与合同钢板规则匹配分组过程的示意图。图7为由本专利技术实施例所衍生的指定余材钢板的组板布局方法的流程图。图8为由本专利技术实施例所衍生的在指定余材钢板上预置合同钢板的示意图。 图9为由本专利技术实施例所衍生的对预置合同钢板后的余材钢板进行布局填充的示意图。图10为由本专利技术实施例所衍生的一层以上合同钢板布局填充规则示意图。图11为由本专利技术实施例所衍生的布局调整示意图。图12为由本专利技术实施例所衍生的对分组内余材钢板备选组板方案进行全局搜索的示意图。图13为由本专利技术实施例所衍生的对余材钢板已有布局不能直接填充时调整布局重新填充的示意图。具体实施例方式以下结合附图和实施例，对本专利技术做进一步说明。实施例本专利技术所述的钢铁企业信息系统是指钢铁企业用于生产制造执行管理的信息系统，是钢铁企业普遍使用的一种成熟信息系统，其包含的数据主要有生产设备、生产物料、生产计划、生产状况等数据，其中包含有本专利技术所需的余材钢板和合同钢板数据。如图I所示，为本专利技术实施例的余材钢板快速自动组板涉及的板型，即合同钢板在余材钢板上的布局拼装方式。板型主要采用钢铁企业现行组板常用的布局拼装方式，以便于自动化切割和提高切割效率为基本原则。图I中a)所示是不带剖分的Al板型，其特点为母板上的所有子板都是同厚、同宽、但可以异长；b)所示是不带剖分的A2板型，其特点是母板上的子板是同厚、异宽、可异长；c)所示是带剖分的SI板型，其特点是母板上的所有子板是同厚同宽同长；d)所示是带剖分的S2板型，其特点为母板上的所有子板是同厚、同宽、异长、宽度方向二块同宽，101所示为宽度方向的切分线，102所示为长度方向剖分线；e)所示是带剖分的S7板型，其特点为同厚、上下小板异宽、同长(宽度方向二块不等宽但等长)、固定侧(第I层)钢板较移动侧(第2层)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种余材钢板快速自动组板方法，其特征在于，所述余材钢板快速自动组板方法包括以下步骤：(1)数据抽取：从钢铁企业信息系统中抽取当前余材钢板的余材钢板号、材料尺寸、牌号、工艺参数、物理性能、化学成分、材料堆放的库区、垛位、层号数据；合同钢板的合同钢板号、材料尺寸、牌号、工艺参数要求、材料性能要求、合同欠量、合同交货期和合同客户等级数据；(2)匹配分组：通过规则匹配将数据划分为隔离的分组；(3)组板布局：从分组内预排序合同钢板数据中依次选取预置合同钢板，依据布局填充规则对余材钢板进行布局填充并暂存组板方案；(4)布局调整：依据布局调整规则将组板布局调整为钢材组板规范板型；(5)全局搜索：对分组内所有备选组板方案进行全局搜索，依据组板评价方法选取最优组板方案；(6)组板输出：将最优组板方案发送到钢铁企业信息系统中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭貌，周啸，段斌，陈展，陈其兴，彭邦伦，李友芝，
申请(专利权)人：湘潭大学，湘潭钢铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：