支持多任務(wù)集成下料的優(yōu)化下料技術(shù)研究及應(yīng)用

摘 要：在現(xiàn)代加工制造業(yè)的發(fā)展當(dāng)中，由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，加工制造企業(yè)為了進(jìn)一步控制成本，提高效益，在原材料使用當(dāng)中，通過(guò)對(duì)下料技術(shù)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)原材料利用率的提升。通過(guò)選擇原材料利用率較高的下料方案來(lái)切割材料。通過(guò)對(duì)下料技術(shù)的合理優(yōu)化，制定科學(xué)的下料方案，對(duì)于節(jié)省原材料十分重要，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)成本的降低和企業(yè)效益的提升。基于此，文章對(duì)支持多任務(wù)集成下料的優(yōu)化下料技術(shù)進(jìn)行了分析，以期促進(jìn)其在應(yīng)用當(dāng)中發(fā)揮出更好的效果。

關(guān)鍵詞：支持多任務(wù)集成下料；優(yōu)化下料技術(shù)；研究及應(yīng)用

前言

在制造業(yè)控制資源消耗的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)能源消耗和物料消耗的合理控制，能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)成本的降低，進(jìn)而使制造企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力得到加強(qiáng)。而在物料消耗減少的過(guò)程中，對(duì)下料技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，是一種十分重要的方式。在傳統(tǒng)的優(yōu)化下料當(dāng)中，對(duì)數(shù)學(xué)意義上排料的最優(yōu)較為重視，但是在一些實(shí)際工程中，對(duì)于特殊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性、系統(tǒng)集成、下料過(guò)程自動(dòng)化、大規(guī)模多任務(wù)集成下料等實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，卻難以有效解決。因此，應(yīng)當(dāng)對(duì)支持多任務(wù)集成下料的優(yōu)化下料技術(shù)進(jìn)行研究。

1 下料信息自動(dòng)獲取技術(shù)

在多任務(wù)集成下料的當(dāng)中，主要包括了文本、圖形等下料信息。其中，文本信息主要包括原材料材性、生產(chǎn)信息、工藝數(shù)據(jù)、零件材性等，系統(tǒng)提供的功能界面，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)文本信息的讀寫(xiě)，具有較為簡(jiǎn)單的操作。而在獲取多任務(wù)大規(guī)模零件復(fù)雜輪廓信息的過(guò)程中，則需要利用圖形算法加以實(shí)現(xiàn)。其中涉及到的幾何運(yùn)算、圖形識(shí)別等，都十分的復(fù)雜。在零件當(dāng)中，如果其形狀是較為規(guī)則的矩形、條形等，可將具體數(shù)據(jù)直接輸入，并在數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中進(jìn)行存儲(chǔ)[1]。但是如果零件的形狀不規(guī)則，零件幾何信息的正確輸入將會(huì)十分困難。而且，如果零件數(shù)量十分巨大，將會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)錄入工作量，并且也無(wú)法保證錄入信息的準(zhǔn)確性。對(duì)此，隨著數(shù)字化、電子化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，在這一領(lǐng)域當(dāng)中，電子工程圖紙逐漸得到廣泛的應(yīng)用。利用形狀表示方法來(lái)描述零件輪廓信息，通過(guò)對(duì)相應(yīng)提取算法的制定，能夠?qū)a(chǎn)品輪廓特征信息在產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)電子工程圖紙中進(jìn)行直接的提取，從而實(shí)現(xiàn)多任務(wù)大規(guī)模零件復(fù)雜輪廓信息的自動(dòng)獲取。

2 優(yōu)化下料圖形支持平臺(tái)技術(shù)

選擇適當(dāng)?shù)南铝舷到y(tǒng)圖形支持平臺(tái)，能夠更好的實(shí)現(xiàn)零件輪廓信息的交互式排樣和自動(dòng)化提取。AutoCAD作為一種應(yīng)用廣泛的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)和繪圖軟件，具有開(kāi)放的結(jié)構(gòu)體系、多樣的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和較強(qiáng)的通用性，在機(jī)械、航空、建筑、船舶、電子等領(lǐng)域當(dāng)中，都得到了廣泛的應(yīng)用。而在現(xiàn)代制造企業(yè)當(dāng)中，AutoCAD電子工程圖紙逐漸成為重要的信息媒介，通過(guò)其他軟件得出的設(shè)計(jì)結(jié)果，可利用IGS格式轉(zhuǎn)換成為AutoCAD電子圖紙，因此，在多任務(wù)集成下料圖形支持平臺(tái)中，可以選擇AutoCAD軟件，在零件輪廓提取當(dāng)中，將其電子圖紙格式作為數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)。在多任務(wù)集成下料當(dāng)中，零件交互式排樣、零件輪廓信息提取等工作具有較高的復(fù)雜性，數(shù)據(jù)處理量也比較大[2]?；诖?，考慮到開(kāi)發(fā)工具的執(zhí)行效率、可移植性、功能、開(kāi)發(fā)難度等因素，ARX在各個(gè)方面都具有較大的優(yōu)勢(shì)。因此，可將AutoCAD作為圖形支持平臺(tái)，并且對(duì)ObjectARX二次開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行應(yīng)用。

3 優(yōu)化下料分組優(yōu)化技術(shù)

在小規(guī)模下料當(dāng)中，可以利用啟發(fā)式算法來(lái)優(yōu)化排樣效果，但是，在多任務(wù)大規(guī)模下料當(dāng)中，由于具有較大計(jì)算量，為了對(duì)排樣速度進(jìn)行提升，通過(guò)對(duì)控制條件的設(shè)置，對(duì)迭代過(guò)程強(qiáng)行終止，雖然能夠提升求解效率，但是會(huì)造成材料利用率的損失。而智能算法雖然全局搜索能力較強(qiáng)，在對(duì)最優(yōu)解進(jìn)行搜索的過(guò)程中，也具有良好的效果，但是應(yīng)用在大規(guī)模工作當(dāng)中，也難以發(fā)揮出良好的計(jì)算時(shí)效性，此外，該方法還具有局部尋優(yōu)能力弱等缺點(diǎn)。所以，在多任務(wù)集成下料當(dāng)中，對(duì)于大規(guī)模零件優(yōu)化排樣的情況，難以在數(shù)學(xué)角度下對(duì)材料利用率矛盾、下料算法解決等問(wèn)題進(jìn)行良好的解決[3]。對(duì)此，可采用大規(guī)模零件分組優(yōu)化技術(shù)，對(duì)原有的多任務(wù)集成下料問(wèn)題進(jìn)行拆分，得到一些子問(wèn)題，然后分別對(duì)子問(wèn)題進(jìn)行求解，進(jìn)而對(duì)原問(wèn)題的解空間進(jìn)行分解，通過(guò)這種方式，能夠使大規(guī)模零件下料整體求解的難度大大降低。

4 優(yōu)化下料并行優(yōu)化技術(shù)

在優(yōu)化下料當(dāng)中，具有較高的NP復(fù)雜性，因此，如果僅僅采用一種優(yōu)化下料算法，或是僅僅采用一種優(yōu)化下料軟件，對(duì)于各類(lèi)下料數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，難以全部產(chǎn)生良好的下料結(jié)果。因此，對(duì)于任意數(shù)量和種類(lèi)的原材料、零件集合來(lái)說(shuō)，不能采用一種優(yōu)化算法、一種求解策略、一種下料模型等進(jìn)行解決。在下料任務(wù)中，對(duì)不同任務(wù)的集成，產(chǎn)生了更為復(fù)雜的下料數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對(duì)于不同下料數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)算法的改進(jìn)能夠使其適應(yīng)能力得到提升。不過(guò)，在多任務(wù)集成下料中，由于具有不可預(yù)測(cè)的多樣化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變化，因此，算法的改進(jìn)速度往往難以跟上下料數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變化[4]。對(duì)于不同子任務(wù)下料數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，由于單一優(yōu)化下料軟件不具有普遍性，因此，在多任務(wù)集成下料當(dāng)中，可以對(duì)零件分組并行優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，對(duì)零件分組之后的下料子問(wèn)題，可以采用多個(gè)下料軟件分別進(jìn)行解決。利用多軟件并行優(yōu)化的群體優(yōu)勢(shì)，對(duì)單一下料軟件的優(yōu)化局限性問(wèn)題加以解決。這樣，能夠有效的提升下料結(jié)果的科學(xué)性，增加優(yōu)化求解成功率，同時(shí)，即使某個(gè)下料軟件優(yōu)化求解失敗，最終下料方案的生成也不會(huì)受其影響。

5 結(jié)束語(yǔ)

在生產(chǎn)制造企業(yè)的發(fā)展當(dāng)中，通過(guò)優(yōu)化下料對(duì)原材料的利用率進(jìn)行控制，是一個(gè)十分重要的方式和手段。對(duì)優(yōu)化下料技術(shù)進(jìn)行充分的研究與合理的應(yīng)用，能夠有效的降低碳排放、減少資源浪費(fèi)。通過(guò)利用優(yōu)化下料技術(shù)，能夠更好的解決多任務(wù)集成下料中的各種問(wèn)題，從而推動(dòng)制造業(yè)的良好發(fā)展。

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