计算机协助改进排料体系的策划和完成

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论文字数:52000 论文编号:sb201211081900154070 日期:2012-11-09 来源:硕博论文网

第一章绪论

    文章首先分析了传统的优化排料方法的利弊,针对其不足提出了具备类比研习制度的优化排料系统,然后阐述了此优化排料系统的构成机理及实现过程,并在此基础上给出本文的主要工作及组织结构。

1.1问瓜的提出

    优化排料问题是指在一定尺寸的平面区域内,尽可能多地排放二维的几何图形,从而使得此平面区域的利用率尽可能的高,这项工作广泛应用于机械制造、轻工、家具以及服装等行业。对于工业上排料优化的目的是明显的,只要对优化排料算法有所改进,减小怠料率,在大量的下料及切割过程中,就可以收到明显的经济效益。
    排料是优化组合的一类典型问题,其实质是对定量资源进行合理分配,使剩余量最小。从数学计算复杂性理论看,它属于具有最高计算复杂性的一类问题—NP完全问题。根据计算和难解性理论,目前还没有解决NP完全类问题的多项式算法。凭当前的计算技术和硬件条件去求该问题的最优解是很困难的,而由于生产实际的需要,人们又迫切需要利用现代科技得到一些能满足生产需要的求解方法。这些方法应该是以较高的速度给出一个好的解,即虽然不是最优解,但接近最优解,并且比人工排料效率高,能达到或超过人们所期望的材料利用率。
    传统的排料是由熟练工人进行的,尽管手工方法能得到相当优化的结果,但过于耗时且依赖个人技巧。尽管前人在优化排料问题上做了许多工作,但并不十分尽如人意,随着计算机技术的高速发展和计算机辅助设计的广泛应用。如果将传统的人工排料经验、数字领域的组合算法以及人工智能技术结合起来,设计并实现一套具有类比学习机制的计算机辅助优化排料系统,将发挥
计算机容量大、运算速度快的特点,在达到或超过人们所期望的材料利用率的前提下,其速度远高于人工排料的速度。在大批排料过程中具有明显的优势,可取得显著的经济效益,具有广阔的推广应用前景。

1.2研究背景

1.2.1关于优化排料

    优化排料问题的提出己经有许多年了,国内外的众多学者对此问题已做了大量的研究工作。
      排料问题被大多研究人员分为两个部分,第一部分:对于矩形零件的排料问题,如何采用不同的数学技术手段使其达到最优设计;第二部分:对于不规则的图形,如何采用不同的启发式的技术手段,使其作为与矩形或其它多边形相匹配,从而达到最优设计。
    国外一些学者对解决优化排料问题己作了大量的研究工作,例如对不规则物体的布局问题,采用计算机的图形处理技术及算法将其转化为矩形件的布局问题。对于矩形件排料算法,做为组合优化题,早己引起数学界的重视,如Brooks ( 1940)和Convay( 1964)都对此问题作过研究。然而,直到90年代,随着计算机辅助设计的广泛应用,用计算机解决该题并在工业设计中进行应用被引起重视。
    Christofides和Whitlock提出了一种利用树搜索解决矩形物体布局的算法。该算法将动态规划和运算规则融于树的搜索之中,通过施加“使布局模式最优化”这一限制条件来缩小搜索树的大小,适用于中等规模的矩形物体优化布局方案的确定。

 

    1.1 问题的提出.......... 6-7
    1.2 研究背景.......... 7-11
    1.3 问题分析及解决.......... 11-12
    1.4 本文内容及组.......... 12-14
第2章 不规则图形的预.......... 14-21
    2.1 预处理过程所.......... 14-17
    2.2 预处理的实现.......... 17-21
第3章 优化排料的算法.......... 21-36
    3.1 相关概念.......... 21-25
    3.2 优化排料算法.......... 25-31
    3.3 可行性分析.......... 31
    3.4 实现算法数据.......... 31-34
    3.5 软件设计.......... 34-36
第4章 类比学习机制.......... 36-48
    4.1 基本概念.......... 36-38
    4.2 类比学习算法.......... 38-40
    4.3 类比学习机制.......... 40-43
    4.4 相关数据库.......... 43-44
    4.5 程序流程图.......... 44-48
第5章 系统的设计及.......... 48-59
    5.1 系统总体设计.......... 48-49
    5.2 系统的实现.......... 49-59


结束语
    优化排料问题是工业生产中经常遇到的,一套好的优化排料系统将对减少人工重复劳动和提高企业的生产效率起到非常积极的作用。本文重点研究了人工智能在优化排料问题中的应用,并应用计算机辅助设计的方法,在具有类比学习机制的计算机辅助优化排料系统的设计与实现方面做了有益的探索。
6.1本文工作的主要特点
    1.先进性。本系统利用计算机自动辅助排料,与人工排料相比,具备省时、省力、高效等特点,板材利用率得到明显提高。
    2.实用性。本系统面向生产实践设计,适用于钢材、玻璃、木材等各种材料的排料。


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