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《四川大学》 2002年
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面向发电设备制造的下料优化排样原理与关键技术

贾志欣  
【摘要】: 伴随着我国加入WTO,发电设备制造企业的生存和发展面临着更为激烈的市场竞争,为了在竞争中立于不败之地,一个十分紧迫的任务就是应尽一切可能提高企业的生产效益,而提高生产效益的重要环节就是降低生产成本。发电设备制造下料优化排样是提高材料利用率和降低生产成本的有效途径。事实上,优化排样问题在实际生产中应用非常广泛,它在理论上属于具有最高复杂性的NP完全问题。因此,开展对排样问题的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。 通过分析各排样算法的特点、关键步骤与研究趋势,本文从系统工程的观点出发,指出提高材料利用率不仅仅只是一个排样问题的求解,而是要从下料生产管理和优化技术方法两个方面同时入手,建立完整的解决方案。即由生产管理保证“集中下料”模式的实施,优化排样方法提供最省料的方案,同时为计划、调度、材料库存提供决策支持信息。基于上述思想,作者研究和开发了集成于发电设备制造下料生产作业信息化系统中的优化排样CAD/CAM系统,重点对排样优化算法进行了研究。论文在理论与实践中的主要研究成果和特色如下: (1)根据国内外学者对车间生产作业信息化系统的研究成果以及我国企业车间的实际需要,研究了敏捷车间生产作业规划与管理系统的一般原理及模型。并将其应用于东方电机下料车间的生产作业信息化系统的研究与开发,建立了下料车间生产作业信息管理系统的功能模型。 (2)本文在系统分析遗传算法特点与改进方法的基础上,指出将遗传算法用于排样问题求解时,采用基于零件编号排列顺序的基因编码更为有效。本文为这种基因编码设计了实用的选择、交叉、变异遗传算子,并将其用于一维下料方案优化问题、矩形件排样问题的求解;讨论了不同工艺要求条件下的适应度定义方法,并用 四川大学博士学位论文 计算实例验证了其寻优效果。 *)矩形件排样不仅适用于矩形零件的排放,也是异形件排样的一种重要方法。 本文在建立矩形件数学模型的基础上,分析了多种矩形件直接排样方法的特点,提 出了给定排放序列的“最低水平线”排放算法。它克服了其它排放算法对某些排样 图不能给出排列的缺点,满足“最左最下”条件,同时排放效果好。将该方法分别 与遗传算法、模拟退火算法相结合,提出了矩形件排样问题的复合算法。给出了遗 传算法应用于下料问题求解的编码方法、解码算法、关键参数的确定以及适应度函 数的定义方法。通过实验,对交叉概率、变异概率的确定方法进行了讨论。对模拟 退火算法用于排样问题求解时的关键参数一一冷却进度表的确定,通过实验进行了 分析。本文的研究表明,将遗传算法、模拟退火算法与排放算法相结合的复合算法, 排样结果总体上优于单纯的排放算法。 ()异形件排样多年来一直是研究的热点和难点问题。本文在分析异形件数学 模型的基础上,对基于图形运算、包络矩形的排样算法以及交互式方法进行了研究。 在对基于碰撞、临界多边形的排样算法进行研究的基础上,通过提取排样轮廓的“单 调链”,对碰撞距离求取、临界多边形求解等关键步骤提出了改进,使算法的复杂度 降低,从而提高了效率。为方便排样图的编辑,研究和开发了“违约预警”算法, 通过颜色变化对违反约束的零件加以警示。在对多种方法研究的基础上,通过将图 形运算、矩形件排样算法及交互方法相结合,提出了排样轮廓“聚块”预处湮L一一 矩形件排样一一交互编辑三步异形件排样综合算法,同时考虑了发电设备下料的特 殊之处,如大型零件拆分、不同焊接坡口的处理等。 * 对于发电设备制造中厚度较大的零件下料,按照东方电机生产调度的安排 需在不同指令代码格式的数控气割机上下料。,在给出集成化数控编程模块的信息模 型的基础上,通过工艺规划、数控编程、路径仿真、数控代码自动生成与NC代码 仿真几个步骤,实现了“集中下料”生产管理模式下的自动编程,简化了下料生产 中调度和数控代码生成工作。 间在以上理论和算法研究的基础上,开发设计了基于AlltOCAD环境并集成于 东方电机下料车间生产作业信息化系统的优化排样比UNestingC汕亿AM系统, 为下料排样提供了实用的具有自动排样和交互排样功能的工具,对需要切割下料的 零件,自动生成对应切割机的数控代码。
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TM31

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
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中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 戈鹏;敏捷化CAPP系统原理、关键技术与应用实践[D];四川大学;2003年
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5 邓冬梅;复合材料铺层排样技术研究与开发[D];南京航空航天大学;2007年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘纪营;钣金自动展开和排样优化系统关键技术研究[D];西安工业大学;2011年
2 张凤麒;基于轮廓特征定位算法的异形件排样研究[D];吉林大学;2011年
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4 宋雪枫;融合蚁群算法和遗传算法的矩形件排样问题研究[D];郑州大学;2011年
5 张伟;矩形件排样与切割路径优化技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 隗平平;皮革优化排样技术研究[D];华侨大学;2011年
7 方辉;大规模板材排样的分布式协同优化方法研究[D];四川大学;2003年
8 尹湘云;冲压模具数字化设计手册软件的开发技术研究[D];四川大学;2003年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 王志广;牛存良;;基于服务质量约束的距离矢量组播路由协议研究[J];河北工业大学学报;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 ;Using Good Nodes Set Principle to Evolution Strategy for Constrained Optimization[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 程远林;李茂军;;基于小生境遗传算法的配电网电容器优化配置[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 姜明辉;袁绪川;;基于GA优化的个人信用评估SVM模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 孙燕;孙峥;黄鹍;;基于模拟退火机制的隔离小生境混合遗传算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 孙俊清;李平;韩梅;;装卸桥调度问题及其混合智能优化算法GASA[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 张志华;王莉;刘洪;;最大化网络广告收入的投放决策[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 赵瑞艳;李树荣;张晓东;苗荣;;基于混合遗传算法的热传导系统最优控制问题求解[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张亚娟;适应性企业战略协同机制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 谭枫;介入式文化算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 王蕊;无线传感器网络部署与拓扑控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 贺士晶;核动力装置参数优化设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 李晚龙;六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
2 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
3 柳枝华;微粒群优化算法的改进及应用[D];南昌航空大学;2010年
4 罗婷婷;飞机钣金叠板数控套裁下料软件系统的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
6 马水松;多目标遗传算法与非支配集的构造研究[D];山东科技大学;2010年
7 李臻;城市公交车辆智能调度优化研究[D];山东科技大学;2010年
8 朱国凯;泰安市农村公路典型路面结构研究[D];山东科技大学;2010年
9 纪二云;基于改进遗传算法的电力系统无功优化的研究[D];山东科技大学;2010年
10 张海峰;空间三维信息重构与飞行器路径规划[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董仁义,袁泽虎,王超;关于二维不规则零件自动板材排料的研究[J];湖北工学院学报;2004年03期
2 李鹤林;吉玲康;谢丽华;;中国石油钢管的发展前景展望[J];河北科技大学学报;2006年02期
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10 郑寿森,祁新梅,杜晓荣,王治森;基于层次模型的装配顺序规划[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2002年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李艳君;拟生态系统算法及其在工业过程控制中的应用[D];浙江大学;2001年
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3 刘振宇;面向过程与历史的虚拟环境中产品装配建模理论、方法及应用研究[D];浙江大学;2002年
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6 谭伟;融合实例推理的混合式集成化CAPP系统关键技术及应用研究[D];重庆大学;2002年
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10 李建武;遗传算法适应值曲面及遗传算法困难度分析[D];天津大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩志仁;林德强;;基于BL碰撞算法求解排样过程中干涉的问题[J];沈阳航空航天大学学报;2011年02期
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3 黄响亮;李军;;板式家具开料模式新思路[J];家具;2011年02期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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10 王姝;服装生产优化排料信息系统研究与应用[D];华侨大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 本报记者 余勤 通讯员 夏伟军;智谋经济健康发展[N];浙江日报;2009年
6 飞飞;金种子:借信息化掌控市场[N];中国计算机报;2005年
7 本报记者  丁凯 通讯员  马兰萍;常柴试运行售后服务信息化系统[N];中国工业报;2006年
8 本报记者  何源;当管理与IT成为知音[N];计算机世界;2006年
9 安徽省食品药品监督管理局 王声发 安徽省滁州市食品药品监督管理局 王平 黄久平 汪军;构建执法办案信息化系统[N];中国医药报;2006年
10 记者 何迪 罗波 通讯员 张驰鹏 倪传会;汉川地税“三位一体”构建信息化系统[N];孝感日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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5 刘虓;基于HAPE的二维不规则零件排样算法及其性能研究[D];华南理工大学;2011年
6 田娥;基于Petri网建模的机务段业务流程控制信息化系统的研究[D];武汉理工大学;2007年
7 刘胡瑶;基于临界多边形的二维排样算法研究[D];上海交通大学;2007年
8 董长双;高速冲压加工数控系统和二维排样优化的研究[D];华中理工大学;1999年
9 尹家绪;基于产品生命周期工程的汽车制造业制造模式研究及其应用[D];重庆大学;2008年
10 宋亚男;二维排样系统的图形匹配、入排控制与碰靠算法研究[D];华南理工大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 隗平平;皮革优化排样技术研究[D];华侨大学;2011年
2 方仍存;优化排样问题的近似算法[D];华中科技大学;2004年
3 祝晓梅;信息化背景下的企业知识管理[D];北京邮电大学;2006年
4 李婉娟;我国行政事业单位财务管理的信息化建设研究[D];首都经济贸易大学;2009年
5 冯廷轩;成都LY股份有限公司财务问题研究——财务分析及财务体系优化研究[D];电子科技大学;2004年
6 周萍;现代企业人力资源管理信息化问题探讨[D];山东大学;2006年
7 梁士全;建筑工程质量监管信息化系统建设[D];电子科技大学;2010年
8 王必全;地市级技术监督局信息化系统设计研究[D];湖南大学;2006年
9 蒋英;上海市社区信息化的现状及发展策略研究[D];上海交通大学;2007年
10 宋之辉;西藏农牧区信息化建设研究[D];西藏大学;2009年
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