支持多任務集成下料的優化下料技術研究及應用

摘 要：在現代加工制造業的發展當中，由于市場競爭日益激烈，加工制造企業為了進一步控制成本，提高效益，在原材料使用當中，通過對下料技術的優化，實現原材料利用率的提升。通過選擇原材料利用率較高的下料方案來切割材料。通過對下料技術的合理優化，制定科學的下料方案，對于節省原材料十分重要，從而實現企業成本的降低和企業效益的提升。基于此，文章對支持多任務集成下料的優化下料技術進行了分析，以期促進其在應用當中發揮出更好的效果。

關鍵詞：支持多任務集成下料；優化下料技術；研究及應用

前言

在制造業控制資源消耗的過程中，通過對能源消耗和物料消耗的合理控制，能夠實現企業成本的降低，進而使制造企業的經營效益和市場競爭力得到加強。而在物料消耗減少的過程中，對下料技術進行優化，是一種十分重要的方式。在傳統的優化下料當中，對數學意義上排料的最優較為重視，但是在一些實際工程中，對于特殊數據結構適應性、系統集成、下料過程自動化、大規模多任務集成下料等實際應用問題，卻難以有效解決。因此，應當對支持多任務集成下料的優化下料技術進行研究。

1 下料信息自動獲取技術

在多任務集成下料的當中，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、生產信息、工藝數據、零件材性等，系統提供的功能界面，能夠實現對文本信息的讀寫，具有較為簡單的操作。而在獲取多任務大規模零件復雜輪廓信息的過程中，則需要利用圖形算法加以實現。其中涉及到的幾何運算、圖形識別等，都十分的復雜。在零件當中，如果其形狀是較為規則的矩形、條形等，可將具體數據直接輸入，并在數據庫當中進行存儲[1]。但是如果零件的形狀不規則，零件幾何信息的正確輸入將會十分困難。而且，如果零件數量十分巨大，將會產生海量的數據錄入工作量，并且也無法保證錄入信息的準確性。對此，隨著數字化、電子化技術的發展和應用，在這一領域當中，電子工程圖紙逐漸得到廣泛的應用。利用形狀表示方法來描述零件輪廓信息，通過對相應提取算法的制定，能夠將產品輪廓特征信息在產品設計系統電子工程圖紙中進行直接的提取，從而實現多任務大規模零件復雜輪廓信息的自動獲取。

2 優化下料圖形支持平臺技術

選擇適當的下料系統圖形支持平臺，能夠更好的實現零件輪廓信息的交互式排樣和自動化提取。AutoCAD作為一種應用廣泛的計算機設計和繪圖軟件，具有開放的結構體系、多樣的工業標準和較強的通用性，在機械、航空、建筑、船舶、電子等領域當中，都得到了廣泛的應用。而在現代制造企業當中，AutoCAD電子工程圖紙逐漸成為重要的信息媒介，通過其他軟件得出的設計結果，可利用IGS格式轉換成為AutoCAD電子圖紙，因此，在多任務集成下料圖形支持平臺中，可以選擇AutoCAD軟件，在零件輪廓提取當中，將其電子圖紙格式作為數據交換的標準。在多任務集成下料當中，零件交互式排樣、零件輪廓信息提取等工作具有較高的復雜性，數據處理量也比較大[2]。基于此，考慮到開發工具的執行效率、可移植性、功能、開發難度等因素，ARX在各個方面都具有較大的優勢。因此，可將AutoCAD作為圖形支持平臺，并且對ObjectARX二次開發工具進行應用。

3 優化下料分組優化技術

在小規模下料當中，可以利用啟發式算法來優化排樣效果，但是，在多任務大規模下料當中，由于具有較大計算量，為了對排樣速度進行提升，通過對控制條件的設置，對迭代過程強行終止，雖然能夠提升求解效率，但是會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，在對最優解進行搜索的過程中，也具有良好的效果，但是應用在大規模工作當中，也難以發揮出良好的計算時效性，此外，該方法還具有局部尋優能力弱等缺點。所以，在多任務集成下料當中，對于大規模零件優化排樣的情況，難以在數學角度下對材料利用率矛盾、下料算法解決等問題進行良好的解決[3]。對此，可采用大規模零件分組優化技術，對原有的多任務集成下料問題進行拆分，得到一些子問題，然后分別對子問題進行求解，進而對原問題的解空間進行分解，通過這種方式，能夠使大規模零件下料整體求解的難度大大降低。

4 優化下料并行優化技術

在優化下料當中，具有較高的NP復雜性，因此，如果僅僅采用一種優化下料算法，或是僅僅采用一種優化下料軟件，對于各類下料數據來說，難以全部產生良好的下料結果。因此，對于任意數量和種類的原材料、零件集合來說，不能采用一種優化算法、一種求解策略、一種下料模型等進行解決。在下料任務中，對不同任務的集成，產生了更為復雜的下料數據結構。對于不同下料數據結構，通過對算法的改進能夠使其適應能力得到提升。不過，在多任務集成下料中，由于具有不可預測的多樣化數據結構變化，因此，算法的改進速度往往難以跟上下料數據結構變化[4]。對于不同子任務下料數據結構來說，由于單一優化下料軟件不具有普遍性，因此，在多任務集成下料當中，可以對零件分組并行優化技術進行應用，對零件分組之后的下料子問題，可以采用多個下料軟件分別進行解決。利用多軟件并行優化的群體優勢，對單一下料軟件的優化局限性問題加以解決。這樣，能夠有效的提升下料結果的科學性，增加優化求解成功率，同時，即使某個下料軟件優化求解失敗，最終下料方案的生成也不會受其影響。

5 結束語

在生產制造企業的發展當中，通過優化下料對原材料的利用率進行控制，是一個十分重要的方式和手段。對優化下料技術進行充分的研究與合理的應用，能夠有效的降低碳排放、減少資源浪費。通過利用優化下料技術，能夠更好的解決多任務集成下料中的各種問題，從而推動制造業的良好發展。

參考文獻

[1]孫亮，閻春平，覃斌，等.大規模零件的網絡化優化下料方法[J].重慶理工大學學報（自然科學），2012，5：37-42.

[2]覃斌，閻春平，汪科，等.支持多任務集中下料的零件分組優化方法[J].計算機集成制造系統，2012，5：943-949.

[3]韓丹，周茂軍，馬沁怡，等.鋼材切割的最佳選材與優化排樣的研究[J].現代機械，2015，1：18-21.

[4]戚得眾，饒運清，余天.板類零件分組下料優化研究[J].機械設計與制造，2015，6：129-133.