阎春平[1]2002年在《面向物料资源优化利用的产品设计系统与优化下料技术研究》文中研究表明制造系统是将制造资源不断转换成产品的系统。制造系统在不断生产产品、创造财富的同时，也消耗了大量的资源。在量大面广的制造系统中，制造资源的浪费情况严重，进行制造系统的资源优化利用技术研究，对提高制造业资源利用率，降低资源消耗，从而提高制造业整体效益具有重要意义。近年来，许多专家学者在从事与此相关的研究和应用工作，如绿色制造、绿色设计、优化下料等，并取得了许多有价值的成果。本文从产品设计的角度对物料资源的优化利用情况进行了较深入的研究，同时深入研究了设计环节中对物料资源的利用效率有显着影响的优化下料技术。首先分析了制造系统中物料资源消耗的影响因素和产品设计对物料资源消耗的影响；针对产品生命周期中的物料资源优化利用问题，将并行工程的思想引入产品设计，提出了面向物料资源优化利用的并行设计方法，并建立了支持该方法的产品设计系统的结构体系、功能体系和技术体系，研究了物料资源消耗评估和设计信息管理等关键技术。然后针对面向物料资源优化利用的产品设计系统中涉及的优化下料关键技术进行了深入研究。给出了基于库存的二维Guillotine优化下料问题的数学模型，提出了一种新的求解方法——去差迭代求解法；引入了列生成技术，在推导多原材二维Guillotine优化下料模型求解的列生成数学形式的基础上，给出了列生成迭代求解算法，研究并分析了二维背包问题和一维背包问题的求解算法；提出了板材排样价值概念，建立了板材排样价值的估计方法；论文同时针对优化下料技术当前应用中存在的问题，提出了一种基于ASP（Application Services Provider）模式的多软件协同优化下料解决方法并给出了该方法基于Agent思想的具体实现技术。本文的研究内容是国家863/CIMS目标产品和总体技术项目的重要组成部分，基于本文的部分研究成果所开发的产品，已经在几十个企业中得到推广应用；在减少物料资源消耗、提高企业的设计水平方面，取得了较好的应用效果。
李友如[2]2003年在《面向工程项目型制造企业的板材下料系统的研究和应用》文中进行了进一步梳理制造系统是将制造资源不断转换成产品的系统。制造系统在不断生产产品、创造财富的同时，也消耗了大量的资源。在量大面广的制造系统中，制造资源的浪费情况严重，进行制造系统的资源优化利用技术研究，对提高制造业资源利用率，降低资源消耗，从而提高制造业整体效益具有重要意义。本文从系统集成的角度对工程项目型制造企业板材物料资源的消耗进行了较深入的研究，同时深入研究了设计环节中对板材物料资源的利用效率有显着影响的优化下料技术。首先分析了工程项目型制造企业的单件性、物料消耗大的特征，和其板材物料资源消耗量大、周期长的特点，提出了面向工程项目型制造企业的板材下料系统的总体方案。针对该总体方案进行了板材下料系统的系统结构设计，并对各个模块的功能、输入输出、处理流程进行了详细的分析。然后针对面向工程项目型制造企业板材下料系统涉及的优化下料、图形处理、系统集成等关键技术进行了较深入研究。分析了优化下料算法——列生成法的求解流程，提出了插补求解二维Non-Guillotine 切割的启发式算法；分析了图形处理技术，包括零件图预处理技术和结果图生成技术；提出了系统集成的方案，实现了优化下料技术与CAD、CAPP、CAM技术的有机集成。基于本文的研究成果开发的产品——钣金下料系统软件，在企业进行了实际应用。在减少物料资源消耗、提高企业的设计水平方面，取得了较好的应用效果。
覃斌[3]2012年在《支持多任务集成下料的优化下料技术研究及应用》文中研究表明实施绿色制造与低碳制造是制造业减少资源消耗强度的重要途径，减少物料消耗和能源消耗是企业实施绿色制造的具体手段。优化下料技术是实现减少物料消耗的一项具体实用技术，作为控制原材料利用率的重点环节，通过采用合理的优化下料技术，对减少有限资源的浪费和碳排放起着积极而关键的作用。传统的优化下料注重于排料的数学意义上的最优，但难于解决实际工程应用中大规模多任务集成下料、特殊数据结构适应性、下料过程自动化、系统集成等一系列复杂应用需求问题。论文针对目前企业普遍采用的多工程、多任务集成下料方式，围绕支持多任务集成下料的优化下料技术及应用进行了深入研究。首先，在分析多任务集成下料问题特点的基础上，提炼总结了支持多任务集成下料的优化下料需求，建立了多任务集成下料的优化决策过程模型；针对多任务集成下料优化决策过程中所涉及的重要支持技术，建立了支持多任务集成下料的优化下料技术体系，并以关键技术攻关作为研究重点给出了论文的解决思路。然后，针对技术体系中的主要关键技术展开了研究，包括多任务大规模零件复杂轮廓信息的自动提取技术、多任务大规模零件的分组优化技术及基于网络的零件分组并行优化下料技术。针对多任务集成下料中大规模零件轮廓信息提取过程复杂、提取工作量大等问题，提出了一种零件轮廓分层路由提取的MST生长算法，包括零件轮廓路由拓扑结构的构造和基于有权无向图MST的轮廓劈裂提取。其中，零件轮廓路由拓扑结构的构造包括基于拓扑投影的图纸平面化、节点路由状态定义与特征节点提取和轮廓线重组；基于有权无向图MST的轮廓劈裂提取包括无向图MST求解和轮廓线布尔劈裂。同时，为了实现下料生产对产品设计变更的快速响应，避免传统上更改传递的冗余过程，提出了基于产品模型重建的设计变更快速响应方法。针对优化算法在处理多任务集成下料问题时易陷入时间效率和材料利用率矛盾的问题，提出了基于下料特征的多任务大规模零件分组优化策略，将零件的相似性特征和下料配合特征作为分组约束，并利用样本零件的导向作用加速零件分组过程，研究了具体的零件分组优化方法。一方面，为了克服传统无监督聚类算法中聚类中心需事前确定、聚类结果不稳定等缺点，提出了一种K-means与HCM算法相结合的大规模零件分组优化方法；另一方面，利用图论工具对零件的下料特征关联进行分析，提出了一种基于有权无向图MST的大规模零件自适应分组优化方法，并通过应用实例验证了两种方法的可行性和有效性。针对目前不同优化方法及其优化软件对不同下料数据优化效果具有不确定性的问题，为了避免零件分组形成的下料子任务优化效果不理想而影响最终下料方案的形成，提出了一种基于网络的零件分组并行优化下料方法，通过集成多种计算资源、多种下料方法，利用开放的网络环境进行零件分组的并行优化求解，重点建立了基于网络的零件分组并行优化下料模型，并给出了零件分组并行优化下料的物理拓扑结构。最后，以AutoCAD作为系统的图形支持平台，建立了支持多任务集成下料的优化下料系统的结构体系和功能体系，以国家863/CIMS目标产品“建筑金属结构计算机辅助设计与生产管理集成系统”中的条材/板材优化下料子系统为基础，基于上述研究结论开发了支持多任务集成下料的优化下料系统。论文的研究内容是国家自然科学基金项目的重要组成部分，其研究结论和开发的产品是2011年度高等学校科学研究优秀成果奖科学技术进步二等奖获奖项目“支持复杂应用需求的优化下料关键技术及应用”的重要组成内容，软件系统已经在上百家企业中得到推广应用；在减少物料资源消耗、提高企业的生产制造水平方面，取得了较好的应用效果。
汪科[4]2012年在《支持复杂应用状态的一维优化下料系统研究及其应用》文中进行了进一步梳理实施绿色制造与低碳制造是制造业减少资源消耗强度的重要途径，减少物料消耗和能源消耗是企业实施绿色制造的具体手段。优化下料技术是实现减少物料消耗的一项具体实用技术，作为控制原材料利用率的重点环节，通过采用合理的优化下料技术，对减少有限资源的浪费和减少碳排放起着积极而关键的作用。传统的优化下料注重于排料的数学意义上的最优，缺乏对优化下料复杂应用状态及其处理方法的系统性研究，难以适应企业实际下料问题应用状态的变化性和应用状态模式的多样性，制约了优化下料技术应用的整体效果。本文围绕目前优化下料存在的问题，对支持复杂应用状态的一维优化下料系统及其实用技术进行了深入研究。首先，分析了国内外一维优化下料技术的研究现状，针对现有研究的不足和企业急需解决的优化下料问题，建立了一维优化下料复杂应用状态结构模型以及一维优化下料复杂应用状态关联与影响评价模型；对复杂应用状态下一维优化下料系统处理方法进行了研究，建立了支持复杂应用状态下一维优化下料问题的优化决策过程模型。接着，在分析复杂应用状态一维优化下料问题特点的基础上，提炼总结了系统的应用需求，建立了支持复杂应用状态下一维优化下料系统的结构体系和功能体系。然后，针对大规模下料方式给优化下料问题带来的原材料利用率和时间求解效率的矛盾问题进行了深入研究，提出了一种原材料不确定状态下的一维优化下料方法。该方法首先根据订购件和标准件的下料特性，建立原材料订购件与标准件混合下料的优化数学模型；然后提出并实现了一种基于零件下料配合特征的有限递进复合求解方法，并通过应用实例证明了该方法的可行性和有效性。最后，以国家863/CIMS目标产品“建筑金属结构计算机辅助设计与生产管理集成系统”中的一维优化下料子系统为基础，基于上述研究结论开发了支持复杂应用状态的一维优化下料系统。论文的研究内容是国家自然科学基金项目的重要组成部分，其研究结论和开发的产品是2011年度高等学校科学研究优秀成果奖科学技术进步二等奖获奖项目“支持复杂应用需求的优化下料关键技术及应用”的重要组成内容，软件系统已经在上百家企业中得到推广应用；在减少物料资源消耗、提高企业的生产制造水平方面，取得了较好的应用效果。
卫丽敏[5]2006年在《面向纸制品包装材料加工企业的优化下料问题研究》文中研究指明切割下料问题广泛存在生产制造企业中，其工业应用领域非常广阔，本文以面向纸制品包装材料加工企业的优化下料问题为研究对象，开展纸卷下料的应用研究。 本文首先介绍了课题的研究目标、课题来源和行业背景，概括了本课题的研究内容和理论基础。以一家大型纸制品包装材料加工企业的实际生产作为本文的应用研究背景，针对企业面临的下料困难提出总体解决方案和实施步骤，首先从改进原纸的下料规格出发，优化下料规格使之更符合实际生产的要求。继而根据纸制品包装材料的生产特点和具体切割工艺要求，研究纸制品包装材料加工企业的优化下料模型，建立多种原纸规格的数学模型，结合公司实际生产数据求解最优下料方案并进行结果分析。 通过研究纸制品包装材料加工企业的切割下料问题，运用科学的方法为企业提出优化下料策略，寻找最优的下料方案，改进下料效果，达到改善企业的生产管理、提高竞争力和增强应变能力的目的。
江志刚[6]2007年在《制造企业生产过程资源环境属性及其多目标集成决策方法研究》文中指出绿色制造是可持续发展战略思想和循环经济模式在制造业中的体现，是当前工业发达国家广泛关注的重要技术领域和产业发展方向。绿色制造的基本思想是实现制造业产品全生命周期资源消耗、环境污染以及人体安全健康危害的减量化和源头控制。制造企业生产过程是产品全生命周期直接消耗资源、产生环境污染排放物和造成职业健康与安全问题的主要环节之一。开展制造企业生产过程绿色规划研究是优化和改善生产过程环境友好性的重要技术途径之一，为生产过程实施绿色制造提供关键技术和解决方案。本文以国家自然科学基金“面向绿色制造的制造企业生产过程多目标集成决策模型及方法研究(资助号：70571060)”和国家科技支撑计划项目“制造企业生产过程绿色规划与优化运行技术(资助号：2006BAF02A03)”为依托，在广泛研究国内外相关文献资料及工作的基础上，根据当前制造企业生产过程绿色规划研究的不足和前沿热点问题，针对生产过程中资源消耗高、浪费大、环境排放严重等问题展开研究工作，重点对制造企业生产过程绿色规划的基本概念、运行体系、资源环境属性分析与评价、多目标集成决策技术和应用支持软件等进行较为深入、系统的研究，主要研究内容有：(1)在介绍生产过程基本概念及其资源环境流的基础上，建立了生产过程的功能模型，提出了生产过程绿色规划的概念、研究了生产过程资源环境特性和决策属性绿色变革，构建了生产过程绿色规划运行的体系结构，提出了一种生产过程绿色规划运行的框架模型。(2)分析制造企业生产过程资源环境属性的种类、特性及相关的信息，明确生产过程的资源消耗和环境影响状况是实现生产过程降低资源消耗、减少环境污染的基础。建立了一种生产过程资源环境属性分析与评价的框架，对生产过程资源环境属性分析与评价的关键技术进行了研究，在此基础上，对生产过程中的资源消耗分析模型、环境影响评价模型以及生产过程资源消耗和环境排放的关联性分析模型进行了研究。(3)综合考虑制造企业生产过程决策问题中的传统目标(生产率、质量、成本)和绿色制造属性(资源消耗、环境影响、职业健康与安全)的集成，建立了生产过程多目标集成决策理论模型，并对若干决策支持应用模型及适用于模型的决策目标体系和求解方法进行了研究，提出了理论模型向应用模型转换的方法以及一种总体模型和子模型相结合的制造企业生产过程多目标集成决策机制。(4)在以上理论和方法研究的基础上，研究并开发了制造企业生产过程绿色规划应用支持原型系统，并对系统的框架结构和工作流程进行了分析，结合软件系统实现和实施案例对原型系统的主要模块进行了介绍。
罗蓉[7]2004年在《网络环境下建筑金属结构产品设计系统的研究与实现》文中进行了进一步梳理建筑金属结构产品主要包括建筑门窗、幕墙、采光顶等产品。建筑金属结构企业则是面向建筑行业提供建筑金属结构产品的制造企业。随着我国入世，国内经济的迅速增长，国内的建筑行业也蓬勃发展。特别是近年来，建筑市场更是一片蓬勃生机。但是我国建筑金属结构产品制造企业较普遍地存在着企业规模小，且其产品设计周期长、出错率高、材料统计费时费力、重复劳动工作量较大。同时在建筑金属结构产品制造企业中设计分散独立，难以实现协同设计以及信息汇总、分类和共享等。因此根据我国建筑金属结构行业的现状，针对行业中存在的问题，研制出一套在企业网络环境中实现建筑金属结构产品设计的系统具有重要的实践意义。 本论文首先说明了建筑金属结构产品制造企业及建筑金属结构产品的特点，指出了传统的建筑金属结构产品设计的流程中存在的问题，分析了建筑金属结构产品设计系统的需求。在此基础上提出了在企业网络环境中实现建筑金属结构产品设计系统的解决方案。并且具体给出了系统的结构体系和功能体系以及网络环境中产品设计的运行模式。 论文在此基础上进一步研究了在本系统设计和实现中所采用的部分关键技术。着重探讨了socket技术，并提出基于Socket分层结构的数据集成技术；提出了四元组的权限处理机制，并给出了基于COM／DCOM组件模型权限管理实现方案；探讨了原型设计模式，并在此基础上提出了基于原型模式的产品设计技术，从而满足产品设计需求。 最后本论文综述了系统的开发和应用环境以及系统的各功能模块。本论文的研究是国家863目标产品“建筑金属结构行业计算机辅助设计和生产管理集成系统”在网络环境下扩展。系统已经在具体厂家得到应用，取得了较好的应用效果。
朱波[8]2005年在《面向数控下料加工的集成化板材优化下料系统的研究与开发》文中研究说明制造业量大面广,在不断生产产品、创造财富的同时,也在消耗大量的物料资源。板材加工在制造业中占有相当比重,通过应用优化下料软件辅助下料来提高板材的材料利用率,对节约资源和降低企业的生产成本具有重要意义。近年来,数控技术在板材下料加工中的应用日益广泛。将优化下料技术与数控技术相结合,开发面向数控下料加工的板材优化下料系统,不但能提高板材的材料利用率,而且能提高数控下料加工效率。本文从CAD/CAM 集成的角度对板材的数控下料过程进行了分析,对实现板材优化排样CAD 和板材下料自动数控编程CAM 涉及的部分关键技术作了较为深入的研究。论文首先分析了制造企业在板材数控下料加工环节的基本需求,在此基础之上,提出了面向数控下料加工的集成化板材优化下料系统的总体设计方案,在方案中对系统的体系结构和功能结构进行了设计,并对各个功能模块的设计思路和处理流程进行了详细分析。然后针对系统涉及的部分关键技术进行了研究。分析了经典的矩形件优化排样算法——列生成法和针对异形件的矩形包络算法;研究了基于ObjectARX 的AutoCAD 开发技术,结合对AutoCAD 图形数据库结构及其基本操作的分析,给出了下料轮廓图和排样图的生成方法;研究了板材数控下料加工的工艺处理技术,建立了一种直接基于排样图进行的图形交互工艺规划方法;研究了在AutoCAD环境中的板材下料数控仿真技术,给出一种通过增量修改图形实体对象实现的动态仿真方法;提出以软插件技术构建集成下料系统的数控编程后置处理部分,能够有效解决因数控下料机床指令格式及控制参数不统一导致的自动编程软件系统不易实现通用性的问题。基于本文所作研究开发了集成化板材优化下料系统的部分功能,并在企业中得到应用,取得了较好的应用效果。
张治[9]2013年在《大型机械制造过程集中下料管理系统设计与开发》文中指出摘要：制造系统是将制造资源不断转换成产品的系统。制造系统在不断生产产品、创造财富的同时,也消耗了大量的资源。在量大面广的制造系统中,制造资源的浪费情况严重,因此,进行制造系统资源优化利用技术的研究,对提高制造业资源利用率,降低资源消耗,从而提高制造业整体效益具有重要意义。下料生产是大型机械设备零件制造过程的第一道工序,其生产组织模式和管理水平直接影响设备的生产周期和制造成本。根据叁一重工泵送公司钢材利用率提升项目的需求,为了提高零件毛坯下料的生产效率,实现其生产作业管理的自动化,降低原材料消耗,本文针对大型工程机械制造企业的单件性、物料(尤其是板材物料)资源消耗量大、周期长的特点,提出了在ERP(Enterprise resource planning)企业资源计划系统集成环境下的下料图档管理及订单信息处理方法。以此为基础,提出了一整套改造车间生产管理模式的解决方案及实现板材套料优化的技术思想,并且开发了集中下料管理软件Sany SigmaNest Plus系统。该系统是一套下料信息管理系统,主要功能是制定和维护企业的切割生产计划,通过计算机信息化管理手段提升企业现代化切割生产的管理水平,提高切割生产效率和板材利用率,有效控制生产成本。本文重点研究的下料零件库集成原理是在叁一重工原有的数据集成环境下提出的,是为了将企业中原有的零散下料数据信息集中进行管理所采取的有效对策,方案的实施对原有的数据集成环境不造成任何影响,可以很好的适应各系统的集成需求。方案中将下料图绘制人员与下料编程人员的工作职能完全分离,将下料编程人员从繁重的基础绘图工作中解脱出来,将所有精力都投入到提高材料利用率的目标上去。该系统实现了对SigmaNest、生产计划及专用管理服务器/Windows文件系统内的零件CAD图纸进行叁方数据无缝集成的功能,系统通过集成ERP系统中的工艺发布信息,可以自动生成下料图绘制任务,系统还可以直接生成SigmaNest订单,完成相应的排版套料、NC程序自动生成和下发,并实现按整板报工的功能。基于本文开发的Sany SigmaNest Plus系统,在企业中进行了实际应用,改变了叁一重工泵送公司原来依靠手工管理下料图文档的落后现状,同时在减少物料资源消耗、提高企业的设计水平方面,也取得了较好的应用效果。
宋天峰[10]2009年在《面向可制造性的条材优化下料技术的研究与应用》文中研究表明条材优化下料技术广泛应用于机械、建筑等行业的下料过程中,是企业提高原材料利用率、降低资源消耗的重要手段之一。目前国内外对条材优化下料问题大多从算法改进角度进行研究以期提高材料利用率,尚未系统地研究下料过程中原材料采购、优化排样及下料切割等各环节的特征及其相互影响关系,导致得到的下料方案可制造性差,影响下料切割的便捷性,增加了人力资源、能源的消耗。本文围绕企业优化下料存在的问题,对既维持高的原材料利用率又使下料方案可制造性好的条材优化下料方法进行了研究,并开发了面向可制造性的条材优化下料系统。首先分析了国内外条材优化下料技术的研究现状,针对现有研究的不足和企业优化下料存在的问题,研究了优化下料问题各环节复杂约束状态,给出了复杂约束状态下优化下料问题的求解策略,提出了一种以综合资源消耗最小为目标函数的复杂约束状态下优化下料问题的简化数学模型;分析了条材优化下料问题的主要约束状态并给出了各约束状态的处理方法。然后针对面向可制造性的条材优化下料关键技术进行了研究。分析了条材优化下料算法,构造了条材优化下料问题的列生成算法;研究了条材优化下料问题的可制造性,给出了下料方案可制造性评价体系,提出了一种下料方案可制造性评价方法;提出非定长优化和定长优化相结合的两阶段一维优化下料方法,首先采用非定长优化方式,充分利用零件和原材料的尺寸关系,以下料方案的可制造性好和高的原材料利用率为目标,由零件尺寸反推出适当的原材料尺寸,向厂家定购,完成大部分的零件下料。然后采用定长优化方式,对未下完的剩余零件以下料方案的高原材料利用率为目标完成最终下料;针对两阶段一维优化下料方法设计了一种基于整数分解的两阶段列生成算法。最后,设计了面向可制造性的条材优化下料系统的工作流程和体系结构,划分了功能模块,开发了应用系统。该系统在数十家企业得到应用,取得了良好的应用效果。
参考文献：
[1]. 面向物料资源优化利用的产品设计系统与优化下料技术研究[D]. 阎春平. 重庆大学. 2002
[2]. 面向工程项目型制造企业的板材下料系统的研究和应用[D]. 李友如. 重庆大学. 2003
[3]. 支持多任务集成下料的优化下料技术研究及应用[D]. 覃斌. 重庆大学. 2012
[4]. 支持复杂应用状态的一维优化下料系统研究及其应用[D]. 汪科. 重庆大学. 2012
[5]. 面向纸制品包装材料加工企业的优化下料问题研究[D]. 卫丽敏. 暨南大学. 2006
[6]. 制造企业生产过程资源环境属性及其多目标集成决策方法研究[D]. 江志刚. 武汉科技大学. 2007
[7]. 网络环境下建筑金属结构产品设计系统的研究与实现[D]. 罗蓉. 重庆大学. 2004
[8]. 面向数控下料加工的集成化板材优化下料系统的研究与开发[D]. 朱波. 重庆大学. 2005
[9]. 大型机械制造过程集中下料管理系统设计与开发[D]. 张治. 中南大学. 2013
[10]. 面向可制造性的条材优化下料技术的研究与应用[D]. 宋天峰. 重庆大学. 2009
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