【摘要】：船舶板材套料過程需要處理大小不一,形狀各異的板材零件,存在著大量的工作量。而合理的板材排樣方案直接影響了生產(chǎn)過程的經(jīng)濟效益。船舶板材套料優(yōu)化設(shè)計的目的是為了提高船舶板材的利用率。船舶板材套料問題,按研究對象的不同,可分為規(guī)則件排樣問題和不規(guī)則件排樣問題。本文主要對船舶板材件中的規(guī)則件(矩形零件和直角三角形零件)進行排樣優(yōu)化。因為直角三角形零件又可以通過組合的方式轉(zhuǎn)換為矩形零件。因此本文中的船舶板材套料優(yōu)化設(shè)計是將大小不一,數(shù)量不同的船舶矩形板材零件,在一定的約束條件下合理排放,以達(dá)到板材利用率的最大化。首先,針對船舶板材套料問題,本文在研究總結(jié)了相關(guān)矩形件排樣優(yōu)化問題及現(xiàn)有的排樣算法基礎(chǔ)上,提出了解決矩形件排樣的最大剩余矩形算法。在該算法的框架下,設(shè)計實現(xiàn)了五種不同的啟發(fā)式策略,來有效引導(dǎo)矩形件的排樣,提高算法的適應(yīng)能力。在此基礎(chǔ)上,將排樣源從單一矩形擴展到矩形和直角三角形,嵌入直角三角形的排樣算法,并完成CAD宏命令出圖編撰。同時選取合適的測試樣本,通過測試結(jié)果證明,該算法能夠給出令人滿意的排樣結(jié)果。其次,考慮到算法在全局范圍內(nèi)搜索的不足,在分析總結(jié)現(xiàn)有智能算法的前提下,引入基本遺傳算法。首先確定了先啟發(fā)式搜索后遺傳算法優(yōu)化的總體算法框架,接著確定遺傳算法中的重要參數(shù)。同時選取了十組具有代表性的測試數(shù)據(jù)進行算法嵌入前后的對比,得到的計算結(jié)果表明,遺傳算法的嵌入在最大剩余矩形算法啟發(fā)式搜索結(jié)果較優(yōu)的基礎(chǔ)上,可進一步提升板材排樣利用率。最后,對基本遺傳算法進行改進,提升遺傳算法模塊的效率。針對遺傳算法的三個重要操作過程,引入小生境遺傳策略來提高選擇過程的高效性,以及自適應(yīng)概率策略來提升交叉過程和變異過程的合理性。通過相同的測試數(shù)據(jù),得出的排樣結(jié)果證明,改進后的算法整體表現(xiàn)出更優(yōu)秀的最優(yōu)解搜索質(zhì)量以及更強的全局搜索能力。本文提出的板材排樣算法通過排樣結(jié)果的對比證明了相較于現(xiàn)有的相關(guān)排樣算法的優(yōu)越性。在一定程度上減少了船舶生產(chǎn)過程中,板材排樣的生產(chǎn)工作,同時提高了船舶板材的利用率。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U671

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本文編號：2675214