[发明专利]一种余材钢板快速自动组板方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁行业组板优化设计领域，尤其涉及钢铁企业大量库存余材钢板与合同情况下的一种余材钢板快速自动组板方法。

背景技术

钢铁企业生产过程中不可避免的会产生余材钢板，它属于钢铁生产过程中的半成品。库存余材钢板的产生会造成企业资金和场地的占用，因此需要尽快消化利用。余材钢板在作为成品出厂前，需要与合同进行种类繁多的规则匹配和性能校验，并实现合同钢板在余材钢板上的装填布局，此即余材钢板组板。除少量余材钢板可以直接充当挂合同出厂外，大多数余材钢板需进行组板、性能校验并经切割处理后才能作为可交付成品。

钢铁企业现行余材钢板组板以人工组板为主，即由生产计划人员在信息系统中根据材料参数对余材钢板、合同进行筛选，根据信息系统提供的辅助功能和人工经验确定匹配的组合并进行布局设计。钢铁企业中余材钢板和合同数量大、种类多，规格不一，在对大量库存余材钢板组板时，人工组板工作强度大，效率低，更突出的问题是，人工组板难于对所有余材钢板和合同从全局角度进行匹配和组板布局优化，组板成材率、合同交货期等关键业务指标难以保证。

国内钢铁行业关于余材钢板自动板组板目前尚未提出完善的方法，余材钢板自动组板涉及的关键问题主要是多目标优化问题和矩形布局问题。出于计算性能考虑，大规模的多目标优化问题和矩形布局问题现实中的求解策略多采用各种算法获取近似最优解。相关理论研究中比较有代表性的是构建余材合同匹配多目标优化模型并采用进化算法求解，但是现实中构建满足所有组板约束条件的模型难度较大，并且现有模型一般没有考虑组板过程中的矩形布局优化，模型实用性还存在问题。矩形布局虽然是一个成熟问题并且存在较多求解方法，但是，针对余材钢板组板具体背景的矩形布局相关研究还较少。

发明内容

本发明的目的是提供一种余材钢板快速自动组板方法，该方法适用于钢铁企业大量库存余材钢板和合同钢板的快速匹配以及合同钢板在余材钢板上的布局优化，使用该方法可以大幅提高钢铁企业余材钢板组板效率，并显著改善组板成材率、合同交货期等关键业务指标。

本发明所采用的技术方案是：

一种余材钢板快速自动组板方法，所述余材钢板快速自动组板方法包括以下步骤：

(1)数据抽取：从钢铁企业信息系统中抽取当前余材钢板的余材钢板号、材料尺寸、牌号、工艺参数、物理性能、化学成分、材料堆放的库区、垛位、层号数据；合同钢板的合同钢板号、材料尺寸、牌号、工艺参数要求、材料性能要求、合同欠量、合同交货期和合同客户等级数据；

(2)匹配分组：通过规则匹配将数据划分为隔离的分组；

(3)组板布局：从分组内预排序合同钢板数据中依次选取预置合同钢板，依据布局填充规则对余材钢板进行布局填充并暂存组板方案；

(4)布局调整：依据布局调整规则将组板布局调整为钢材组板规范板型；

(5)全局搜索：对分组内所有备选组板方案进行全局搜索，依据组板评价方法选取最优组板方案；

(6)组板输出：将最优组板方案发送到钢铁企业信息系统中。

所述数据抽取步骤中，组板所需的当前余材钢板数据和合同钢板数据从企业信息系统中一次性抽取并按长度优先，宽度次之升序排列。

所述的规则匹配是通过预先定义好的业务规则对经过预排序处理的余材钢板数据和合同钢板数据进行尺寸、牌号、工艺参数的比较。

所述的布局填充规则是：在不超出余材钢板尺寸和合同钢板欠量的前提下，用选定预置合同钢板按从下至上、从右至左的顺序对余材钢板进行填充，填充后空余部分用比同层和同列最新填充合同钢板排序靠前的合同钢板继续填充。

所述的布局填充规则对于宽度方向有一层以上合同钢板的情形，还需满足：待填充合同钢板与长度方向同层已布局合同钢板的宽度可调范围存在交集，且与宽度方向同列已布局合同钢板的长度可调范围存在交集。

所述的组板评价方法是：对任意两个组板方案，依据一组业务指标中的第一优先级指标，对余材钢板和其上的每一件合同钢板依次计算比较，评判组板方案优劣，如无法评判优劣则转而采用次优先级指标按上述相同方法比较直至评判出结果。

所述组板布局步骤中，已？余材钢板组板暂存各种预置合同钢板条件下依据组板评价方法选取的最优可行方案作为备选组板方案，未？余材钢板组板暂存一个当前最优可行方案作为备选组板方案。