[发明专利]用于木工板件零件的智能排样优化方法

说明书

技术领域

本发明属于加工件排样领域，尤其涉及一种用于木工板件零件的智能排样优化方法。 

背景技术

排样问题是指需要开料的工件在板料上的布置和开切方式。选择合理的排样布局方式，是提高材料利用率、降低生产成本和保证工件质量的有效措施。有效的排样方法可以使企业按照最优的方式对所需求的零件进行切割，从而可以极大地提高材料利用率、切割效率及降低生产成本，进而提升企业的经济效益。 

目前，市场上还大量存在采用人工排样下料方法，人工下料方法由操作工人按照零件尺寸和数量在木工板上简单排列切割下料。这种传统的手工排样下料生产方式容易造成大量边角余料，且企业不能做到排样预算，从而囤积原料造成资金占用，影响企业发展。 

市场上现有木工板规格都是矩形，主要用于家具、门窗、隔断、假墙、暖气罩、窗帘盒等。所以木工板排样问题就是矩形件排样问题。由于目前应用木工板企业多使用电锯裁切木工板，因此就要考虑“一刀切”工艺问题，可以简单定义为在木工板上的每一次切割轨迹是贯穿一组对边的连通直线，需从长、宽两个方向上考虑如何组合零件排列，才能使废料最少。但是现有的矩形优化排样方法往往没有考虑矩形件的特殊工艺及具有纤维方向，因此不能适用于矩形件“一刀切”的排样优化，特别是对于多品种大批量矩形件排样问题，传统的排样方法耗费时间长效率低下，不能满足企业的要求。采用人工对矩形件进行排样，效率低下且排样效果不理想，已经不能适应市场以及企业的需求。因此如何根据矩形的特定工艺要求及其自身的特性，定制 符合矩形件的加工要求以及企业的需求，能够更有效的提高木工板利用率、大幅度降低生产成本并且效率更高的排样方法，已经成为业内迫切的技术要求。 

因此，亟需研发出解决上述问题的有效措施。 

另外，申请人之前申请了一项名称为“用于矩形件的智能排样方法”的发明专利。 

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够快速有效地解决木工板多品种大批量矩形件排样、排样结果满足“一刀切”工艺要求的智能排样系统。 

本发明提供了一种用于木工板件零件的智能排样优化方法，包括下列步骤： 

S1：初始化遗传算法中的相关参数，包括种群Population数量、迭代次数T、交叉概率Pc以及变异概率Pm等； 

S2：从零件库中提取待排样的矩形件，并获得相关参数，包括矩形件种类K、各种类矩形的数量n_i、各种类矩形纤维方向的长l_i和非纤维向的宽w_i，以及矩形排样时是否存在纤维方向要求，并对每一个矩形进行十进制整数编码，形成一个矩形件个数的无重复序列； 

S3：从原料库中选取符合上述矩形件排样要求的木工板，并获得木工板的相关参数，包括木工板序号、数量、各序号木工板纤维方向的长L和非纤维方向的宽W在内的相关信息； 

S4：根据上述带排样的矩形件信息随机生成遗传算法的初始种群Population，其中每条染色体就是矩形件的一个排样序列，矩形件的排样序列就是根据矩形编码号构成的不重复的随机序列。 

S5：利用剩余矩形填充“一刀切”算法对遗传算法种群进行解码，其中对每条染色体的解码具体步骤如下： 

为表示与计算方便，用来排放矩形件的原料或者矩形统称为剩余矩形，剩余矩形以及矩形件都以左下角坐标以及长宽表示。 

S51：从原料库选取满足待排样矩形件的矩形木工板作为第一个剩余矩形P1，其左下角坐标为坐标原点，排放矩形均从剩余矩形的左下角开始，此时木工板张数为1； 

S52：每当要排入一个矩形件i时，判断是否存在可以排下矩形件i的剩余矩形； 

S53：如果存在可以排下矩形件i的剩余矩形，将矩形件i的长度与可以排下矩形件i的所有剩余矩形长度进行比较，找出与矩形件i最吻合的剩余矩形，将矩形件i排下，并更新剩余矩形集； 

S54：如果不存在可以排下矩形件i的剩余矩形时，从矩形件i之后向后搜索可以排进剩余矩形集的所有矩形件； 

S55：如果存在矩形件可以排进剩余矩形集，则选择排进剩余矩形最吻合的矩形件j及剩余矩形，交换矩形件j与矩形件i的位置，将此矩形件排进最吻合的剩余矩形，同时更新剩余矩形集； 

S56：如果不存在任何矩形件可以排进剩余矩形集，则加一块木工板，将矩形件i排进剩余矩形，同时更新剩余矩形集； 

S57：重复步骤S52-S56，直到所有矩形件排放完成。