Регистрация / Вход
Прислать материал

Применение генетических алгоритмов раскроя для повышения эффективности использования остатков материала

ФИО
Кудряшов Сергей Александрович
Электронная почта
53364fc0354741akudryashov-1994@mail.ru
Номинация
Информационные технологии
Институт
Институт информационных технологий и автоматизированных систем управления (ИТАСУ)
Кафедра
Информационные системы
ФИО научного руководителя
старший преподаватель Карпишук Александр Васильевич
Академическая группа
ИС-12
Наименование тезиса
Применение генетических алгоритмов раскроя для повышения эффективности использования остатков материала
Тезис

На сегодняшний день в предприятиях, занимающихся изготовлением изделий, части которых вырезаются из листового материала, существует проблема экономии материалов. Зачастую при изготовлении продукции материал расходуется нерационально, образуются обрезки, которые нельзя повторно использовать. Но при создании оптимального раскроя из того же количества материала можно сделать большее количество изделий и уменьшить количество отходов.

Для решения данной проблемы имеется много алгоритмов, генерирующих оптимальные схемы компоновки, которые значительно экономят материал. Однако данные алгоритмы лишь распределяют части изделий, так чтобы они занимали наименьшую площадь на листе материала, не учитывая при этом варианты дальнейшего использования оставшейся части материала.

Целью данной работы является разработка алгоритма, составляющего оптимальное расположение прямоугольных элементов в схеме раскроя и прогнозирующего повторное использование оставшейся части материала. 

Большинство алгоритмов, решающих подобные задачи, создано с использованием генетических алгоритмов. Поэтому для выполнения поставленных задач был проведен анализ следующих генетических алгоритмов: 

  • Генетический алгоритм для компоновки прямоугольных форм;
  • Генетический алгоритм построения рационального плана раскроя;
  • Генетический гильотинный алгоритм.

В итоге за основу был взят алгоритм для компоновки прямоугольных форм с адаптацией для конкретной задачи. В связи с этим были выдвинуты характерные условия и ограничения:

  • Лист имеет конечные размеры;
  • При компоновке элементов учитывается незанятая часть листа. Она должна быть пригодна для дальнейшего использования.

Ключевой особенностью является то, что алгоритм работает не только с цельными листами, но и с остатками материалов. При данном варианте получающиеся остатки также пригодны для дальнейшего использования. Иначе детали размешаются на разных обрезках, которые более подходят под форму вырезаемого элемента. 

Составляющей частью алгоритма является база знаний. Она состоит из базы данных, хранящую коллекцию деталей, и статистику вырезаемых деталей. База знаний используется для предоставления рекомендаций по форме остатка материала, который наиболее подходит для изготовления конкретных элементов.

Разработанный алгоритм решает проблему оптимальной компоновки и рационального использования материалов.

Научный руководитель – старший преподаватель Карпишук Александр Васильевич.