面向铁塔制造行业的角钢优化下料系统研究与开发

摘要

随着市场竞争的日趋激烈和原材料价格的不断上涨，如何提高生产效率、降低生产成本成为铁塔制造企业必须面对的问题。铁塔生产消耗了大量的角钢，下料车间原材料利用率和工作效率的提高意义重大。 下料问题在工业领域中应用广泛，铁塔行业的角钢下料在理论上属于大规模NP完全问题，求解过程十分复杂。目前很多企业仍采用手工计算，不仅费时而且材料利用率不高，有的虽然采用了计算机辅助下料，但是大多功能单一，无法与库存、采购等其他部门实现数据共享、协同工作，下料流程不合理。因此，角钢优化下料系统的研究与开发具有重要的理论意义和工程应用价值。 本文主要有以下研究工作： 首先，分析了铁塔制造企业角钢下料车间的工作特点，对其技术需求进行了具体分析，阐明了本文的应用背景。 其次，结合车间生产作业的特点，对角钢下料生产的工作流程进行了分析，指出了目前阻碍下料工作效率提升的关键因素，并提供了相应的改进方法，在此基础上提出了角钢优化下料系统的框架结构，对系统各模块的功能进行了具体设计。 然后，根据国内外学者对优化下料算法的研究成果，以及铁塔行业角钢下料的具体需求，对角钢优化下料算法进行了详细设计，提出了多算法的解决方案，并分析了不同工艺要求条件下的应用情况。 最后，基于对算法设计和下料生产管理的研究，开发出了面向铁塔制造行业的角钢优化下料系统，在提供最节约下料方案的同时，为计划、调度、原材料库存、采购提供决策信息，实现了下料工作的整体优化，在高压输电铁塔生产企业中得到了成功的应用。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1铁塔生产概述

1.1.1行业背景

1.1.2铁塔产品的生产流程

1.1.3铁塔生产中角钢下料工作的特点

1.2优化下料问题

1.2.1工业中的下料问题

1.2.2下料问题理论研究现状

1.2.3优化下料算法的研究趋势

1.3优化下料系统的研究现状和发展趋势

1.3.1车间生产管理模式

1.2.2优化下料系统的研究现状

1.2.3车间级的优化下料系统

1.4课题来源及主要研究工作

1.5本章小结

第二章角钢优化下料系统的总体框架

2.1系统需求分析

2.1.1角钢下料工作存在的问题

2.1.2系统需求

2.2角钢优化下料系统的结构

2.2.1下料车间生产流程改进

2.2.2角钢优化下料系统的体系结构

2.3角钢优化下料系统各模块工作原理

2.3.1下料任务管理

2.3.2优化计算

2.3.3下料单、原材料需求表的生成与信息反馈

2.3.4余料的收集、管理与再利用

2.4本章小结

第三章角钢下料问题的启发式近似算法求解

3.1启发式算法的特点

3.2角钢下料问题的数学模型和工艺要求

3.2.1问题的定义

3.2.2数学模型

3.2.3工艺要求

3.2.4经验算法

3.2.5视作装箱问题

3.3改进的最佳降序适应解法

3.3.1算法思想

3.3.2求解步骤

3.4启发式多级序列随机搜索优化法

3.4.1算法思想

3.4.2求解步骤

3.5本章小结

第四章角钢下料问题的混合遗传算法求解

4.1遗传算法概述

4.1.1现代优化计算方法

4.1.2遗传算法

4.2一维下料问题的混合遗传算法求解

4.2.1解的编码方法

4.2.2解码方法

4.2.3适应度函数

4.2.4初始种群

4.2.5遗传算子

4.2.6参数设置和终止准则

4.3本章小结

第五章三种算法的实际应用比较

5.1下料实例

5.2算法性能比较

5.2.1数据对比

5.2.2表现分析

5.2.2结论

5.3本章小结

第六章角钢优化下料系统的开发与应用

6.1系统开发过程概述

6.1.1开发工具选择

6.1.2 MSSQLserver2000数据库技术的应用

6.1.3面向对象技术的应用

6.2部分运行界面和下料过程示例

6.3本章小结

第七章结论

7.1结论

7.2需要继续的工作

参考文献

作者在攻读硕士学位期间的主要研究工作

致谢