李飞

在钢结构生产中,钢板排料工作的主要任务是将一系列形状各异的规则或不规则的二维零件在矩形钢版上按最优方式进行排布,降低料耗。常见的排料要求有两种:一种是固定数量、固定规格的钢板,要求切割出尽可能多的零件;另一种是钢板数量不限定,板规为常见规格,而需求的零件数量是固定的,要求消耗的钢板最少。

对于订单式的钢结构项目生产来说,后一种排料要求更加符合实际情况,即利用若干规格和数量的钢板,为指定尺寸、指定数量和指定纹理的零件下料,在满足配套和切割便利的前提下,使板材的利用率最高,同时又使钢板原料的需求最少。

1排料方法分析

在钢结构实际生产中矩形零件占一部分,还有一部分零件是不规则零件,其中对钢板料耗影响最大的就是不规则零件,不同的组合次序、旋转角度都可能导致不同的排料结果。钢板排料的数学理论除了常用的遗传算法外,启发式包络算法也是一种较为简易的方法。

1.1 启发式排料原理

启发式方法是根据板件的轮廓特征先求取最小包络矩形,再求出聚合矩形。通过对零件外轮廓多边形进行操作,分别求得与多边形平行或重合的最小矩形,找出其中的最小者即为零件最小包络矩形;将原零件复制一个并旋转180°;将复制件沿原零件的四周依次移动到若干个位置,再分别与原零件进行组合,每次组合均求一次最小包络矩形,面积最小的矩形即为零件聚合体的最小包络矩形。……