Одной из главных задач промышленности является снижение затрат производства, в том числе и путем оптимального использования материалов и ресурсов. Во многих отраслях промышленности требуется раскрой материала. Дерево, пластик, металл, стекло и другие промышленные материалы поступают на производство в виде целых единиц (объектов): листы, рейки, доски, рулоны, мотки, полосы. Эти материалы необходимо раскраивать на части определенных размеров и форм, при этом значительная часть материала идет в отходы, которые не находят применения в производстве. Количество отходов составляет значительный процент, заметно влияющий на общий бюджет предприятий, ведь помимо прямых затрат на дорогостоящие материалы существуют и второстепенные, например, такие, как транспортировка, складирование и утилизация.
На практике для решения задачи раскроя используются автоматизированные системы поддержки принятия решения. К наиболее известным относятся:
Тетрахан .
Программа раскроя «Астра Раскрой»
Семейство CAM систем, объединенных общим интерфейсом и единым подходом к решению задач технологического проектирования. Разработчик: НИП-Информатика.
Техтран обеспечивает:
- построение геометрической модели детали;
-задание обработки: построение траектории движения инструмента и назначение технологических команд;
- получение УП для различных станков с ЧПУ;
- автоматическую генерацию текста программы на языке Техтран;
- средства разработки и отладки управляющих программ;
- обмен геометрическими данными с другими CAD/CAM системами;
- средства настройки на конкретное оборудование с ЧПУ.
Состав программного комплекса:
-фрезерная обработка;
- токарная обработка;
- токарно-фрезерная обработка;
- раскрой листового материала (фигурный);
- раскрой листового материала (фигурный) упрощенный;
- раскрой листового материала (прямоугольный);
- многошпиндельое сверление;
- листовая штамповка;
- электроэрозионная обработка;
- архив и редактор управляющих программ;
- контроль управляющих программ;
- контур (сервисная программа в среде AutoCAD).
Из комплекса программ аналогом является “Раскрой листового материала (фигурный)”. Программа предназначена для комплексного решения задач прямоугольного раскроя листовых материалов. Она объединяет возможности системы подготовки управляющих программ с функциями организации производственного процесса. Предлагаемый способ работы может использоваться применительно к резке стекла, к резке металла гильотинными ножницами, распиловке листового материала из дерева и пластика.
Программа раскроя «Астра Раскрой»
Разработана специально для маленьких и средних мебельных предприятий, изготавливающих мебель на заказ. Имеет возможность использоваться для раскроя стекла и металла. Ряд функций введен в программу специально для гильотинного раскроя металла.
Программа раскроя предназначена для оптимизации раскроя листовых материалов - древесностружечных плит, металла, стекла и пластиков. Простые и понятные инструменты программы позволяют:
- Быстро создать заказ для раскроя;
- Автоматически раскроить заказ;
- Быстро и точно отредактировать карты раскроя;
- Рассчитать, сохранить и использовать мерные остатки после раскроя;
- Получить и распечатать техническую документацию в полном объеме;
- Рассчитать стоимость заказа и распечатать счет-фактуру.
Программа расчета кафельных покрытий «Tile Covers Calculation»
Программа предназначена для создания графических изображений помещений, стены и пол которых можно покрыть различными коллекциями кафеля, которые заносятся в справочник. При этом можно рассчитать, сколько кафеля пойдет на облицовку стен, вычислить площадь покрываемой поверхности, необходимого количества клея и расшивочной смеси. Разработана «Студия Компас».
Для более реалистичного отображения помещений в системе есть возможность устанавливать в помещении трехмерные объекты в форматах 3dt и 3ds. Формат 3ds достаточно распространен и не требует особых пояснений. Нужно только отметить, что не все объекты 3ds отображаются в системе корректно. Это связано со сложностью отображения дублированных и клонированных элементов объектов 3ds. Формат 3dt - это внутренний формат системы, который содержит в себе объект 3ds, картинку для отображения в справочнике, признак масштаба объекта для системы и внешние файлы текстур. Вместе с основной программой поставляется программа 'Make3dt.exe', с помощью которой пользователь может оценить, как 3ds объект будет отображаться в системе, задать масштаб отображения, посмотреть какие внешние файлы текстур требует объект и затем, на основании этой информации, создать 3dt объект. По умолчанию для хранения объектов предназначен подкаталог 'Models' основного каталога программы.
Для небольших предприятий покупка лицензионной программы не всегда рентабельно, поэтому возникает задача разработки программы реализующей решение задачи о двумерном раскрое для малых предприятий.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка программы для решения задач двумерного линейного раскроя, имеющая применение на большинстве промышленных предприятий (производство мебели, окон, дверей). Существуют несколько подходов к решению данной задачи. Выбор метода решения задачи раскроя зависит от типа и параметров исследуемой модели.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Исследовать математическую модель задачи двумерного раскроя для материалов различных размеров прямоугольной формы.
2. Исследовать наиболее эффективный метод моделирования раскроев при наличии деталей различных размеров прямоугольной формы.
3. Смоделировать критерий оптимальности решения.
4. Модифицировать и адаптировать известные методы решения задач двумерного линейного раскроя и применить их.
5. Разработать программное обеспечение на базе предложенных методов и реализовать его в среде разработки Visual Studio 2012 на языке C#. Провести анализ эффективности и других характеристик разработанного алгоритма на основе результатов численных экспериментов и сравнения производительности метода с другими, описанными в литературе.
6. Практическая значимость работы состоит в возможности использования разработанного программного продукта для задач двумерного раскроя.
В данной главе рассмотрены алгоритмы решения задачи о раскрое. Были приведены теоретические оценки времени работы и эффективности.
Были исследованы основные понятия генетики, принципы работы генетического алгоритма. На основе полученных результатов генетический алгоритм был адаптирован к поставленной задаче.
Для того чтобы иметь возможность применить данные алгоритмы и найти решение задачи необходимо разработать программный продукт, который позволял бы генерировать предметы и листы заданных параметров и реализовывал работу алгоритмов.
