Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций
Каталог

Обратная связь

Я ищу:

Содержимое электронного каталога российских диссертаций

Диссертационная работа:

Окунев Борис Васильевич. Разработка алгоритма управления эффективным раскроем сырья : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.01 Москва, 1995 165 с. РГБ ОД, 61:95-5/1587-1


Для получения доступа к работе, заполните представленную ниже форму:


*Имя Отчество:
*email



Содержание диссертации:

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

1. АНАЛИЗ ЗАДАЧ ЭФФЕКТИВНОГО РАСКРОЯ СЫРЬЯ И ОБЗОР МЕТОДОВ ИХ РЕШЕНИЯ

  1. Общая постановка задачи эффективного раскроя сырья 12

  2. Методы и алгоритмы получения эффективного решения в задачах раскроя 24

  3. Учет неопределенности при решении задач эффективного раскроя 33

1.4. Выводы по главе 37

2.ЭФФЕКТИВНЫЙ РАСКРОЙ ОБЛАСТИ.

  1. Постановка задачи раскроя при условии полной информации об объектах ...... 38

  2. Эффективный раскрои области в случае детерминированной оптимизационной задачи 46

  3. Постановка задачи раскроя в условиях неопределенности 66..

  4. Эффективный раскрой области в условиях интер-вально заданной неопределенности 74

2.5. Выводы по главе 80

3. ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМОВ НАХОЖДЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОГО РЕШЕНИЯ

В ЗАДАЧАХ РАСКРОЯ

3.1. Общий алгоритм эффективного раскроя произволь
ной области 82

3.2.Алгоритм эффективного раскроя сырья в условиях

непределенности 85

  1. Алгоритм вписывания окружности наибольшего радиуса в выпуклый многоугольник 97

  2. Общее описание интерактивного режима ЛИР-ЭВМ для решения задачи эффективного раскроя алмаза 103

3.5.Выводы по главе 121

4.ОПТИМИЗАЦИЯ ОТДЕЛЬНЫХ СТАДИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ БРИЛЛИАНТОВ

  1. Общая характеристика процесса изготовления бриллиантов 123

  2. Оптимизация процесса разметки кристаллов алмаза

под бриллианты 131

4.3. Выводы по главе 146

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 147

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 149

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 158

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 162

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 164



Введение диссертации:

В настоящее время,когда большинство производственных процессов становятся автоматизированными,а технология в значительной мере базируется на достижениях развития вычислительной и измерительной техникумы вступаем в эпоху научно обоснованных производственных процессов.Поэтому возрастает важность проблем оптимального управления.Решение этих проблем позволит обеспечить экономию ценного сырья и электроэнергии ,довести до максимума эффективность использования производственных агрегатов и т.д.

Эффективность большого числа производственных процессов во многом определяется степенью использования ресурсов.К таким производственным процессам можно отнести металлообработку.швейное и обувное производство ,обработку драгоценных и полудрагоценных камней,использование ресурсов складских помещений и многие другие технологические процессы и производства в целом.Характерной чертой этих производств является тот факт,что более оптимальное использование сырья в производственном процессе дает прямой экономический эффект.

Задача рационального использования ресурсов может быть решена системой эффективного раскроя ,включающей аппаратные и программные модули рис.В.1.

В конечном итоге при раскрое сырья приходиться управлять специальным оборудованием (станки с числовым программным управлением, лазер и т.д.).Особое место здесь должно быть отведено алгоритму управления.Управляющее воздействие должно формироваться на основе найденного лучшего варианта.Такой подход может решить проблему оптимизации управления о достижением конечного резуль-

I—>

Д—41

3_Vo

:>

Объект

^

^>

Устройство управленця

Л П Р

СП I

НУ - вычислительное устройство; НУ
ДІР - лицо принимающее решение. Р
Q - критерии оптимизации; U

4Q - задание на оптимальное управление; У

исполнительное устройство} вектор исходных данных; управляющее воздействие; вектор фазовых координат системы.

Рис.ВЛ.Система управления эффективным раскроем сырья .

- и -

тата по эффективному использованию сырья.

В данной диссертационной работе исследуется одна из составных частей общей автоматизированной системы эффективного раскроя сырья и предлагается алгоритм оптимального управления в ней.

Оптимизационный подход к постановке и решению задач синтеза сложных технических систем является резервом повышения качества управлений [1-43.

Появление и быстрое оснащение средствами вычислительной техники создает хорошие перспективы для широкого использования современных математических методов для решения большого класса практических задач.Разработка математических моделей сложных объектов управления,проектирования ,а также разработка специальных математических методов позволяет во многих случаях существенно повысить эффективность существующих производственных и технологических процессов.

Проблему рационального использования ресурсов на одном из этапов можно представлять как задачу рационального раскроя промышленного сырья,а в формализованном виде как задачу эффективного размещения физических объектов в заданном объеме либо на заданной поверхности.

Причем,чисто из геометрических соображений решить общую задачу эффективного раскроя невозможно,так как изготовителю продукции важно не просто выпустить побольше любых изделий,а необходимо получить максимально возможную прибыль при переработке промышленного сырья.Так при обработке кристаллов алмаза можно изготовить бриллианты различной формы и величины.В этом случае необходимо так раскроить кристалл,чтобы стоимость полученных из него бриллиантов получилась максимальной.Далеко не всегда более

крупные бриллианты с дефектами дороже более мелких, но бездефектных. Бриллианты же разной формы .например маркиз, багет,изумруд, имеющие одинаковую массу заметно различаются по стоимости. В легкой промышленности из одного и того же отреза ткани можно выкроить меньшее количество особомодных и дорогих изделий и получить большую прибыль,чем если бы делать большее количество устаревших и не пользующихся спросом моделей одежды.Естественно, что производитель будет изготавливать более медные изделия .если даже отходы сырья будут значительнее,чем при изготовлении устаревших моделей.Кроме всего вышесказанного,имеющиеся факторы неопределенности,такие например как цены на продукцию или невозможность точно измерить координаты расположения дефектов в кристалле,не позволяют использовать чисто геометрические преобразования для эффективного раскроя сырья.

Использование известных методов оптимизационных процедур для решения этой задачи сталкивается с целым рядом трудностей.Это прежде всего сложность получения математической модели задачи оптимизации .большая размерность области допустимых решений, многоэкстремальность функции цели,элементы неопределенности при описании области раскроя.

Наличие трудно формализуемых свойств объекта,ряда неконтролируемых параметров и возмущений приводят к необходимости поиска других (новых) постановок задачи оптимизации.В связи с этим в работах различных авторов С5-7] отмечается неприемлемость точечных задач оптимизации для управления в условиях неопределенности. В качестве решения предлагается искать некоторое допустимое множество решений ,обладающее некоторыми заданными свойствами.

Как будет показано в последующих разделах данной работы,даже

сама формальная постановка задачи эффективного раскроя имеет множество различных вариантов .причем каждый из них имеет свою область практического применения.

Цель работы.

Целью диссертационной работы является исследование математических методов и разработка алгоритмов (программ) управления эффективным раскроем сырья.

Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие основные задачи.

1.Разработка алгоритмов управления эффективным раскроем сырья в детерминированном случае (математическая формулировка и исследование детерминированной задачи эффективного раскроя).

2. Исследование задачи эффективного раскроя сырья в условиях неопределенности (выявление источников возникновения факторов неопределенности,математическая формулировка задачи эффективного раскроя в условиях неопределенности).

3.Разработка методов и алгоритмов решения задачи эффективного раскроя в условиях неопределенности.

Методы исследования.

При решении задач исследования использовались аппарат и методы из области теории оптимизации»теории множеств и математического анализа.Достоверность теоретических исследований подтверждена данными эксперимента.

Научная новизна.

1.Предложен алгоритм решения детерминированной задачи объемного раскроя с целевой функцией,представляющей максимальную суммарную стоимость разметаемых объектов.

2.Исследована и сформулирована задача эффективного раскроя в

условиях неопределенности с функцией цели, представляющей максимальную суммарную стоимость производимых из имеющегося сырья изделий.

3.Предложен новый подход к решению задачи эффективного раскроя в условиях неопределенности, использующий понятие "степень чувствительности решения" и гарантированный результат. Практическая ценность .

В диссертационной работе разработаны алгоритмы и программы, объединенные в единую систему, имеющую законченный вид и прошедшую производственные испытания.Практическая ценность системы заключается в экономии сырья и повышении экономических показателей производства при ее иопользований.Практическая ценность работы подтверждена результатами производственных испытаний.

Реализация результатов.

Результаты исследований использованы' в технологическом процессе .обработки кристаллов алмаза на Ш Кристалл г.Смоленск ,а также на ряде других предприятий аналогичного типа.

Диссертационная работа выполнена по тематике научно-исследовательской работы проводимой кафедрой автоматики смоленского филиала УЖ с СКТБ "Кристалл" ,посвященной обработке кристаллов алмаза и поиску наилучших вариантов раскроя кристалла под бриллианты. Результаты практических испытаний некоторых алгоритмов и программ показали их достаточно высокую эффективность.

В 1991 году один из вариантов разработанных программ в составе технического комплекса по разметке алмазов участвовал на ВДНХ СССР в павильоне "Народное образование" в разделе "От фундаментальных исследований до практического внедрения".Данная разработка была награждена серебряной медалью ВДНХ.

- iU "

Апробация работы.

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на II Всесоюзной научно технической конференции "Микропроцессорные системы автоматики " (Новосибирск 1990 г.)

Публикации. Основные теоретические результаты исследований опубликованы в 10 печатных работах .получено одно авторское свидетельство.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа изложена на 165 страницах и состоит из введения,четырех глав,заключения,списка литературы и приложений.

В первой главе дается общая постановка задачи эффективного раскроя.Проводится обзор работ,посвященных этому вопросу.Анализируются ,методы решения задач эффективного раскроя.

Во второй главе проводится анализ задачи эффективного раскроя в детерминированном случае и в условиях неопределенности.Доказывается ряд утверждений,касающихся процесса эффективного раскроя.Рассматриваются некоторые аспекты решения данной оптимизационной задачи .

В третьей главе приводятся некоторые алгоритмы, разработанные для решения задач эффективного раскроя в детерминированном случае и в условиях неопределенности.Приводится наглядный пример, позволяющий сравнить результат решения задачи эффективного раскроя при традиционном подходе и с использованием предложенных в диссертационной работе алгоритмов. Описывается интегрированная среда для разметки кристаллов алмаза под бриллианты.

В четвертой главе дается общая характеристика технологического процесса производства бриллиантов,как сложного многостадий-

і А _

~ 11

ного объекта управления.На стадии разметки алмазов решается задача эффективного раскроя.Приводятся результаты экспериментов .подтверждающие работоспособность алгоритмов и программ оптимизации.

В заключении отражены результаты исследований проведенных в работе.Делаются выводы по использованию разработанных алгоритмов и методов.

Автор выражает признательность к.т.н.,доценту кафедры автоматики смоленского филиала МЭИ Прохоренкову П.А. за помощь оказанную в процессе работы над кандидатской диссертацией.

Реклама


2006-20011 © Каталог российских диссертаций