[发明专利]一种基于全局启发—两层算法的电缆优化分割的方法

权利要求书

1.一种基于全局启发--两层算法的电缆优化分割的方法，其特征在于步骤如下：

步骤一、输入下述初始参数：

①原料电缆长度的种类总数M；

②第i种原料电缆的长度L_i和数量P_i，L_i的单位为米，其中i为原料电缆长度种类的标号，i=1、2、3……M；

③工程中需要的电缆长度的种类总数m；

④工程中需要的第j种电缆的长度l_j和数量p_j，l_j的单位为米，其中j为需要的电缆长度种类的标号，j=1、2、3……m；

步骤二、预判断原料电缆是否能满足需要：

初步判断所给原料电缆的长度L_i和数量P_i是否能满足工程中需要的电缆的长度l_j和数量p_j，若出现以下两种情况任何一种时，给出不满足切割条件的提示并要求重新输入初始参数：

情况一、所给原料电缆的总长度为                                                ，需求的电缆的总长度为，小于，即原料电缆不能全部切出需求的电缆；

情况二、所给原料电缆的长度L_i不能将工程中需求的电缆的长度l_j中最长的长度切出；

若上述两种情况均没出现，初步判定原料电缆能满足需要的电缆，则进入步骤三；

步骤三、依据全局启发价值算法，利用下述公式（1）~（3）计算当切割对象为第i种长度的原料电缆，切割成需要的第j种长度的需要电缆时，此时所对应的全局价值：

            （1）

其中，为切割第i中长度的原料电缆制成第j种长度的需要电缆所对应的启发分量；

              （2）

                   （3）

其中，为计算中间值；

       R为启发参数，为常数，其值取范围为0.1~1；

步骤四、当第i种长度L_i的原料电缆能切割出的各种长度的所需电缆共有K种切割方案时，根据下述公式（4）和（5），利用剪枝回溯算法选取该长度电缆切割出的使原料价值之和最大的第k种切割方案：

        （4）

  其中，t_k为对应的第k种切割方案下的余料，t_k≥0； 为第i种长度L_i的原料电缆按所对应的切割方案切出的第j件需求的数量；

第k种切割方案分别对应的总价值，k=1、2、……、K；

             （5）

     对每一种原料进行上述求解，得出该长度电缆切割出的原料价值之和最大的切割方案和这种方案对应的价值；

     计算出所有电缆原料L_i利用剪枝回溯算法得出的 (i=1，2，...，M)，计算/L_i，选取/L_i最大的那根原料进行切割；     

步骤五、根据下述公式（6）计算步骤四所得切割方案的重复次数，即第i种长度L_i的原料电缆使用根数： 

          （6）

步骤六、根据下述公式（7）和（8）分别重新计算剩余需求电缆数量p_j＇和剩余原料电缆数量P_i＇：

         （7）

                     （8）

     同时，原料电缆和工程中需要电缆的种类也随着消耗产生变化，用原料电缆的总种类数M减去其中用完的种类数，得到新的原料电缆种类数M＇，用工程中需要的电缆种类总数m减去其中用完的种类数，得到新的需要电缆种类数m＇；

步骤七、将更新后的原料电缆和工程中需要的电缆的种类数M＇、m＇以及数量P_i＇、p_j＇作为下一级优化计算的初始参数；转回步骤一依次向下执行；若工程中需要的电缆数量p_j＇为零则停止计算；

步骤八、将得到的总体切割方案作为步骤三中R对应的总体切割方案，命名为S1方案；

再在0.1~1范围中分别取x次启发参数R的值，分别重复x次执行步骤一到步骤七，得到x种的总体切割方案，分别命名为S2、…、Sx，依次类推，其中x的范围为5~10次；

步骤九、分别调用x次下述公式（9）得到x个F的值；

         （9）

     其中：N为每种总体切割方案中使用的原料根数，即每种总体切割方案中所有d_i的总和；

    为每种总体切割方案得出的余料总和，t_max为对应的每种总体切割方案中的最长余料；

    比较x个F的值的大小，选取x种方案中使F最小时所对应的R值，以此R作为为最优切割方案的启发参数，得出最终的电缆切割方案输出。