[发明专利]一种兼顾玻璃原片下料率与钢化炉装载率的集成优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃加工技术领域，尤其涉及一种兼顾玻璃原片下料率与钢化炉装载率的集成优化方法。

背景技术

玻璃的深加工过程需经过开料、磨边、清洗、打标、钢化、中空热压等主要工序。在开料工序，通过切割、掰片等动作，将玻璃原片分割成的玻璃切片，切片依次通过磨边、清洗、打标等工序，完成加工处理；再经过钢化，完成材料性质的处理。

从切片的空间布局观察，玻璃原片下料问题是一个经典的二维矩形件排样优化问题，即将给定不同规格矩形工件，长和宽分别为w_i×h_i(i＝1，2，...，n)，和一系列不同规格的板材件，长和宽分别为W_j×H_j(j＝1，2，...，m)，要求选出最佳的板材组合，将所有矩形工件进行排样和布局，使得板材组合的利用率最高；如图1所示；钢化过程分层式的二维矩形件排样优化过程，在其排放过程中，玻璃切片在钢化炉内必须分层排放，水平方向上可以排布多片，单垂直方向只允许排放一块，且各原片之间保留一定的间隙，以利于受热均匀，如附图1所示。

受玻璃加工工艺和车间物流的约束，切片玻璃加工次序与加工流程必须遵守严格的次序，这使得下料排样与钢化炉装载排样形成耦合，即下料率高的切割方案，钢化炉装载率不一定高，影响产能；钢化炉装载率高，则下料率不一定高，影响原料成本；因此，亟待一种能够将上述两环节综合考虑进行优化的方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述问题，本发明提出了一种兼顾玻璃原片下料率与钢化炉装载率的集成优化方法，能够获得下料排样与钢化炉装载排样的平衡优化方式。

(二)技术方案

本发明的兼顾玻璃原片下料率与钢化炉装载率的集成优化方法，所述方法包括如下步骤：

第一步，可行原片组序列构造与递进式松弛；其具体步骤如下：假设要求加工的切片长和宽及其数量分别为w_i、h_i和c_i(i＝1，2，...，n)，库存原片按面积大小降序排列后长和宽分别为W_j×H_j(j＝1，2，...，m)，且第j类型板材件的库存数量为C_j；

(1)由于本算法按照矩形工件总面积来选取板材件组合，因此先求得矩形工件总面积和S为：

其中i＝1，2，...，n

假设选择第j类型的板材件数量为x_j，则板材件组合BinList的定义为：

其含义可解释为：当第j类型的板材件数量为x_j时，j类型的总面积即可表示为W_jH_jx_j，则第一个算式表示所有类型的板材件之和要大于切片组总面积S；第二个算式表示所有第j类型的板材件数量为x_j不得大于该类型的库存数量C_j；

(2)从最大面积原片数量出发，严格按照原片库存数量表尝试计算下式：

将满足r大于零且小于最小板材件面积的x_j按照大块优先选择的原则列出来，r值保存到至相应数组a；

(3)从数组a里选择r为0的可行解BinList存到可行解集solutions，且该解集里每个BinList的解为(x₁，x₂，...，x_n)；若没有为0的解，则选择r值最大且最小面积原片数量不为C_n的可行解BinList存到可行解集solutions，且该解集里每个BinList的解为(x₁，x₂，...，x_n+1)；

(4)需要从可行解集solutions里选择合适的可行原片组BinList，选择BinList的启发式规则按以下适应度公式作为评估指标：

(5)通过计算solutions里面每组BinList的适应度值f，选取f值最大的组合作为初始排样原片组合BinList；

(6)一旦当排样在某块原片失败后，即根据计算判断剩余的原片组已不能排下所有的切片，切片出现冗余，因此该组原片不可用，则需要按照f值由大到小的方式重新选择BinList组合，进行排样；

(7)如果排样仍然失败后，按某一大于1的比值，放宽S，形成新的solutions进行排样；