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金屬結構件制造優化方法及應用 版權信息
- ISBN：9787568082419
- 條形碼：9787568082419 ; 978-7-5680-8241-9
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
金屬結構件制造優化方法及應用 本書特色
本書對包括下料優化技術在內的金屬結構件制造中的若干優化問題及其MES系統進行了較為系統深入的研究，并結合重型機器、工程機械、專用車輛、港口機械、鋼結構、船舶、橋梁、變壓器等制造行業開展應用研究，是我們近年來在金屬結構件制造優化領域相關理論研究與應用成果的總結。
金屬結構件制造優化方法及應用 內容簡介
本書主要基于工業和信息化部智能制造專項“軌道交通盾構機智能制造新模式”（工信廳裝函[2017]468號）子課題“基于三維研發平臺的自動套料系統”、中央高校基本科研業務費專項資金資助項目“基于遷移學習的典型重工行業智能套料理論與方法研究”（2019kfyXKJC043）、三峽大學開放實驗室基金項目“復雜水電機械結構件焊接過程智能調度優化研究”（2017KJX10）、國家自然科學基金項目“基于遷移學習與知識復用的智能套料理論與方法研究”（51975231）、宜昌市科技局自然科學研究項目“板材套料與切割并行機調度協同優化研究”（A20-3-008）等研究成果，介紹了下料優化、生產調度優化及兩者的綜合優化方法等，以及基于這些研究成果所開發的相關軟件系統及應用情況。本書可作為機械類專業、工業工程等專業研究生參考，也可供重型機器、工程機械、專用車輛、港口機械、鋼結構、船舶、橋梁、變壓器等制造行業工程技術人員參考。
金屬結構件制造優化方法及應用 目錄
第1章緒論(1)
1.1金屬結構件制造流程及特點(1)
1.2金屬結構件制造中的有關優化問題(2)
1.2.1原材料下料優化問題(3)
1.2.2車間生產調度優化問題(6)
1.3相關優化技術國內外研究概況(9)
1.3.1下料優化技術(9)
1.3.2生產調度優化技術(10)
1.4本書的主要內容與結構(15)
本章參考文獻(16)
第2章型材切割下料優化(25)
2.1型材下料優化問題特點及常用求解方法(25)
2.2型材下料問題的數學模型(28)
2.2.1單一規格原材料下料問題的數學模型(28)
2.2.2多規格原材料下料問題的數學模型(29)
2.3型材下料問題的啟發式算法(30)
2.3.1啟發式求解算法(30)
2.3.2切割方式的計算方法(31)
2.3.3實例計算與分析(33)
2.4型材下料問題的遺傳算法(40)
2.4.1定長編碼的遺傳算法(40)
2.4.2實例計算與分析(41)
2.5本章小結(45)
本章參考文獻(45)
第3章鋼板切割下料規劃(48)
3.1下料零件分組優化(48)
3.1.1按工藝相似性對下料零件分組(48)
3.1.2按形狀特征對下料零件分組(50)
3.1.3人工神經網絡算法求解零件分組映射關系(54)
3.1.4實例驗證與討論(57)
3.2套料規劃(60)
3.2.1套料規劃問題的數學模型(60)
3.2.2套料規劃問題的求解框架(61)
3.2.3套料規劃實例(63)
3.3鋼板規格優化(64)
3.3.1鋼板規格優化數學模型(64)
3.3.2基于遺傳算法的鋼板規格優化模型求解(67)
3.3.3實驗驗證及分析(71)
3.4本章小結(74)
本章參考文獻(74)
第4章鋼板套料切割路徑優化(76)
4.1切割路徑優化問題描述與數學建模(76)
4.1.1切割起點的選取問題(76)
4.1.2切割順序的排序問題(77)
4.2切割路徑優化的啟發式算法(79)
4.2.1套料圖中的零件位置關系(79)
4.2.2兩種啟發式排序算法(82)
4.2.3切割起點局部優化算法(86)
4.3切割路徑優化的智能算法(89)
4.3.1切割起點選取的優化策略(89)
4.3.2切割路徑優化問題的蟻群算法(91)
4.3.3試驗結果與討論(94)
4.4特殊切割路徑優化算法(98)
4.4.1防碰撞切割路徑優化(98)
4.4.2共邊切割路徑優化(103)
4.5本章小結(108)
本章參考文獻(108)
第5章鋼板切割下料生產調度優化(110)
5.1鋼板切割調度問題描述(110)
5.2考慮完工時間的建模與啟發式求解算法(113)
5.2.1考慮完工時間的鋼板切割調度優化問題建模(113)
5.2.2基于啟發式規則的鋼板切割調度優化方法(115)
5.3.3算例分析(118)
5.3考慮完工時間和交貨期的雙目標建模與智能求解算法(121)
5.3.1鋼板切割雙目標調度優化問題建模(121)
5.3.2基于局部搜索的LNSGAⅢ算法設計與數值試驗(124)
5.3.3數值實驗及結果分析(131)
5.4考慮成本的建模與改進的灰狼求解算法(139)
5.4.1考慮成本的鋼板切割調度優化問題建模(139)
5.4.2求解算法設計(141)
5.4.3數值實驗及結果分析(145)
5.5本章小結(148)
本章參考文獻(149)
第6章大型構件焊接生產調度優化(152)
6.1焊接調度問題描述及其研究現狀(152)
6.2焊接生產調度模型建立及算法設計(154)
6.2.1問題描述(154)
6.2.2考慮總拖期和機器負荷的數學模型建立(155)
6.2.3基于重啟策略的RNSGAⅢ算法設計(156)
6.2.4數值實驗設計及結果對比分析(159)
6.3大型焊接件綠色調度問題建模與算法設計(165)
6.3.1模型假設與符號定義(165)
6.3.2考慮*大完工時間和總能耗的模型建立(166)
6.3.3改進灰狼算法的設計(168)
6.3.4實驗及結果分析(171)
6.4本章小結(176)
本章參考文獻(176)
第7章結構件制造多車間協同調度優化(178)
7.1切割與機加工車間協同調度問題建模與求解(178)
7.1.1切割與機加工車間協同調度問題建模(179)
7.1.2基于協同奔襲策略的CDGWO算法設計與試驗分析(181)
7.1.3試驗結果及對比(185)
7.2機加工與焊接車間協同調度問題建模與求解(187)
7.2.1機加工與焊接車間調度特點描述(187)
7.2.2基于調度規則的MGWOⅡ算法設計(190)
7.2.3實驗設計與算例分析(193)
7.3切割機加工焊接三車間協同調度問題建模與求解(197)
7.3.1三車間協同調度問題建模(197)
7.3.2基于參考點集的EBGWO算法設計(200)
7.3.3算法對比(203)
7.4本章小結(210)
本章參考文獻(210)
第8章多排料方案下的結構件生產調度優化(212)
8.1問題描述與分析(212)
8.2多種排料方案下的生產調度優化問題建模(215)
8.3基于蟻群算法與遞階遺傳算法的求解框架(217)
8.3.1算法概述(217)
8.3.2蟻群算法選擇排料方案(219)
8.3.3遞階遺傳算法求解調度方案(221)
8.4實例驗證(226)
8.5本章小結(230)
本章參考文獻(230)
第9章金屬結構件制造優化平臺開發與應用(232)
9.1優化平臺開發(232)
9.1.1平臺總體架構(232)
9.1.2工作流程(235)
9.1.3網絡結構及車間部署(236)
9.1.4主要功能模塊(237)
9.2SmartPlatform應用案例一(244)
9.2.1應用背景介紹(245)
9.2.2基于SmartPlatform的解決方案(246)
9.2.3應用效果與優化實例(248)
9.3SmartPlatform應用案例二(252)
9.3.1應用背景介紹(252)
9.3.2總體應用架構及主要功能模塊(253)
9.3.3應用效果與優化實例(256)
9.4本章小結(257)
1.1金屬結構件制造流程及特點(1)
1.2金屬結構件制造中的有關優化問題(2)
1.2.1原材料下料優化問題(3)
1.2.2車間生產調度優化問題(6)
1.3相關優化技術國內外研究概況(9)
1.3.1下料優化技術(9)
1.3.2生產調度優化技術(10)
1.4本書的主要內容與結構(15)
本章參考文獻(16)
第2章型材切割下料優化(25)
2.1型材下料優化問題特點及常用求解方法(25)
2.2型材下料問題的數學模型(28)
2.2.1單一規格原材料下料問題的數學模型(28)
2.2.2多規格原材料下料問題的數學模型(29)
2.3型材下料問題的啟發式算法(30)
2.3.1啟發式求解算法(30)
2.3.2切割方式的計算方法(31)
2.3.3實例計算與分析(33)
2.4型材下料問題的遺傳算法(40)
2.4.1定長編碼的遺傳算法(40)
2.4.2實例計算與分析(41)
2.5本章小結(45)
本章參考文獻(45)
第3章鋼板切割下料規劃(48)
3.1下料零件分組優化(48)
3.1.1按工藝相似性對下料零件分組(48)
3.1.2按形狀特征對下料零件分組(50)
3.1.3人工神經網絡算法求解零件分組映射關系(54)
3.1.4實例驗證與討論(57)
3.2套料規劃(60)
3.2.1套料規劃問題的數學模型(60)
3.2.2套料規劃問題的求解框架(61)
3.2.3套料規劃實例(63)
3.3鋼板規格優化(64)
3.3.1鋼板規格優化數學模型(64)
3.3.2基于遺傳算法的鋼板規格優化模型求解(67)
3.3.3實驗驗證及分析(71)
3.4本章小結(74)
本章參考文獻(74)
第4章鋼板套料切割路徑優化(76)
4.1切割路徑優化問題描述與數學建模(76)
4.1.1切割起點的選取問題(76)
4.1.2切割順序的排序問題(77)
4.2切割路徑優化的啟發式算法(79)
4.2.1套料圖中的零件位置關系(79)
4.2.2兩種啟發式排序算法(82)
4.2.3切割起點局部優化算法(86)
4.3切割路徑優化的智能算法(89)
4.3.1切割起點選取的優化策略(89)
4.3.2切割路徑優化問題的蟻群算法(91)
4.3.3試驗結果與討論(94)
4.4特殊切割路徑優化算法(98)
4.4.1防碰撞切割路徑優化(98)
4.4.2共邊切割路徑優化(103)
4.5本章小結(108)
本章參考文獻(108)
第5章鋼板切割下料生產調度優化(110)
5.1鋼板切割調度問題描述(110)
5.2考慮完工時間的建模與啟發式求解算法(113)
5.2.1考慮完工時間的鋼板切割調度優化問題建模(113)
5.2.2基于啟發式規則的鋼板切割調度優化方法(115)
5.3.3算例分析(118)
5.3考慮完工時間和交貨期的雙目標建模與智能求解算法(121)
5.3.1鋼板切割雙目標調度優化問題建模(121)
5.3.2基于局部搜索的LNSGAⅢ算法設計與數值試驗(124)
5.3.3數值實驗及結果分析(131)
5.4考慮成本的建模與改進的灰狼求解算法(139)
5.4.1考慮成本的鋼板切割調度優化問題建模(139)
5.4.2求解算法設計(141)
5.4.3數值實驗及結果分析(145)
5.5本章小結(148)
本章參考文獻(149)
第6章大型構件焊接生產調度優化(152)
6.1焊接調度問題描述及其研究現狀(152)
6.2焊接生產調度模型建立及算法設計(154)
6.2.1問題描述(154)
6.2.2考慮總拖期和機器負荷的數學模型建立(155)
6.2.3基于重啟策略的RNSGAⅢ算法設計(156)
6.2.4數值實驗設計及結果對比分析(159)
6.3大型焊接件綠色調度問題建模與算法設計(165)
6.3.1模型假設與符號定義(165)
6.3.2考慮*大完工時間和總能耗的模型建立(166)
6.3.3改進灰狼算法的設計(168)
6.3.4實驗及結果分析(171)
6.4本章小結(176)
本章參考文獻(176)
第7章結構件制造多車間協同調度優化(178)
7.1切割與機加工車間協同調度問題建模與求解(178)
7.1.1切割與機加工車間協同調度問題建模(179)
7.1.2基于協同奔襲策略的CDGWO算法設計與試驗分析(181)
7.1.3試驗結果及對比(185)
7.2機加工與焊接車間協同調度問題建模與求解(187)
7.2.1機加工與焊接車間調度特點描述(187)
7.2.2基于調度規則的MGWOⅡ算法設計(190)
7.2.3實驗設計與算例分析(193)
7.3切割機加工焊接三車間協同調度問題建模與求解(197)
7.3.1三車間協同調度問題建模(197)
7.3.2基于參考點集的EBGWO算法設計(200)
7.3.3算法對比(203)
7.4本章小結(210)
本章參考文獻(210)
第8章多排料方案下的結構件生產調度優化(212)
8.1問題描述與分析(212)
8.2多種排料方案下的生產調度優化問題建模(215)
8.3基于蟻群算法與遞階遺傳算法的求解框架(217)
8.3.1算法概述(217)
8.3.2蟻群算法選擇排料方案(219)
8.3.3遞階遺傳算法求解調度方案(221)
8.4實例驗證(226)
8.5本章小結(230)
本章參考文獻(230)
第9章金屬結構件制造優化平臺開發與應用(232)
9.1優化平臺開發(232)
9.1.1平臺總體架構(232)
9.1.2工作流程(235)
9.1.3網絡結構及車間部署(236)
9.1.4主要功能模塊(237)
9.2SmartPlatform應用案例一(244)
9.2.1應用背景介紹(245)
9.2.2基于SmartPlatform的解決方案(246)
9.2.3應用效果與優化實例(248)
9.3SmartPlatform應用案例二(252)
9.3.1應用背景介紹(252)
9.3.2總體應用架構及主要功能模塊(253)
9.3.3應用效果與優化實例(256)
9.4本章小結(257)
展開全部
金屬結構件制造優化方法及應用 節選
金屬結構件是重型機械產品的重要部件，廣泛應用于機械、船舶、橋梁、建筑等行業。金屬結構件種類繁多，產品結構復雜，制造周期長，原材料成本在產品成本構成中占比大，而且往往采用多品種小批量的生產模式，這些特點使得金屬結構件的制造過程較為復雜，其制造成本與生產效率一直是相關行業持續關注的熱點。以工程機械為例，其總材料消耗的70%以上都源自金屬結構件。然而，由于技術、管理及傳統習慣等原因，目前制造優化技術在我國金屬結構件制造中的應用還非常有限，基本處于起步階段，很多企業仍停留于傳統生產模式，制約著相關行業的發展。在金屬結構件制造中，如何通過優化技術的應用來提高生產效率、降低制造成本，是所有金屬結構件制造企業所面臨的共同課題。 原材料下料優化與各制造工序的生產調度優化是金屬結構件制造優化技術的核心內容。金屬結構件所消耗的金屬原材料主要有鋼板與型材，其下料優化對于節省原材料、降低產品成本具有直接而重要的意義。金屬結構件的制造環節包含切割下料、機械加工、折彎成形、焊接組合等多種不同類型的制造工藝，生產過程中的工件涉及分形、變形、組形等多種形態變化，各類工藝車間的生產調度模式迥異，而且各車間之間的工藝關聯度高，產品齊套性要求嚴，這些都給金屬結構件的生產調度優化帶來了很大的挑戰，傳統通用的調度方法不能完全適用于金屬結構件制造場景。目前，對結構件制造過程中多類復雜調度問題，缺乏較為成熟的理論方法與優化工具，生產過程中極易出現生產現場混亂而導致產品延期交付等問題，因此非常有必要對金屬結構件制造過程進行科學合理的生產調度與協同，從而改善產品齊套性，減少在制品庫存，提高生產效率，縮短產品生產周期。 本書作者所在團隊自20世紀90年代初開始下料優化問題的研究及應用開發，是國內較早開展該領域研究的團隊之一，其研發成果在實際生產中得到成功應用。近年來，在工業和信息化部智能制造專項、國家自然科學基金等項目的支持下，我們結合不斷發展的智能優化技術，對包括下料優化技術在內的金屬結構件制造中的若干優化問題及其MES系統進行了較為系統深入的研究，并與相關企業緊密合作，在重型機器、工程機械、專用車輛、港口機械、鋼結構、船舶、橋梁、變壓器等制造行業開展應用研究，取得了較大的經濟效益和社會效益。本書是我們近年來在金屬結構件制造優化領域相關理論研究與應用成果的總結，主要內容涉及下料優化、生產調度優化及兩者的綜合優化方法等，以及基于這些研究成果所開發的相關軟件系統及應用情況。 本書的研究工作先后得到了工業和信息化部智能制造專項“軌道交通盾構機智能制造新模式”(工信廳裝函〔2017〕468號)子課題“基于三維研發平臺的自動套料系統”、中央高校基本科研業務費專項資金資助項目“基于遷移學習的典型重工行業智能套料理論與方法研究”(2019kfyXKJC043)、三峽大學開放實驗室基金項目“復雜水電機械結構件焊接過程智能調度優化研究”(2017KJX10)、國家自然科學基金項目“基于遷移學習與知識復用的智能套料理論與方法研究”(51975231)、宜昌市科學技術局自然科學研究項目“板材套料與切割并行機調度協同優化研究”(A203008)等項目，以及若干企業橫向合作課題的支持。此外，在研究成果的應用驗證及實際應用方面還得到了諸多實施企業的大力支持，感謝他們為本書的相關研究，特別是在制造優化平臺的實用化方面提供的有益幫助和寶貴建議。
金屬結構件制造優化方法及應用 作者簡介
饒運清，博士，華中科技大學機械科學與工程學院二級教授，博士生導師。主講《生產云運作管理》（本科）、《制造執行系統技術及其應用》（研究生）等課程。長期從事智能優化與智能制造、制造執行系統（MES）與數字化車間等領域的教學、科研與應用開發工作，獲國家發明專利授權10項，發表學術論文200余篇（其中SCI/EI收錄百余篇），出版學術專著4部，編著教材1部、參編1部。獲國家科技進步獎二等獎1項，省部級科技進步獎一等獎2項。
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