CN109902431B - 钢筋用料配置优化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢筋用料配置优化方法及系统，涉及建筑工程技术领域，该方法包括：采集原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据；将所述原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据输入到第一数学模型中，得到使钢筋成本最小的整根钢筋优化结果，并计算剩余长度数据；将剩余长度数据根据预设的长度阈值输入到第二数学模型或第三数学模型中，得到钢筋浪费量成本和焊接节点人工成本之和为最小的剩余钢筋优化结果；将整根钢筋优化结果以及剩余钢筋优化结果进行合并，得到钢筋下料清单和钢筋切割方法。该方法直接从材料成本和人工成本上进行考虑，减少了钢筋焊接点，解决了现有钢筋用料配置过程中存在的钢筋浪费率较高的问题。

Description

钢筋用料配置优化方法及系统

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其是涉及钢筋用料配置优化方法及系统。

背景技术

在建筑行业，钢筋作为建筑的骨架具有十分重要的作用。作为施工作业中用量较大、价值较高的原料，钢筋用料配置是否合理，直接关系建筑企业的成本。

钢筋加工是钢筋施工中的基础环节，决定了后续有关钢筋施工能否顺利进行。当前建筑的结构普遍较为复杂，不同结构部位所使用的钢筋规格和尺寸也存在较大差异，因此在钢筋使用的配置过程中不能一概而论，需进行针对性的优化组合。

钢筋用料配置优化的过程是通过对大量待加工钢筋进行筛选比较和优化组合，达到更多的节省钢筋原材料的目的。钢筋用料配置优化问题是个典型的一维优化组合问题，在实际钢筋用料配置优化过程中，需要考虑两方面因素：一个因素是如何根据实际使用场景对钢筋进行合理的切割，达到最佳的配置；另一个因素是如何设置最少的焊接方案，使得钢筋焊接总数最小。目前的钢筋配置过程，只会单独考虑上述两个因素，没有对二者进行统筹配置，而且在实际的配置过程中通常只依靠经验，缺少科学的配置方法，导致钢筋配置的实际效果较差，钢筋焊接点较多，钢筋的浪费率较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钢筋用料配置优化方法及系统，以解决现有钢筋用料配置过程中存在的浪费率较高的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种钢筋用料配置优化方法，其中，该方法包括：

采集原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据；

原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据输入到第一数学模型中，得到使钢筋成本最小的整根钢筋优化结果，并计算原料钢筋以及待下料钢筋的剩余长度数据；

设置长度阈值，将大于长度阈值的剩余长度数据，输入到约束条件为焊接节点不在跨中区域的第二数学模型中，得到第一剩余钢筋优化结果；将不大于长度阈值的剩余长度数据，输入到约束条件为截取所需的剩余钢筋长度的第三数学模型中，得到第二剩余钢筋优化结果；第二数学模型和第三数学模型均以钢筋浪费量成本和焊接节点人工成本之和为最小为目标；

将整根钢筋优化结果、第一剩余钢筋优化结果、第二剩余钢筋优化结果进行合并，得到钢筋下料清单和钢筋切割方法。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，第一数学模型中的目标函数及约束条件，如下所示：

1.2≤T_i≤max(A_j)或max(-0.04,-2％*max(B_i))≤T_i≤0

X_ij＝0或1

其中，T_i为第i根钢筋的剩余长度；RebarPrice为钢筋现行市场单价；Cost为按照定额计算出的焊接每个焊点的人工费；N_i为第i根钢筋的总焊点数；X_ij为第j根原材料钢筋是否用在第i根待下料钢筋中，1为是，0为否；A_j为第j根原材料钢筋；B_i为第i根待下料钢筋。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，第一数学模型中，当max(-0.04,-2％*max(B_i))≤T_i≤0时，如果整根钢筋在截取后的剩余长度小于min(0.04,2％*max(B_i))，则将剩余钢筋直接抛弃；如果1.2≤T_i≤max(A_j)，则需要继续优化待下料。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据输入到第一数学模型之前，分别对原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据进行拆分处理。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，长度阈值满足以下算式：

K＝2*(35d+s)

其中，K为阈值，d为钢筋直径，s为焊接接头损失长度。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，计算原料钢筋以及待下料钢筋的剩余长度数据之后，对剩余长度数据进行拆分处理。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，第二数学模型中的目标函数及约束条件，如下所示：

M_i＝0或1

0≤D_j≤1

其中，A_j为第j根原材料钢筋长度；D_j为第j根原材料钢筋被使用的总比例；M_i为第i根剩余钢筋中的焊接节点数；T_i为第i根钢筋的剩余长度；Y_ij为第j根原材料钢筋在第i根剩余钢筋中的使用比例；H为构件截面高度值。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，第三数学模型中的目标函数及约束条件，如下所示：

0≤D_j≤1

其中，A_j为第j根原材料钢筋长度；Y_ij为第j根原材料钢筋在第i根剩余钢筋中的使用比例；T_i为第i根钢筋的剩余长度；D_j为第j根原材料钢筋被使用的总比例。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，将整根钢筋优化结果、第一剩余钢筋优化结果、第二剩余钢筋优化结果进行合并，包括：

将整根钢筋优化结果、第一剩余钢筋优化结果、第二剩余钢筋优化结果进行合并，得到合并结果；

对合并结果进行钢筋焊接节点的优化，减少钢筋焊接节点数量，得到钢筋下料清单和钢筋切割方法。

第二方面，本发明实施例提供一种钢筋用料配置优化系统，包括：

数据采集模块，用于采集原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据；

第一计算模块，用于原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据输入到第一数学模型中，得到使钢筋成本最小的整根钢筋优化结果，并计算原料钢筋以及待下料钢筋的剩余长度数据；

第二计算模块，用于设置长度阈值，将大于长度阈值的剩余长度数据，输入到约束条件为焊接节点不在跨中区域的第二数学模型中，得到第一剩余钢筋优化结果；将不大于长度阈值的剩余长度数据，输入到约束条件为截取所需的剩余钢筋长度的第三数学模型中，得到第二剩余钢筋优化结果；第二数学模型和第三数学模型均以钢筋浪费量成本和焊接节点人工成本之和为最小为目标；

数据合并模块，用于将整根钢筋优化结果、第一剩余钢筋优化结果、第二剩余钢筋优化结果进行合并，得到钢筋下料清单和钢筋切割方法。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明提供一种钢筋用料配置优化方法及系统，该方法首先采集原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据，将采集到的原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据输入到第一数学模型中，得到使钢筋成本最小的整根钢筋优化结果，并计算原料钢筋以及待下料钢筋的剩余长度数据；设置长度阈值，将大于长度阈值的剩余长度数据，输入到约束条件为焊接节点不在跨中区域的第二数学模型中，得到第一剩余钢筋优化结果；将不大于长度阈值的剩余长度数据，输入到约束条件为截取所需的剩余钢筋长度的第三数学模型中，得到第二剩余钢筋优化结果；第二数学模型和第三数学模型均以钢筋浪费量成本和焊接节点人工成本之和为最小为目标；再将整根钢筋优化结果、第一剩余钢筋优化结果、第二剩余钢筋优化结果进行合并，得到钢筋下料清单和钢筋切割方法。该方法在钢筋用料配置时直接从材料成本和人工成本上进行考虑，通过第一数学模型得到钢筋工程成本最小的组合，再将钢筋的剩余长度数据使用第二数学模型和第三数学模型进一步优化组合，进一步降低钢筋浪费资金和钢筋焊接人工费用，减少钢筋浪费量和焊接点个数。比起传统的只从钢筋浪费量和焊接节点数量上优化的方式，该方法降低了钢筋配置误差，减少钢筋的浪费，降低了焊接点造成的人工费用，解决了现有钢筋用料配置过程中存在的浪费率较高的问题。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的钢筋用料配置优化方法流程图；

图2为本发明实施例提供的钢筋用料配置优化系统示意图；

图3为本发明实施例提供的电子终端的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前在建筑行业，钢筋作为建筑的骨架具有十分重要的作用。作为施工作业中用量较大、价值较高的原料，钢筋用料配置是否合理，直接关系建筑企业的成本。钢筋加工是钢筋施工中的基础环节，决定了后续有关钢筋施工能否顺利进行。当前建筑的结构普遍较为复杂，不同结构部位所使用的钢筋规格和尺寸也存在较大差异，因此在钢筋使用的配置过程中不能一概而论，需进行针对性的优化组合。钢筋出现配置失误后需要对其进行重新焊接，导致建筑企业成本增加，有的甚至会造成钢筋的直接废弃。如果在建筑结构中安装了不合适的钢筋，拆卸并重装需要耗费大量的人力物力，还会影响建筑结构的整体质量。钢筋用料配置优化的过程是通过对大量待加工钢筋进行筛选比较和优化组合，达到更多的节省钢筋原材料的目的。钢筋用料配置优化问题是个典型的一维优化组合问题，在实际钢筋用料配置优化过程中，需要考虑两方面因素：一个因素是如何根据实际使用场景对钢筋进行合理的切割，达到最佳的配置；另一个因素是如何设置最少的焊接方案，使得钢筋焊接总数最小。目前的钢筋配置过程只会单独考虑上述两个因素，没有对二者进行统筹配置，导致钢筋配置的实际效果较差，钢筋焊接点较多，钢筋的浪费率较高。基于此，本发明实施例提供的一种钢筋用料配置优化方法及系统，以解决现有钢筋用料配置过程中存在的浪费率较高的问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种钢筋用料配置优化方法进行详细介绍。

实施例一：

本实施例提供一种钢筋用料配置优化方法，通过lingo程序和Matlab程序进行实现，该方法的实现过程参见图1所示，包括以下步骤：

S100，采集原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据。

采集所有原材料钢筋长度及待下料钢筋长度数据，将所有数据保存在一个表格文件中。其中，第一列为下料钢筋长度数据，第二列为原材料钢筋长度数据。

由于原材料钢筋长度及待下料钢筋长度数据量较大，变量的数量级为亿个，因此将原始数据文件进行切分，得到多个表格子文件，这些子文件保存在同一文件夹下。

S200，原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据输入到第一数学模型中，得到使钢筋成本最小的整根钢筋优化结果，并计算原料钢筋以及待下料钢筋的剩余长度数据。

第一数学模型的目标函数及约束条件如下所示：

1.2≤T_i≤max(A_j)或max(-0.04,-2％*max(B_i))≤T_i≤0 (4)

X_ij＝0或1 (6)

其中，T_i为第i根钢筋的剩余长度；RebarPrice为钢筋现行市场单价；Cost为按照定额计算出的焊接每个焊点的人工费；N_i为第i根钢筋的总焊点数；X_ij为第j根原材料钢筋是否用在第i根待下料钢筋中，1为是，0为否；A_j为第j根原材料钢筋；B_i为第i根待下料钢筋。

第一数学模型中，(1)式是目标函数，其目标是将钢筋材料成本与人工成本之和达到最小。钢筋材料成本以钢筋浪费量的货币化成本进行计算，即：钢筋浪费量乘以钢筋现行市场价格；人工成本以焊接所有焊点支付的人工费用进行计算，即焊点数量乘以焊点单价，其中焊点单价是指每个焊点所支付给工人的劳务费。

(2)式约束了每根待下料钢筋的焊接节点数，当

时，表示该待下料钢筋不能用整根钢筋组合，此时X_ij＝0，因此焊接节点数N_i＝0；当

时，焊接节点数为钢筋数量减去1，即

(3)式约束了待下料钢筋的组合方式。待下料钢筋长度由剩余钢筋和所有整根钢筋组成，将每个焊接节点的长度损失记为0.06，结合存在的N_i个焊接节点，得到焊接损失为N_i*0.06。

(4)式约束了剩余钢筋长度取值区间，当第i根钢筋的剩余长度T_i满足max(-0.04,-2％*max(B_i))≤T_i≤0时，由(1)式可知，考虑到焊接损失的整根钢筋长度组合要比代下料钢筋长度长，即在整根钢筋长度组合中截取了待下料钢筋长度后的剩余钢筋长度，如果上述剩余长度小于min(0.04,2％*max(B_i))，则剩余钢筋长度不够继续截取，表示该待下料钢筋已经下料结束，剩余钢筋作为废料直接抛弃。当第i根钢筋的剩余长度T_i满足1.2≤T_i≤max(A_j)，则待下料钢筋长度要比考虑焊接损失的整根钢筋长度要长，剩余长度T_i应该继续通过随后的第二数学模型进行优化下料。本实施例中，剩余钢筋长度至少大于35d+0.06，考虑到计算效率，将剩余长度设置为1.2，且必须小于整根钢筋长度的最大值。

(5)式表明，当

时，第j根整根原材料钢筋在第i根待下料钢筋中使用，结合(6)式，表明在其它待下料钢筋中使用的互斥性；当

时，第j根整根原材料钢筋在第i根待下料钢筋中没有使用。

第一数学模型使用lingo程序，对S100中的子文件逐一计算，得到优化的数据，以文本形式进行保存。保存的所有文本结果通过Matlab程序进行整合，获取每根待下料钢筋的整根钢筋长度组合，整合结果保存在表格文件中，得到第一配置结果，文件名记为WholeRebar。同时计算对应的剩余钢筋长度，如果剩余长度不大于0，表明对应的待下料钢筋已经优化完成；如果剩余长度大于0，表明还需继续优化剩余钢筋长度，需要执行步骤S300并使用第二数学模型进行进一步的优化组合。

S300，设置长度阈值，将大于长度阈值的剩余长度数据，输入到约束条件为焊接节点不在跨中区域的第二数学模型中，得到第一剩余钢筋优化结果；将不大于长度阈值的剩余长度数据，输入到约束条件为截取所需的剩余钢筋长度的第三数学模型中，得到第二剩余钢筋优化结果；第二数学模型和第三数学模型均以钢筋浪费量成本和焊接节点人工成本之和为最小为目标。

在步骤S200中可知，当第i根钢筋的剩余长度T_i满足1.2≤T_i≤max(A_j)，则待下料钢筋长度要比考虑焊接损失的整根钢筋长度要长，钢筋的剩余长度T_i需通过第二数学模型继续优化。在优化前，首先对步骤S200中得到的剩余钢筋数据文件WholeRebar进行处理，将长度大于0的剩余钢筋和剩下的原材料钢筋数据保存至新的表格文件中，其中表格第一列为剩余钢筋长度数据，第二列为剩下的原材料钢筋长度数据；设定阈值K，满足关系K＝2*(35d+s)，d为钢筋直径，s为焊接接头损失长度。将大于阈值K的剩余钢筋长度保存在表格文件中，记为More；其它钢筋数据保存在另一个表格文件中，记为Less。

文件More和Less保存完毕后执行拆分操作，其中，文件More的拆分方法：对剩余钢筋长度进行逆排序，然后按照步骤S100中的子文件数平均分配剩余钢筋长度，将文件拆分的结果保存在MoreDir文件夹中；文件Less的拆分方法：采用剩余钢筋长度的长短搭配方法，将剩余钢筋长度平均分配到每个子文件夹，保存子文件到文件夹LessDir中。

以钢筋浪费资金与钢筋焊接人工费用之和为最小作为目标，以焊接节点不在跨中位置为硬性约束条件，建立第二数学模型。第二数学模型的目标函数及约束条件如下所示：

M_i＝0,1 (12)

0≤D_j≤1 (13)

其中，A_j为第j根原材料钢筋长度；D_j为第j根原材料钢筋被使用的总比例；M_i为第i根剩余钢筋中的焊接节点数；T_i为第i根钢筋的剩余长度；Y_ij为第j根原材料钢筋在第i根剩余钢筋中的使用比例。

第二数学模型中，(7)式是目标函数，目标是钢筋工程项目成本最小，考虑因素为材料浪费量和焊接的人工成本。(8)式约束了每根剩余钢筋中存在的焊接节点数，采用符号函数sgn计算组成第i根剩余钢筋的钢筋数量，由此求出对应的焊接节点数量。(9)式给出了第i根剩余钢筋的组成方法，该剩余钢筋由整根钢筋经过截断后所得的多根钢筋组合而成，其中要考虑焊接接头损失M_i*s，本实施例中s＝0.06m。(10)式给出了第j根原材料钢筋的使用长度与自身长度的比值。(12)式约束了第i根焊接节点最多为1个，也就是说组成剩余钢筋的钢筋个数最多为2根，这一条件可有效减少钢筋工程中的焊接节点数。(13)式子约束了第j根原材料钢筋被使用的总比例范围。

在第二数学模型中，(11)式表明，剩余钢筋在原材料钢筋中的使用比例Y_ij，需满足以下关系：

其中，A_j为第j根原材料钢筋长度；Y_ij为第j根原材料钢筋在第i根剩余钢筋中的使用比例；T_i为第i根钢筋的剩余长度；H为构件截面高度值。通过上述约束条件可知，将组成剩余钢筋的每根钢筋的长度落在三个不同的区间，间接限制了焊接节点的位置，有效避免了焊接节点出现在构件跨中位置的情形。

第二数学模型使用lingo程序，对MoreDir中的所有的数据逐一优化，得到第二配置结果，以文本形式进行保存并记为MoreTxtDir。

以钢筋浪费资金与钢筋焊接人工费用之和为最小作为目标，以一次截取所需剩余钢筋长度为硬性约束条件，建立第三数学模型。第三数学模型的目标函数及约束条件如下所示：

0≤D_j≤1

其中，A_j为第j根原材料钢筋长度；Y_ij为第j根原材料钢筋在第i根剩余钢筋中的使用比例；T_i为第i根钢筋的剩余长度；D_j为第j根原材料钢筋被使用的总比例。

第三数学模型中，(14)式是目标函数，目标是钢筋浪费数量最小；(15)式约束了剩余钢筋在原材料钢筋中的使用比例；(16)式给出了第i根剩余钢筋由截断整根钢筋后所得的多根钢筋的组成方法；(18)式给出了第j根原材料钢筋的使用长度与自身长度的比值，显然，0≤D_j≤1。

在第三数学模型中，式(17)表明，剩余钢筋在原材料钢筋中的使用比例Y_ij，需满足以下关系：

其中，Y_ij为第j根原材料钢筋在第i根剩余钢筋中的使用比例；A_j为第j根原材料钢筋长度；d为钢筋直径；s为焊接接头损失长度。

第三数学模型使用lingo程序，对LessDir中的所有子文件中的数据逐一优化，得到第三配置结果，以文本形式进行保存并记为LessTxtDir。

S400，将整根钢筋优化结果、第一剩余钢筋优化结果、第二剩余钢筋优化结果进行合并，得到钢筋下料清单和钢筋切割方法。

将步骤S200中得到的第一配置结果WholeRebar、步骤S300中得到的第二配置结果MoreTxtDir和第三配置结果LessTxtDir进行合并，得到初步的钢筋下料清单和对应的钢筋切割方法；然后对钢筋焊接点进行优化，进一步减少焊接节点数量，得到最终的钢筋下料清单和钢筋切割方法。上述过程使用Matlab程序来实现。

使用该方法对5000个钢筋数据样本进行模拟分析，得到最终的钢筋下料清单和钢筋切割方法后，钢筋的浪费率只有0.5％，比起传统钢筋用料配置过程中产生的5％浪费率相比，浪费率大大降低；焊接点的个数也比传统方法降低了1000多个，降低了焊接成本。

本实施例提供的方法，在钢筋用料配置时直接从材料成本和人工成本上进行考虑，比起传统的只从钢筋浪费量和焊接节点数量上优化来说，降低了钢筋配置误差，减少钢筋的浪费。

实施例二：

本实施例提供一种钢筋用料配置优化系统，参见图2，包括以下模块：

数据采集模块210，用于采集原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据；

第一计算模块220，用于原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据输入到第一数学模型中，得到使钢筋成本最小的整根钢筋优化结果，并计算原料钢筋以及待下料钢筋的剩余长度数据；

第二计算模块230，用于将大于长度阈值的剩余长度数据，输入到约束条件为焊接节点不在跨中区域的第二数学模型中，得到第一剩余钢筋优化结果；将不大于长度阈值的剩余长度数据，输入到约束条件为截取所需的剩余钢筋长度的第三数学模型中，得到第二剩余钢筋优化结果；第二数学模型和第三数学模型均以钢筋浪费量成本和焊接节点人工成本之和为最小为目标；

数据合并模块240，用于将整根钢筋优化结果、第一剩余钢筋优化结果、第二剩余钢筋优化结果进行合并，得到钢筋下料清单和钢筋切割方法。

本发明实施例所提供的钢筋用料配置优化系统，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

本发明实施例还提供一种电子终端，图3为该电子终端的结构示意图，电子终端300包括存储器301和处理器302，其中存储器301用于存储有可在处理器301上运行的计算机程序；处理器302执行计算机程序时，实现实施例一中草丛渲染方法的步骤；电子装置还包括总线303和通信接口304，存储器301和通信接口304通过总线303连接。

其中，存储器301可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口304(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。

总线303可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图3中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

存储器301用于存储程序，所述处理器302在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器302中，或者由处理器302实现。

处理器302可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器302中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器302可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器301，处理器302读取存储器301中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本发明实施方式还提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质存储有机器可执行指令，该机器可执行指令在被处理器调用和执行时，机器可执行指令促使处理器实现上述草丛渲染方法，具体实现可参见方法实施方式，在此不再赘述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种钢筋用料配置优化方法，其特征在于，该方法包括：

采集原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据；

所述原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据输入到第一数学模型中，得到使钢筋成本最小的整根钢筋优化结果，并计算所述原料钢筋以及待下料钢筋的剩余长度数据；

设置长度阈值，将大于所述长度阈值的剩余长度数据，输入到约束条件为焊接节点不在跨中区域的第二数学模型中，得到第一剩余钢筋优化结果；将不大于所述长度阈值的剩余长度数据，输入到约束条件为截取所需的剩余钢筋长度的第三数学模型中，得到第二剩余钢筋优化结果；所述第二数学模型和所述第三数学模型均以钢筋浪费量成本和焊接节点人工成本之和为最小为目标；

将所述整根钢筋优化结果、所述第一剩余钢筋优化结果、所述第二剩余钢筋优化结果进行合并，得到钢筋下料清单和钢筋切割方法。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一数学模型中的目标函数及约束条件，如下所示：

1.2≤T_i≤max(A_j)或max(-0.04,-2％*max(B_i))≤T_i≤0

或1

X_ij＝0或1

其中，T_i为第i根钢筋的剩余长度；RebarPrice为钢筋现行市场单价；Cost为按照定额计算出的焊接每个焊点的人工费；N_i为第i根钢筋的总焊点数；X_ij为第j根原材料钢筋是否用在第i根待下料钢筋中，1为是，0为否；A_j为第j根原材料钢筋；B_i为第i根待下料钢筋。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一数学模型中，当max(-0.04,-2％*max(B_i))≤T_i≤0时，如果整根钢筋在截取后的剩余长度小于min(0.04,2％*max(B_i))，则将剩余钢筋直接抛弃；如果1.2≤T_i≤max(A_j)，则需要继续优化待下料。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据输入到第一数学模型之前，分别对所述原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据进行拆分处理。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述长度阈值满足以下算式：

K＝2*(35d+s)

其中，K为阈值，d为钢筋直径，s为焊接接头损失长度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算原料钢筋以及待下料钢筋的剩余长度数据之后，对所述剩余长度数据进行拆分处理。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二数学模型中的目标函数及约束条件，如下所示：

Y_ij＝0或

或

M_i＝0或1

0≤D_j≤1

其中，A_j为第j根原材料钢筋长度；D_j为第j根原材料钢筋被使用的总比例；M_i为第i根剩余钢筋中的焊接节点数；T_i为第i根钢筋的剩余长度；Y_ij为第i根剩余钢筋在第j根原材料钢筋中的使用比例；H为构件截面高度值。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三数学模型中的目标函数及约束条件，如下所示：

Y_ij＝0或

0≤D_j≤1

其中，A_j为第j根原材料钢筋长度；Y_ij为第j根原材料钢在第i根剩余钢筋中的使用比例；T_i为第i根钢筋的剩余长度；D_j为第j根原材料钢筋被使用的总比例。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述整根钢筋优化结果、所述第一剩余钢筋优化结果、所述第二剩余钢筋优化结果进行合并，包括：

将所述整根钢筋优化结果、所述第一剩余钢筋优化结果、所述第二剩余钢筋优化结果进行合并，得到合并结果；

对所述合并结果进行钢筋焊接节点的优化，减少钢筋焊接节点数量，得到钢筋下料清单和钢筋切割方法。

10.一种钢筋用料配置优化系统，其特征在于，该系统包括：

数据采集模块，用于采集原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据；

第一计算模块，用于所述原料钢筋以及待下料钢筋的长度数据输入到第一数学模型中，得到使钢筋成本最小的整根钢筋优化结果，并计算所述原料钢筋以及待下料钢筋的剩余长度数据；

第二计算模块，用于设置长度阈值，将大于所述长度阈值的剩余长度数据，输入到约束条件为焊接节点不在跨中区域的第二数学模型中，得到第一剩余钢筋优化结果；将不大于所述长度阈值的剩余长度数据，输入到约束条件为截取所需的剩余钢筋长度的第三数学模型中，得到第二剩余钢筋优化结果；所述第二数学模型和所述第三数学模型均以钢筋浪费量成本和焊接节点人工成本之和为最小为目标；

数据合并模块，用于将所述整根钢筋优化结果、所述第一剩余钢筋优化结果、所述第二剩余钢筋优化结果进行合并，得到钢筋下料清单和钢筋切割方法。

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