CN113926858A - 含缺陷板材套裁剪切的预处理、排样及生产优化方法 - Google Patents

含缺陷板材套裁剪切的预处理、排样及生产优化方法 Download PDF

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CN113926858A CN202011636444.6A CN202011636444A CN113926858A CN 113926858 A CN113926858 A CN 113926858A CN 202011636444 A CN202011636444 A CN 202011636444A CN 113926858 A CN113926858 A CN 113926858A
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Abstract

本发明公开了一种含缺陷板材套裁剪切的预处理方法，包括以下步骤：获取板材的板材信息，板材信息包括缺陷信息和板材尺寸信息；根据缺陷信息和板材尺寸信息制作电子缺陷图谱，并划分可套裁区域；根据可套裁区域，划分板材得到小板。采用上述技术方案，含缺陷板材套裁剪切的预处理方法能够降低板材加工的废料率。本发明还公开了一种含缺陷板材套裁剪切的排样方法、含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法、系统、计算设备及存储介质。

Description

含缺陷板材套裁剪切的预处理、排样及生产优化方法
技术领域
本发明涉及板材加工技术领域，特别涉及一种含缺陷板材套裁剪切的预处理、排样及生产优化方法。
背景技术
板材加工处理是板材生产过程中的重要环节。举例来说，就钢材加工而言，钢材剪切加工配送是钢铁企业重要的钢材延伸服务手段，钢厂一般都建有钢材剪切加工中心。加工中心面对的客户需求非常广泛，例如，电冰箱、洗衣机、打印机、变压器等厂商都需要使用钢板，且各种产品还有不同型号系列，导致其所用的钢板零件规格各异，由于零件规格众多，需求量也不同，加工中心在剪切加工时，往往通过组合计算把不同订单不同规格的零件整合到一个大钢板上进行剪切生产，称为套裁。
在一些加工过程中，待加工成品的成品规格在组合时，宽度方向上是互相紧邻挨在一起的，从而使钢板的宽度尽量被利用足，此时称钢板宽度上的利用率称为成材率，即：成材率＝成品宽度之和/钢板宽度，成品规格的组合方式称为排样模式或排料模式。在实际生产时，是通过组合安装圆盘刀片来切断钢板为成品条的，称为组刀模式或排刀模式。
发明内容
申请人研究发现现有技术中板材加工存在废料率高的问题。申请人进一步研究发现，这是由于板材自身在生产过程中可能存在各种缺陷，例如折痕、孔洞等。这些缺陷对于成品的质量影响较大，由于现有技术中缺乏相应的处理，导致了含缺陷的不合格成品的产生，而不合格成品无法提供给客户，只能废弃，因此使得板材加工的废料率高。
本发明的目的在于提供一种含缺陷板材套裁剪切的预处理方法、含缺陷板材套裁剪切的排样方法、含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法、系统、计算设备及存储介质，以解决现有技术中板材加工过程中废料率高的问题。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种含缺陷板材套裁剪切的预处理方法，包括以下步骤：获取板材的板材信息，板材信息包括缺陷信息和板材尺寸信息；根据缺陷信息和板材尺寸信息制作电子缺陷图谱，并划分可套裁区域；根据可套裁区域，划分板材得到小板。
采用上述技术方案，本申请提供的含缺陷板材套裁剪切的预处理方法能够充分考虑到缺陷的影响，通过制作电子缺陷图谱来划分出可套裁区域，并参考可套裁区域的位置，合理地将板材划分为小板，从而能够降低板材加工的废料率。且通过将板材的缺陷信息数字化，制作电子缺陷图谱划分板材得到小板，而非直接对板材进行裁剪，便于后续确定每个小板的加工方案后再进行生产，科学性能高，能够提高生产效率。
可选地，缺陷信息包括原始缺陷，根据缺陷信息和板材尺寸信息制作电子缺陷图谱，并划分可套裁区域的步骤，包括：根据原始缺陷和板材尺寸信息制作电子缺陷图谱；根据原始缺陷得到所有非边缘缺陷；计算各个相邻非边缘缺陷间沿板材的长度方向上的距离；若距离小于等于设定的距离阈值，则将对应相邻的非边缘缺陷沿长度方向合并为自定义缺陷；根据原始缺陷以及自定义缺陷划分可套裁区域。
本发明的实施方式还公开了一种含缺陷板材套裁剪切的排样方法，包括前述任一的含缺陷板材套裁剪切的预处理方法，含缺陷板材套裁剪切的排样方法还包括以下步骤：获取待加工成品中各成品规格的规格信息；获取每个小板的参数信息；设定与小板的排样模式相关的决策变量，建立决策变量、规格信息与参数信息之间的约束条件；求解得到满足约束条件的每个小板的排样模式。
采用上述技术方案，含缺陷板材套裁剪切的排样方法便于板材的加工生产。
可选地，规格信息包括成品宽度；参数信息包括小板宽度、小板操作侧最大缺陷宽度和小板驱动侧最大缺陷宽度；决策变量包括每种成品规格在各个小板上的条数，约束条件包括对应于小板宽度的第一约束条件。
可选地，板材包括m个小板，i为小板的编号，i＝1,2,...,m；待加工成品共有n种成品规格，j＝1,2,...,n；设定第i个小板的排样向量为
Figure BDA0002878569050000021
其中，
Figure BDA0002878569050000022
表示成品规格j在小板i上的条数，决策变量包括
Figure BDA0002878569050000023
第一约束条件包括：
Figure BDA0002878569050000024
其中，wj为成品宽度，
Figure BDA0002878569050000025
为小板操作侧最大缺陷宽度，
Figure BDA0002878569050000026
为小板驱动侧最大缺陷宽度，Wi为小板宽度。
根据本申请的实施方式，每个小板的排样向量是将每个小板的排样模式，即每个小板上对应各成品规格的排样个数以数学向量的形式进行表示。
可选地，参数信息还包括边丝缺省值，第一约束条件还包括：
Figure BDA0002878569050000031
其中，wj为成品宽度，
Figure BDA0002878569050000032
为小板操作侧最大缺陷宽度，
Figure BDA0002878569050000033
为小板驱动侧最大缺陷宽度，Wi为小板宽度，s为边丝缺省值。
根据本申请的实施方式，边丝缺省值即根据客户要求，为避免边侧不平整对成品质量造成影响，在板材边缘侧需要留取的最小宽度值。
可选地，规格信息还包括成品需求量和需求公差；参数信息还包括小板长度；约束条件还包括对应于成品需求量的第二约束条件。
可选地，板材包括m个小板，i为小板的编号，i＝1,2,...,m；待加工成品共有n种成品规格，j＝1,2,...,n；设定第i个小板的排样向量为
Figure BDA0002878569050000034
其中，
Figure BDA0002878569050000035
表示成品规格j在小板i上的条数，决策变量包括
Figure BDA0002878569050000036
第二约束条件包括：
Figure BDA0002878569050000037
其中，Li为小板长度，lj为成品需求量，ej为需求公差。
可选地，参数信息还包括成材率约束，约束条件还包括对应于每个小板的成材率的第三约束条件。
可选地，板材包括m个小板，i为小板的编号，i＝1,2,...,m；待加工成品共有n种成品规格，j＝1,2,...,n；设定第i个小板的排样向量为
Figure BDA0002878569050000038
其中，
Figure BDA0002878569050000039
表示成品规格j在小板i上的条数，决策变量包括
Figure BDA00028785690500000310
成材率约束包括最低成材率；第三约束条件包括：
Figure BDA00028785690500000311
其中，P为最低成材率，wj为成品宽度，Wi为小板宽度。
可选地，参数信息还包括板材的生产设备的最小卷取长度，决策变量还包括成品规格的剩余需求量及成品规格完成变量，约束条件还包括对应于最小卷取长度的第四约束条件。
可选地，板材包括m个小板，i为小板的编号，i＝1,2,...,m；待加工成品共有n种成品规格，j＝1,2,...,n；设定第i个小板的排样向量为
Figure BDA00028785690500000312
其中，
Figure BDA00028785690500000313
表示成品规格j在小板i上的条数，决策变量包括
Figure BDA00028785690500000314
yj和zj；含缺陷板材套裁剪切的排样方法还包括以下步骤：设定yj表示成品规格j的剩余需求量；设定zj为表示成品规格j的需求量是否完成的成品规格完成变量，若完成取1，否则取0；设定参考数为M，M≥max{l1，l2，…，ln}；第四约束条件包括：
Figure BDA0002878569050000041
其中，Li为小板长度，lj为成品需求量，ej为需求公差；M(1-zj)≥yj≥N(1-zj)-Mzj,j＝1,2,...,n(6)，其中，N为最小卷取长度。
可选地，板材为硅钢板。
本发明的实施方式还公开了一种含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法，包括前述任一的含缺陷板材套裁剪切的排样方法，求解得到满足约束条件的每个小板的排样模式的步骤，包括：设定板材套裁剪切的优化目标；根据决策变量、约束条件和优化目标建立板材套裁剪切的套裁模型；求解套裁模型，得到排样模式。
采用上述技术方案，含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法能够提高板材加工过程的生产效率。
可选地，优化目标包括小板的平均成材率，和/或，成品规格的完成数量之和。
可选地，板材包括m个小板，i为小板的编号，i＝1,2,...,m；待加工成品共有n种成品规格，j＝1,2,...,n；设定第i个小板的排样向量为
Figure BDA0002878569050000042
其中，
Figure BDA0002878569050000043
表示成品规格j在小板i上的条数，决策变量包括
Figure BDA0002878569050000044
和zj，设定zj表示成品规格j的需求量是否完成，若完成取1，否则取0；优化目标包括小板的平均成材率和成品规格的完成数量之和；设定小板的平均成材率为第一优化目标：
Figure BDA0002878569050000045
其中，wj为成品宽度，Wi为小板宽度；
设定成品规格的完成数量之和为第二优化目标：
Figure BDA0002878569050000046
优化目标由第一优化目标和第二优化目标加权求和得到。
可选地，参数信息包括小板长度，含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法还包括以下步骤：根据电子缺陷图谱、参数信息和排样模式下发控制指令；根据控制指令对板材进行套裁剪切。
本发明的实施方式还公开了一种含缺陷板材套裁剪切的预处理系统，包括：处理单元，处理单元用于使用前述任一的含缺陷板材套裁剪切的预处理方法对板材进行处理。
采用上述技术方案，含缺陷板材套裁剪切的预处理系统能够降低板材加工的废料率。
本发明的实施方式还公开了一种含缺陷板材套裁剪切的排样系统，包括：处理单元，处理单元用于使用前述任一的含缺陷板材套裁剪切的排样方法对板材进行处理。
采用上述技术方案，含缺陷板材套裁剪切的排样系统便于板材的加工生产。
本发明的实施方式还公开了一种含缺陷板材套裁剪切的生产优化系统，包括：处理单元，处理单元用于使用前述任一的含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法得到板材的套裁方案；控制单元，控制单元用于接收处理单元发送的套裁方案，并根据套裁方案下发控制指令；生产设备，生产设备用于接收控制指令，并根据控制指令对板材进行套裁剪切。
采用上述技术方案，含缺陷板材的套裁剪切的生产优化系统能够提高板材加工过程的生产效率。
本发明的实施方式还公开了一种计算设备，包括：处理器，适于实现各种指令；存储器，适于存储多条指令，指令适于由处理器加载并前述任一的含缺陷板材套裁剪切的预处理方法。
本发明的实施方式还公开了一种计算设备，包括：处理器，适于实现各种指令；存储器，适于存储多条指令，指令适于由处理器加载并执行前述任一的含缺陷板材套裁剪切的排样方法。
本发明的实施方式还公开了一种计算设备，包括：处理器，适于实现各种指令；存储器，适于存储多条指令，指令适于由处理器加载并执行前述任一的含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法。
本发明的实施方式还公开了一种存储介质，存储介质存储有多条指令，指令适于由处理器加载并执行前述任一的含缺陷板材套裁剪切的预处理方法。
本发明的实施方式还公开了一种存储介质，存储介质存储有多条指令，指令适于由处理器加载并执行前述任一的含缺陷板材套裁剪切的排样方法。
本发明的实施方式还公开了一种存储介质，存储介质存储有多条指令，指令适于由处理器加载并执行前述任一的含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法。
附图说明
图1示出本发明一实施方式中含缺陷板材套裁剪切的预处理方法的流程图；
图2示出本发明一实施方式中板材的电子缺陷图谱的示意图；
图3示出本发明一实施方式中含缺陷板材套裁剪切的预处理方法的步骤S2的流程图；
图4示出本发明另一实施方式中板材的电子缺陷图谱的示意图；
图5示出本发明一实施方式中板材的分区示意图；
图6示出本发明又一实施方式中板材的电子缺陷图谱的示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
参照图1所示，本发明的实施方式开了一种含缺陷板材套裁剪切的预处理方法，包括以下步骤：S1：获取板材的板材信息，板材信息包括缺陷信息和板材尺寸信息；S2：根据缺陷信息和板材尺寸信息制作电子缺陷图谱，并划分可套裁区域；S3：根据可套裁区域，划分板材得到小板。
在S1中，板材信息可以来源于测量、产品说明书、质保书等，可以是通过文字记录获得，也可以是扫码等方式获得，本实施方式对此不作限定。在S2中，根据缺陷信息和板材尺寸信息制作电子缺陷图谱，并划分可套裁区域。也就是说，本实施方式中可以根据板材尺寸信息制作电子的板材示意图，例如按一定比例进行绘制，并根据缺陷信息，例如缺陷的大小和位置，将缺陷信息数字化，在电子的板材示意图上标注出对应的缺陷，从而得到电子缺陷图谱，除去缺陷所在的区域，板材的其余区域即为可套裁区域。制作可以是通过具有数据录入和处理功能的计算机、移动终端、云服务器等完成，本实施方式对此不作限定。在S3中，根据可套裁区域划分板材，即对板材的电子缺陷图谱进行划分，得到小板。可选地，含缺陷板材套裁剪切的预处理方法还包括显示预处理后得到的板材示意图，便于生产者直观了解每个小板的位置及大小，以及核对缺陷信息是否有误。在本实施方式中，将板材的缺陷信息数字化，通过制作电子缺陷图谱划分板材得到小板，而非直接对板材进行裁剪，便于后续确定每个小板的加工方案后再进行生产，科学性能高，能够提高生产效率。
在一实施例中，参照图2和图5所示，板材为宽度1100毫米、长度2000米的钢板。本实施例中，将板材沿其宽度方向(图2和图5所示X方向)分为WS侧(操作侧)、中央WS侧(中央操作侧)、中央DS侧(中央驱动侧)和DS侧(驱动侧)四个区域，操作侧即供机组人员操作的一侧，驱动侧即工作电机所在的一侧。将板材沿其长度方向(图2所示Y方向)，设定以板材实际加工时组刀的一端为起点端，即长度上的0米处。在其他实施例中，可以按其他方法对板材进行分区。该钢板的缺陷信息包括：①0-150米全宽折痕；②950米中央DS侧直径＝14.96毫米的孔洞；③200-500米DS侧0-50毫米边损。可以理解的是，在其他实施例中，缺陷信息也可以包括其它内容，例如缺陷等级等，也可以采用其它方法进行缺陷描述，只要可以根据缺陷信息完成缺陷在板材上的区域定位即可。
参照图2所示，该板材的电子缺陷图谱中包括前述的三个缺陷。该板材由于长度远大于宽度，在实际加工过程中需要通过横向剪切，即沿板材的宽度方向将板材剪切为若干个小板。因此，在本实施例中，根据电子缺陷图谱的可套裁区域，沿板材的宽度方向对板材进行横向划分，可以沿虚线a1、a2和a3将板材划分为A1和A2两个小板。参考可套裁区域的位置，对于缺陷③，其位于板材的宽度方向上两端的边缘侧，由于本实施例划分小板时采用横向划分，因此划分小板时无需考虑。划分小板后，缺陷③位于小板A1上，在对小板A1进行排样和套裁时予以考虑即可，能够提高板材加工的整体效率。在其他实施例中，也可以根据板材尺寸，沿板材的长度方向上将板材纵向划分为小板，本实施方式对此不作限定。在本实施例中，对于缺陷①和②，划分小板时已经被排除，而缺陷③也已经出现在电子缺陷图谱中，便于在小板的排样及套裁时及时去除。从而使得板材在后续的加工过程中，不会因为缺陷的存在导致成品不合格，大大降低了板材的废料率。在其他实施例中，板材的种类、尺寸以及缺陷的数量、大小及种类等可以与本实施例不同，本实施方式对此不作限定。
采用上述技术方案，本实施方式所公开的含缺陷板材套裁剪切的预处理方法能够充分考虑到缺陷对板材后续加工时的不良影响，通过制作电子缺陷图谱来划分出可套裁区域，并参考可套裁区域的位置，合理地将板材划分为小板，便于避免后续的板材加工中由于缺陷的存在导致加工出的成品不合格，降低了板材加工的废料率，进而能够降低生产成本。
参照图3所示，本发明的另一实施方式公开了一种含缺陷板材套裁剪切的预处理方法，缺陷信息包括原始缺陷，根据缺陷信息和板材尺寸信息制作电子缺陷图谱，并划分可套裁区域的步骤S2包括：S21：根据原始缺陷和板材尺寸信息制作电子缺陷图谱；S22：根据原始缺陷得到所有非边缘缺陷；S23：计算各个相邻非边缘缺陷间沿板材的长度方向上的距离；S24：若距离小于等于设定的距离阈值，则将对应相邻的非边缘缺陷沿长度方向合并为自定义缺陷；S25：根据原始缺陷以及自定义缺陷划分可套裁区域。
参照图3-图5所示，在S21中，根据原始缺陷和板材尺寸信息制作电子缺陷图谱。在一实施例中，板材为宽度为1100毫米，长度2000米的钢板，其缺陷信息如下表1中所示：
表1
缺陷编号 缺陷文字描述
缺陷1 0-150米全宽4级折痕
缺陷2 950米中央DS侧直径＝14.96毫米的孔洞
缺陷3 1000米中央WS侧直径＝11.74毫米的孔洞
缺陷4 200-500米DS侧0-50毫米5级边损
缺陷5 400-900米DS侧0-70毫米4级霜降
缺陷6 1200-1600米DS侧0-40毫米2级斑迹
缺陷7 1100-1400米WS侧0-60毫米3级压痕
缺陷8 1500-1800米WS侧0-50毫米4级霜降
缺陷9 1820-2000米全宽3级横向条纹
本实施例中，将板材沿其宽度方向上(图4-图5所示X方向)分为WS侧(操作侧)、中央WS侧(中央操作侧)、中央DS侧(中央驱动侧)和DS侧(驱动侧)四个区域。各个区域的宽度可以等分，也可以不等分，具体宽度可以根据缺陷描述进行设定，本实施方式对此不作限定。本实施例中，将板材沿其长度方向(图4-图5所示Y方向)，设定板材实际加工时组刀的一端为起点端，即长度上的0米处。在其他实施例中，区域的个数、划分方法及各个区域的宽度可以根据缺陷信息中对于缺陷的描述进行适应性设定。在本实施例中，参照图4所示，根据前述表1可得到9个原始缺陷，并根据板材尺寸信息得到相应的电子缺陷图谱，各缺陷对应的区域参照图4中阴影部分所示意。可选地，可以参照下表2所示的对前述表1中的缺陷6进行数字化表示的方法，将各个缺陷进行数字化表示，便于电子缺陷图谱的制作。
表2
Figure BDA0002878569050000081
在S22中，根据原始缺陷得到所有非边缘缺陷。在本实施例中，该板材在实际加工需要通过横向剪切，即沿板材的宽度方向将板材剪切为若干个小板。因此，在本实施例中，根据电子缺陷图谱的可套裁区域，沿板材的宽度方向对板材进行横向划分。所以，非边缘缺陷在本实施例中即位于中央WS侧(中央操作侧)或中央DS侧(中央驱动侧)的缺陷，缺陷2和缺陷3即为非边缘缺陷。在S23中，计算各个相邻非边缘缺陷间沿板材的长度方向上的距离。在本实施例中，距离即为图4中示出的d，d＝1000-950＝50米，其中，孔洞的直径太小可以忽略。在S24中，若距离小于等于设定的距离阈值，则将对应相邻的非边缘缺陷沿长度方向合并为自定义缺陷。
在一些实施例中，设定的距离阈值大于等于板材的生产设备的最小卷取长度。所谓最小卷取长度，即在板材的实际加工过程中，沿板材的宽度方向将板材剪切为小板时，相连两个剪切位置沿板材长度方向上需要间隔的最小距离，具体的数值根据生产设备和工艺标准要求的不同而有所区别，例如可以是500米，也可以是300米等。在本实施例中，设定的距离阈值为500米，则将缺陷2和缺陷3合并为一个自定义缺陷。在S25中，根据原始缺陷和自定义缺陷划分可套裁区域，即可套裁区域还不包括缺陷2和缺陷3之间的区域，沿该钢板长度方向上950-1000米全宽区域均不可套裁。沿图4中的虚线b1、b2、b3和b4，可以将钢板划分为B1和B2两个小板。在其他实施例中，设定的距离阈值可以是其他值，本实施方式对此不作限制。
在本实施方式中，通过设定距离阈值，并将非边缘缺陷根据设定的距离阈值进行合并，能够使得经过预处理后划分后的板材，在后续加工过程中更符合生产设备的要求。优选地，设定的距离阈值等于板材的生产设备的最小卷取长度，能使得划分后的板材既符合生产设备的要求，又能避免不必要的缺陷合并导致板材的浪费。
可以理解的是，由于板材和待加工成品的不同，部分原始缺陷对于待加工产品来讲是可以接受的，此时可以对所有原始缺陷进行质量判定，根据缺陷的类型、等级、尺寸、位置等信息，对可接受的缺陷予以放行。然后，根据不可接受的缺陷制作或更新电子缺陷图谱，将板材划分为小板。优选地，可以通过具有数据录入和处理功能的计算机、移动终端、云服务器等，根据录入的板材信息和待加工成品信息、客户要求等，自动进行缺陷的质量判定，提高生产效率。
本发明的实施方式还公开了一种含缺陷板材套裁剪切的排样方法，包括前述实施方式中任一的含缺陷板材套裁剪切的预处理方法，含缺陷板材套裁剪切的排样方法还包括以下步骤：获取待加工成品中各成品规格的规格信息；获取每个小板的参数信息；设定与小板的排样模式相关的决策变量，建立决策变量、规格信息与参数信息之间的约束条件；求解得到满足约束条件的每个小板的排样模式。
在本实施方式中，规格信息和参数信息的获取只要在排样模式的求解之前完成即可，相互间无顺序的限制和要求。规格信息的获取既可以在含缺陷板材套裁剪切的预处理之前，也可以在预处理之后，本实施方式对此不作限制。规格信息可以包括成品宽度、成品需求量等；参数信息可以包括小板宽度、小板长度等；约束条件可以包括长度约束、宽度约束、成材率约束等；具体可以根据需要进行设定，本实施方式对此不作限定。
在本实施方式中，通过建立约束条件求解板材中每个小板的排样模式，科学性能高，便于先根据排样模式得到整块板材的套裁方案，再进行板材的套裁剪切，便于板材的加工，有利于实现板材套裁剪切生产更加精准化、科学化。
本发明的另一实施方式公开了一种含缺陷板材套裁剪切的排样方法，规格信息包括成品宽度；参数信息包括小板宽度、小板操作侧最大缺陷宽度和小板驱动侧最大缺陷宽度；决策变量包括每种成品规格在各个小板上的条数，约束条件包括对应于小板宽度的第一约束条件。
本实施方式所公开的含缺陷板材套裁剪切的排样方法对板材根据待加工成品进行整体规划，通过建立小板宽度、小板操作侧最大缺陷宽度、小板驱动侧最大缺陷宽度和决策变量对应于小板宽度的第一约束条件，求解得到各个小板的排样模式，便于板材的加工生产。且充分考虑到了边缘侧缺陷的不良影响，能够避免由于缺陷而加工出不合格成品，因此大大降低了板材后续加工过程中的废料率。
本发明的又一实施方式公开了一种含缺陷板材套裁剪切的排样方法，板材包括m个小板，i为小板的编号，i＝1,2,...,m；待加工成品共有n种成品规格，j＝1,2,...,n；设定第i个小板的排样向量为
Figure BDA0002878569050000101
其中，
Figure BDA0002878569050000102
表示成品规格j在小板i上的条数，决策变量包括
Figure BDA0002878569050000103
第一约束条件包括：
Figure BDA0002878569050000104
其中，wj为成品宽度，
Figure BDA0002878569050000105
为小板操作侧最大缺陷宽度，
Figure BDA0002878569050000106
为小板驱动侧最大缺陷宽度，Wi为小板宽度。
本实施方式根据公式(1)可以求解得到每个小板的排样向量。排样向量是将小板的排样模式，即小板上对应各成品规格的排样个数以数学向量的形式进行表示。根据排样向量能够得到对应的排样模式。根据排样模式和边缘侧缺陷的宽度能够对应得到各个小板在后续加工过程中的组刀模式，便于板材后续的加工生产。
在一实施例中，板材为宽度1100毫米，长度2000米的钢板，该钢板在实际生产过程中的组刀方式为沿钢板的宽度方向排列若干圆盘刀片，刀片沿钢板的长度方向将每个小板切断为成品条。本实施例中，待加工成品为某种变压器，实际加工过程中需要将钢板加工成客户所需变压器规格的成品条，成品条会卷成小卷交给客户。变压器的成品规格一般用宽度分类，制造一台变压器通常需要很多种宽度规格的成品条。本实施例中，该变压器所对应的成品规格共有18种，每种成品规格对应的成品宽度如下表3所示：
表3
成品规格编号 成品宽度w<sub>j</sub> 成品需求量l<sub>j</sub> 需求公差e<sub>j</sub>
1 600 1868 3％
2 580 1587 3％
3 560 1689 3％
4 540 1442 3％
5 520 1658 3％
6 500 2430 3％
7 480 2466 3％
8 460 2500 3％
9 440 3967 3％
10 420 4264 3％
11 400 4139 3％
12 360 3507 3％
13 340 3536 3％
14 300 3348 3％
15 260 2242 3％
16 220 1555 3％
17 210 1224 3％
18 205 1385 3％
成品宽度wj即该种规格的待加工成品的完成加工后得到的成品的宽度值，在本实施例中，成品宽度wj的单位为毫米。则根据前述表3，可以得到w1，……，w18。
在本实施例中，钢板对应的缺陷信息同前述实施例中的表1。其中，缺陷1和缺陷9为全宽缺陷，均不可用于后续的套裁加工。参照图4所示，将板材的沿宽度方向(图4所示X方向)的虚线b1、b2、b3和b4进行横向划分，将板材划分为长度小板B1和小板B2。其中，孔洞直径太小可忽略，缺陷2和3之间的距离过近，可合并为自定义缺陷处理。
然后，求解每个小板的排样向量，排样向量满足公式(1)，即对每个小板而言，其对应加工的成品规格的总宽度和两侧的最大缺陷宽度的宽度之和不大于小板宽度，在本实施例中，小板宽度与钢板宽度相同。可以理解的是，在一些实施例中，满足条件的Xi只有一个，在另一些实施例中，满足条件的Xi可能存在多个。因此，可选的排样模式及对应的组刀模式可能有一种或多种，可以根据需要进行选择其中一种进行实际加工，本实施方式对此不作限制。
本发明的又一实施方式公开了一种含缺陷板材套裁剪切的排样方法，参数信息还包括边丝缺省值，第一约束条件还包括：
Figure BDA0002878569050000121
Figure BDA0002878569050000122
其中，wj为成品宽度，
Figure BDA0002878569050000123
为小板操作侧最大缺陷宽度，
Figure BDA0002878569050000124
为小板驱动侧最大缺陷宽度，Wi为小板宽度，s为边丝缺省值。
在本实施方式中，所谓边丝缺省值，即一些板材在自身生产过程中，例如硅钢板，容易出现边缘侧不平整等问题，这时的边缘侧不适宜加工成成品，可能对成品质量产生影响。因此，在对板材进行加工过程中，最好在边缘侧留取一定的边丝作为废料。参照图5-图6所示，对于沿板材宽度方向(图6所示X方向)将板材划分为小板，沿板材长度方向(图6所示Y方向)剪切小板而言，边丝缺省值即为板材在沿自身宽度方向上的两端，即操作侧和驱动侧的边缘，需要留取边丝的最小宽度，可参考图6中与Y方向平行的两条虚线c5和c6所示。本实施方式在求解排样模式时，考虑到了边丝缺省值的要求，因而能够更好地适应对板材边缘侧要求较高的待加工成品生产，进一步降低了板材的废料率。
参照图6所示，在一实施例中，板材对应的缺陷信息同前述实施例中的表1，板材沿虚线c1、c2、c3和c4划分为小板C1和小板C2。对于小板C1而言，操作侧无缺陷，
Figure BDA0002878569050000125
＝0，而驱动侧存在缺陷4和缺陷5，因此
Figure BDA0002878569050000126
对于小板C2而言，操作侧存在缺陷7和缺陷8，
Figure BDA0002878569050000127
驱动侧存在缺陷6，则
Figure BDA0002878569050000128
Figure BDA0002878569050000129
且在本实施例中，板材的边丝缺省值s为20毫米，第一约束条件还包括公式(2)，通过公式(2)可以求解得到满足约束条件的排样向量。可以理解的是，在其他实施例中，边丝缺省值也可以是其他数值，本实施方式对此不作限制。
本发明的另一实施方式公开了一种含缺陷板材套裁剪切的排样方法，规格信息还包括成品需求量和需求公差；参数信息还包括小板长度；约束条件还包括对应于成品需求量的第二约束条件。
在本实施方式中，通过引入第二约束条件，能够使得求解得到的排样模式能够更好地规划板材的套裁剪切，减少产能浪费。
本发明的又一实施方式公开了一种含缺陷板材套裁剪切的排样方法，板材包括m个小板；待加工成品共有n种成品规格，j＝1,2,...,n；i为小板的编号，i＝1,2,...,m，设定第i个小板的排样向量为
Figure BDA0002878569050000131
其中，
Figure BDA0002878569050000132
表示成品规格j在小板i上的条数，决策变量包括
Figure BDA0002878569050000133
第二约束条件包括：
Figure BDA0002878569050000134
其中，Li为小板长度，lj为成品需求量，ej为需求公差。
在本实施方式中，通过公式(3)，能够使得当板材需要加工生产包含多种成品规格的待加工成品时，减少出现部分成品规格过生产而其他成品规格欠生产，更符合实际生产的需要，有利于多规格的待加工成品的成套生产。需求公差即该种成品规格的待加工成品在成品需求量上的允差范围，根据待加工成品的类型及客户要求的不同，需求公差的值可以根据需要进行设定。通过引入需求公差，既能符合客户对于待加工成品的要求，又便于成品规格的倍尺生产，便于小板的组刀剪切。
在一实施例中，板材为宽度为1100毫米，长度2000米的钢板。钢板对应的缺陷信息同前述实施例中的表1。其中，缺陷1和缺陷9为全宽缺陷，均不可用于后续的套裁加工。参照图4所示，将板材的沿宽度方向(图4所示X方向)的虚线b1、b2、b3和b4进行横向划分，将板材划分为长度小板B1和小板B2。其中，孔洞直径太小可忽略，缺陷2和3之间的距离过近，可合并为自定义缺陷处理。小板B1的长度L1＝950-150＝800米，小板B2的长度L2＝1820-1000＝820米。对应的待加工成品的规格信息参照前述实施例中的表3所示，从而可以得到e1，……，e18。可以理解的是，在一些实施例中，需求公差可以进一步包括需求上限公差和需求下限公差。此时，本实施方式的公式(3)中的ej具体为需求上限公差。在本实施例中，需求上限公差和需求下限公差相等，统一表述为表3中的需求公差。在其它实施例中，需求上限公差和需求下限公差可以不同，不同成品规格的需求公差也可以不同，本实施方式对此不作限定。在本实施例中，决策变量
Figure BDA0002878569050000135
还需要满足公式(3)，根据公式(1)和(3)能够求解得到满足约束条件的排样向量Xi，从而得到各个小板的排样模式。
本发明的另一实施方式公开了一种含缺陷板材套裁剪切的排样方法，参数信息还包括成材率约束，约束条件还包括对应于每个小板的成材率的第三约束条件。
在本实施方式中，通过引入第三约束条件，可以对每个小板的成材率进行约束，使得求解得到的排样模式满足相应的成材率要求。
本发明的另一实施方式公开了一种含缺陷板材套裁剪切的排样方法，板材包括m个小板，i为小板的编号，i＝1,2,...,m；待加工成品共有n种成品规格，j＝1,2,...,n；设定第i个小板的排样向量为
Figure BDA0002878569050000141
其中，
Figure BDA0002878569050000142
表示成品规格j在小板i上的条数，决策变量包括
Figure BDA0002878569050000143
成材率约束包括最低成材率；第三约束条件包括：
Figure BDA0002878569050000144
i＝1,2,...,m(4)，其中，P为最低成材率，wj为成品宽度，Wi为小板宽度。
在本实施方式中，通过设定最低成材率P，能够使得求解得到的每个小板对应的排样模式下小板的成材率均不低于设定值，从而使得整块板材在实际加工生产过程中的整体成材率大大提高。在一实施例中，P为80％，在其他实施例中，P可以为其他值。最低成材率P的具体数值可以根据板材类型、待加工成品类型等因素进行设定，本实施方式对此不作限制。
本发明的另一实施方式公开了一种含缺陷板材套裁剪切的排样方法，参数信息还包括板材的生产设备的最小卷取长度，决策变量还包括成品规格的剩余需求量及成品规格完成变量，约束条件还包括对应于最小卷取长度的第四约束条件。
在本实施方式中，通过引入第四约束条件，能够使得求解得到的排样模式在应用时更便于对板材进行套裁剪切，提高生产效率。
本发明的又一实施方式公开了一种含缺陷板材套裁剪切的排样方法，板材包括m个小板，i为小板的编号，i＝1,2,...,m；待加工成品共有n种成品规格，j＝1,2,...,n；设定第i个小板的排样向量为
Figure BDA0002878569050000145
其中，
Figure BDA0002878569050000146
表示成品规格j在小板i上的条数，决策变量包括
Figure BDA0002878569050000147
yj和zj，含缺陷板材套裁剪切的排样方法还包括以下步骤：设定yj表示成品规格j的剩余需求量；设定zj为表示成品规格j的需求量是否完成的成品规格完成变量，若完成取1，否则取0；设定参考数为M，M≥max{l1，l2，…，ln}；第四约束条件包括：
Figure BDA0002878569050000148
其中，Li为小板长度，lj为成品需求量，ej为需求公差；M(1-zj)≥yj≥N(1-zj)-Mzj,j＝1,2,...,n(6)，其中，N为最小卷取长度。
在本实施方式中，通过公式(5)可以计算出整块板材在按照每个小板对应的排样向量进行组刀时，每种成品规格的剩余需求量yj，即未完成的成品长度值，当yj大于0时，则代表该种成品规格需求量未完成，此时zj＝0，否则zj＝1。可以理解的是，在一些实施例中，需求公差可以进一步包括需求上限公差和需求下限公差。此时，本实施方式的公式(5)中的ej具体为需求下限公差。设定参考数M，M大于等于待加工成品中所有成品规格对应的成品需求量的最大值。通过公式(6)可以约束若某种成品规格的需求量未完成时，其对应的剩余需求量需大于等于最小卷取长度N。从而能够使得实际加工时，当一块板材未完成某种成品规格的需求量时，便于使用同样的生产设备对其它板材进行生产以完成该成品规格的剩余需求量，提高生产效率。
在一实施例中，将板材沿自身宽度方向剪切为小板。此时，最小卷取长度即在板材加工过程中，沿板材的宽度方向对板材进行剪切时，相邻的两个剪切位置沿板材长度方向上需要间隔的最小距离，具体的数值根据生产设备和工艺标准要求的不同而有所区别，例如可以是500米，也可以是300米等。
本发明的另一实施方式公开了一种含缺陷板材套裁剪切的排样方法，板材为硅钢板。举例来说，对于变压器而言，其所需的硅钢产品的剪切加工，加工对象为硅钢原料卷，展开后是一张大的矩形硅钢板。需要将硅钢板加工成客户所需变压器规格的成品条，成品条会卷成小卷交给客户，变压器成品规格指的是宽度，制造一台变压器通常需要很多种宽度规格。硅钢是一类较为特殊的产品，在生产过程中容易出现各种缺陷，比如有孔洞、裂痕、斑迹、色差、辊印、压痕、霜降、条纹、折痕、擦划伤、表面夹杂等。且变压器的成品规格众多，硅钢板材的宽度也是各异，而且缺陷位置也是不同的。在实际生产时，将多个变压器的成品规格组合在一张硅钢板上剪切，其中有缺陷的地方不能剪切给客户用。因此在剪切时，要避开缺陷位置，避免把含缺陷的部位剪切给客户。因此，本实施方式所公开的排样方法尤其适合于硅钢板的排样及后续加工过程，能够大大降低硅钢板的废料率，提升硅钢板的成材率，降低生产成本，提高生产效率。
本发明的实施方式还公开了一种含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法，包括前述实施方式中任一的含缺陷板材套裁剪切的排样方法，求解得到满足约束条件的每个小板的排样模式的步骤，包括：设定板材套裁剪切的优化目标；根据决策变量、约束条件和优化目标建立板材套裁剪切的套裁模型；求解套裁模型，得到排样模式。
在本实施方式中，通过确定决策变量、约束条件和优化目标，进而建立相应的套裁模型，便于快速高效地求解得到满足约束条件，符合优化目标的各个小板的排样模式，进而能够提高板材加工过程的生产效率，尤其适用于计算机等数据处理设备。在一实施例中，优化目标可以是成材率。在其它实施例中，优化目标还可以是其他目标，具体可以根据需要进行设定，本实施方式对此不作限制。在一实施例中，套裁模型是整数规划模型，采用线性的整数规划法进行求解，在其他实施例中，套裁模型也可以采用其他方法进行求解，本实施方式对此不作限制。
在本实施方式中，通过将板材的缺陷信息数字化，代替传统的直接剪切模式，同时通过建立套裁模型等数学模型方式，将实际套裁剪切生产进行数字化进行量化运算，通过数学量化运算方式对板材进行优化剪切生产加工，科学性能高，剪切生产效率高，实现了板材剪切生产的精准化、科学化，大大减少了原材料的损失，大大提高了含缺陷板材套裁剪切的生产效率。
本发明的另一实施方式还公开了一种含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法，优化目标包括小板的平均成材率，和/或，成品规格的完成数量之和。在本实施方式中，优化目标可以是小板的平均成材率，也可以是成品规格的完成数量之和，还可以是两者形成的复合优化目标。可以理解的是，以小板的平均成材率为优化目标时，得到的排样模式能够使得板材的整体成材率更高；以成品规格的完成数量之和为优化目标时，能够使得板材实际生产过程中完成尽可能多的成品规格加工；以两者形成复合优化目标时，能够更好地平衡成材率和成品规格的完成数量，降低总生产成本。
本发明的又一实施方式还公开了一种含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法，板材包括m个小板，i为小板的编号，i＝1,2,...,m；待加工成品共有n种成品规格，j＝1,2,...,n；设定第i个小板的排样向量为
Figure BDA0002878569050000161
其中，
Figure BDA0002878569050000162
表示成品规格j在小板i上的条数，决策变量包括
Figure BDA0002878569050000163
和zj，设定zj表示成品规格j的需求量是否完成，若完成取1，否则取0；优化目标包括小板的平均成材率和成品规格的完成数量之和；设定小板的平均成材率为第一优化目标：
Figure BDA0002878569050000164
其中，wj为成品宽度，Wi为小板宽度；
设定成品规格的完成数量之和为第二优化目标：
Figure BDA0002878569050000165
优化目标由第一优化目标和第二优化目标加权求和得到。
在本实施方式中，通过将第一优化目标和第二优化目标复合，按一定的比例加权求和得到优化目标，能够更好地平衡成材率和成品规格的完成数量，降低总生产成本。在一实施例中，成品规格j的需求量是否完成可以通过设定剩余需求量，参照前述实施方式中计算剩余需求量是否大于0进行判断。可以理解的是，两个优化目标各自的权重可以根据参数信息和重要程度等进行调整。举例来说，在一实施例中，平均成材率obj1∈(0，1)，板材的宽度值较大，对应obj2多为两位数时，二者量纲差别较大，此时可以加大obj1的权重，二者的权重比例可以为2:1、3:1等。在其他实施例中，二者的权重也可以是其他值，本实施方式对此不作限制。
本发明的又一实施方式还公开了一种含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法，参数信息包括小板长度，含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法还包括以下步骤：根据电子缺陷图谱、参数信息和排样模式下发控制指令；根据控制指令对板材进行套裁剪切。
在本实施方式中，根据电子缺陷图谱和参数信息可以确定板材的尺寸以及板材上每个小板的位置和大小。以板材加工时沿板材宽度方向将板材剪切为小板，再对每个小板沿板材长度方向切割为成品条为例，此时可以确定板材在实际生产过程中在板材的长度方向上哪些位置需要使用横切设备，如飞剪，以沿板材的宽度方向使用飞剪将板材切割成每个小板，即可以得到板材的横切方案。根据电子缺陷图谱和每个小板的排样模式可以确定每个小板在进行加工时在板材的宽度方向上哪些位置需要使用纵切设备，如刀片，以沿板材的长度方向将小板切割成对应成品规格的成品条，从而得到每个小板的纵切组刀方案，进而确定了整块板材的套裁剪切方案。此时，根据板材的套裁剪切方案下发对应的控制指令，然后根据控制指令在板材的相应位置依次完成横切或纵切。
本实施方式通过先整体确定板材的套裁剪切方案再进行板材加工，便于板材加工过程中设备的使用，提高了板材在实际加工过程中的生产效率。
设定板材包括m个小板，i为小板的编号，i＝1,2,...,m；待加工成品共有n种成品规格，j＝1,2,...,n；设定第i个小板的排样向量为
Figure BDA0002878569050000171
其中，
Figure BDA0002878569050000172
表示成品规格j在小板i上的条数。
在一实施例中，板材为宽度为1100毫米，长度2000米的硅钢板，其对应的缺陷信息如前述实施例中的表1所示。根据表1可以确定板材上的原始缺陷，然后将板材及缺陷进行数字化后，制作成电子缺陷图谱。参照图5-图6所示，本实施例中，将板材沿其宽度方向(图5-图6所示X方向)上分为WS侧(操作侧)、中央WS侧(中央操作侧)、中央DS侧(中央驱动侧)和DS侧(驱动侧)四个区域；将板材沿其长度方向(图5-图6所示Y方向)，设定以板材实际加工时组刀的一端为起点端，即长度上的0米处。在其他实施例中，可以按其他方法对缺陷定位。板材存在9个原始缺陷，这9个原始缺陷对待加工成品而言都是不可接受的。参照图6所示，根据该表1可得到9个原始缺陷，并根据板材尺寸信息得到相应的电子缺陷图谱，各缺陷对应的区域参照图6中阴影部分所示意。本实施例中存在最小卷取长度，且最小卷取长度为500米。则将原始缺陷2和原始缺陷3沿板材的长度方向上进行合并，合并为一个自定义缺陷，然后根据原始缺陷和自定义缺陷可以沿虚线c1、c2、c3和c4将板材划分为两个小板C1和C2。
其中，小板C1的长度＝950-150＝800米，小板C2的长度＝1820-1000＝820米。本实施例中，设定边丝缺省值s为20毫米，则每个小板的两侧留宽要求计算如下：小板C1操作侧要求＝边丝缺省值s＝20毫米；
Figure BDA0002878569050000181
Figure BDA0002878569050000182
Figure BDA0002878569050000183
本实施例中，待加工成品为变压器，共有18种成品规格，对应的规格信息如前述实施例中的表3所示。本实施例中最低成材率P为80％，参考数M＝1000000，每种成品规格的剩余需求量为yj：
Figure BDA0002878569050000184
设zj为表示待加工成品中成品规格为j的需求量是否完成的成品规格完成变量，若完成取1，否则取0；建立相应的套裁模型，并使用整数的线性规划法求解满足下列约束条件和优化目标的每个小板的排样向量
Figure BDA0002878569050000185
Figure BDA0002878569050000186
s.t.
Figure BDA0002878569050000187
Figure BDA0002878569050000188
Figure BDA0002878569050000189
Figure BDA00028785690500001810
M(1-zj)≥yj≥N(1-zj)-Mzj,j＝1,2,...,n，
其中，wj为成品宽度，
Figure BDA00028785690500001811
为小板操作侧最大缺陷宽度，
Figure BDA00028785690500001812
为小板驱动侧最大缺陷宽度，Wi为小板宽度，s为边丝缺省值，Li为小板长度，lj为成品需求量，ej为需求公差，N为最小卷取长度，N＝500米；
本实施例中，将小板的平均成材率作为第一优化目标，成品规格的完成数量之和作为第二优化目标，两者按1:1进行加权复合形成优化目标，求解后可以得到：
Figure BDA0002878569050000191
Figure BDA0002878569050000192
因此，可以获得该硅钢板的套裁方案如下：
(1)横切方案：在板材的横向剪切上，分别在150米处、950米处、1000米处、1820处进行剪切，将板材分割为小板C1和小板C2。
(2)纵切组刀方案：小板C1的组刀方案：580+220+205(即成品规格2、16、18套一起)，对应组刀宽度＝1005毫米，成材率＝91.36％；小板C2的组刀方案：580+420(即成品规格2、10套一起)，组刀宽度＝1000毫米，成材率＝90.91％；成品完成统计：成品规格2完成需求量。
根据该套裁方案下发控制指令，从而完成该硅钢板的套裁加工。
根据上述生产优化方法，能够使得硅钢板的平均成材率高，且大大降低了硅钢板的废料率。且完成的成品规格多，未完成的成品规格的剩余需求量均大于最小卷取长度，便于待加工成品的生产。先按优化目标规划整块板材的套裁方案，再进行实际加工，科学性能高，降低了生产成本，提高了生产效率。
本发明的实施方式还公开了一种含缺陷板材的预处理系统，包括：处理单元，处理单元用于使用前述实施方式中任一的含缺陷板材套裁剪切的预处理方法对板材进行处理。处理单元可以是计算机、单片机、移动终端、服务器等具有数据处理功能的单元。
采用上述技术方案，含缺陷板材的预处理系统能够降低板材加工中的废料率。
可选地，预处理系统还包括显示单元，显示单元将预处理后的板材示意图显示出来，便于生产者进行缺陷核对。
本发明的实施方式还公开了一种含缺陷板材套裁剪切的排样系统，包括：处理单元，处理单元用于使用前述实施方式中任一的含缺陷板材套裁剪切的排样方法对板材进行处理。
采用上述技术方案，含缺陷板材的排样系统能够获得每个小板的排样模式，便于板材的加工生产。即，可以根据排样向量确定生产过程中的组刀模式进行后续的套裁。
本发明的实施方式还公开了一种含缺陷板材套裁剪切的生产优化系统，包括：处理单元，处理单元用于使用前述实施方式中任一的含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法得到板材的套裁方案；控制单元，控制单元用于接收处理单元发送的套裁方案，并根据套裁方案下发控制指令；生产设备，生产设备用于接收控制指令，并根据控制指令对板材进行套裁剪切。
采用上述技术方案，含缺陷板材套裁剪切的生产优化系统提升了板材加工过程中的生产效率。
本发明的实施方式还公开了一种计算设备，包括：处理器，适于实现各种指令；存储器，适于存储多条指令，指令适于由处理器加载并执行前述实施方式中任一的含缺陷板材套裁剪切的预处理方法。
本发明的实施方式还公开了一种计算设备，包括：处理器，适于实现各种指令；存储器，适于存储多条指令，指令适于由处理器加载并执行前述实施方式中任一的含缺陷板材套裁剪切的排样方法。
本发明的实施方式还公开了一种计算设备，包括：处理器，适于实现各种指令；存储器，适于存储多条指令，指令适于由处理器加载并执行前述实施方式中任一的含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法。
本发明的实施方式还公开了一种存储介质，存储介质存储有多条指令，指令适于由处理器加载并执行前述实施方式中任一的含缺陷板材套裁剪切的预处理方法。
本发明的实施方式还公开了一种存储介质，存储介质存储有多条指令，指令适于由处理器加载并执行前述实施方式中任一的含缺陷板材套裁剪切的排样方法。
本发明的实施方式还公开了一种存储介质，存储介质存储有多条指令，指令适于由处理器加载并执行前述实施方式中任一的含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法。
本申请公开的各实施方式可以被实现在硬件、软件、固件或这些实现方法的组合中。本申请的实施例可实现为在可编程系统上执行的计算机程序或程序代码，该可编程系统包括至少一个处理器、存储系统(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)、至少一个输入设备以及至少一个输出设备。可将程序代码应用于输入指令，以执行本申请描述的各功能并生成输出信息。可以按已知方式将输出信息应用于一个或多个输出设备。为了本申请的目的，处理系统包括具有诸如例如数字信号处理器(DSP)、微控制器、专用集成电路(ASIC)或微处理器之类的处理器的任何系统。
程序代码可以用高级程序化语言或面向对象的编程语言来实现，以便与处理系统通信。在需要时，也可用汇编语言或机器语言来实现程序代码。事实上，本申请中描述的机制不限于任何特定编程语言的范围。在任一情形下，该语言可以是编译语言或解释语言。
在一些情况下，所公开的实施方式可以以硬件、固件、软件或其任何组合来实现。所公开的实施例还可以被实现为由一个或多个暂时或非暂时性机器可读(例如，计算机可读)存储介质承载或存储在其上的指令，其可以由一个或多个处理器读取和执行。例如，指令可以通过网络或通过其他计算机可读介质分发。因此，机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算机)可读的形式存储或传输信息的任何机制，包括但不限于，软盘、光盘、光碟、只读存储器(CD-ROMs)、磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁卡或光卡、闪存、或用于利用因特网以电、光、声或其他形式的传播信号来传输信息(例如，载波、红外信号数字信号等)的有形的机器可读存储器。因此，机器可读介质包括适合于以机器(例如，计算机)可读的形式存储或传输电子指令或信息的任何类型的机器可读介质。
在附图中，可以以特定布置和/或顺序示出一些结构或方法特征。然而，应该理解的是，可能不需要这样的特定布置和/或排序。而是，在一些实施例中，这些特征可以以不同于说明性附图中所示的方式和/或顺序来布置。另外，在特定图中包括结构或方法特征并不意味着暗示在所有实施例中都需要这样的特征，并且在一些实施例中，可以不包括这些特征或者可以与其他特征组合。
需要说明的是，本申请各设备实施例中提到的各模块/单元都是逻辑模块/单元，在物理上，一个逻辑模块/单元可以是一个物理模块/单元，也可以是一个物理模块/单元的一部分，还可以以多个物理模块/单元的组合实现，这些逻辑模块/单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑模块/单元所实现的功能的组合才是解决本申请所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本申请的创新部分，本申请上述各设备实施例并没有将与解决本申请所提出的技术问题关系不太密切的模块/单元引入，这并不表明上述设备实施例并不存在其它的模块/单元。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (26)

1.一种含缺陷板材套裁剪切的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取所述板材的板材信息，所述板材信息包括缺陷信息和板材尺寸信息；
根据所述缺陷信息和所述板材尺寸信息制作电子缺陷图谱，并划分可套裁区域；
根据所述可套裁区域，划分所述板材得到小板。
2.如权利要求1所述的含缺陷板材套裁剪切的预处理方法，其特征在于，所述缺陷信息包括原始缺陷，所述根据所述缺陷信息和所述板材尺寸信息制作电子缺陷图谱，并划分可套裁区域的步骤，包括：
根据所述原始缺陷和所述板材尺寸信息制作电子缺陷图谱；
根据所述原始缺陷得到所有非边缘缺陷；
计算各个相邻所述非边缘缺陷间沿所述板材的长度方向上的距离；
若所述距离小于等于设定的距离阈值，则将对应相邻的所述非边缘缺陷沿所述长度方向合并为自定义缺陷；
根据所述原始缺陷以及所述自定义缺陷划分可套裁区域。
3.一种含缺陷板材套裁剪切的排样方法，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的含缺陷板材套裁剪切的预处理方法，所述含缺陷板材套裁剪切的排样方法还包括以下步骤：
获取待加工成品中各成品规格的规格信息；
获取每个所述小板的参数信息；
设定与所述小板的排样模式相关的决策变量，建立所述决策变量、所述规格信息与所述参数信息之间的约束条件；
求解得到满足所述约束条件的每个所述小板的排样模式。
4.如权利要求3所述的含缺陷板材套裁剪切的排样方法，其特征在于，所述规格信息包括成品宽度；所述参数信息包括小板宽度、小板操作侧最大缺陷宽度和小板驱动侧最大缺陷宽度；所述决策变量包括每种成品规格在各个所述小板上的条数，所述约束条件包括对应于小板宽度的第一约束条件。
5.如权利要求4所述的含缺陷板材套裁剪切的排样方法，其特征在于，所述板材包括m个所述小板，i为所述小板的编号，i＝1,2,...,m；所述待加工成品共有n种成品规格，j＝1,2,...,n；设定第i个所述小板的排样向量为
Figure FDA0002878569040000011
其中，
Figure FDA0002878569040000012
表示成品规格j在小板i上的条数，所述决策变量包括
Figure FDA0002878569040000013
所述第一约束条件包括：
Figure FDA0002878569040000021
其中，wj为成品宽度，
Figure FDA0002878569040000022
为小板操作侧最大缺陷宽度，
Figure FDA0002878569040000023
为小板驱动侧最大缺陷宽度，Wi为小板宽度。
6.如权利要求5所述的含缺陷板材套裁剪切的排样方法，其特征在于，所述参数信息还包括边丝缺省值，所述第一约束条件还包括：
Figure FDA0002878569040000024
其中，wj为成品宽度，
Figure FDA0002878569040000025
为小板操作侧最大缺陷宽度，
Figure FDA0002878569040000026
为小板驱动侧最大缺陷宽度，Wi为小板宽度，s为边丝缺省值。
7.如权利要求4所述的含缺陷板材套裁剪切的排样方法，其特征在于，所述规格信息还包括成品需求量和需求公差；所述参数信息还包括小板长度；所述约束条件还包括对应于成品需求量的第二约束条件。
8.如权利要求7所述的含缺陷板材套裁剪切的排样方法，其特征在于，所述板材包括m个所述小板，i为所述小板的编号，i＝1,2,...,m；所述待加工成品共有n种成品规格，j＝1,2,...,n；设定第i个所述小板的排样向量为
Figure FDA0002878569040000027
其中，
Figure FDA0002878569040000028
表示成品规格j在小板i上的条数，所述决策变量包括
Figure FDA0002878569040000029
所述第二约束条件包括：
Figure FDA00028785690400000210
其中，Li为小板长度，lj为成品需求量，ej为需求公差。
9.如权利要求4所述的含缺陷板材套裁剪切的排样方法，其特征在于，所述参数信息还包括成材率约束，所述约束条件还包括对应于每个所述小板的成材率的第三约束条件。
10.如权利要求9所述的含缺陷板材套裁剪切的排样方法，其特征在于，所述板材包括m个所述小板，i为所述小板的编号，i＝1,2,...,m；所述待加工成品共有n种成品规格，j＝1,2,...,n；设定第i个所述小板的排样向量为
Figure FDA00028785690400000211
其中，
Figure FDA00028785690400000212
表示成品规格j在小板i上的条数，所述决策变量包括
Figure FDA00028785690400000213
所述成材率约束包括最低成材率，所述第三约束条件包括：
Figure FDA0002878569040000031
其中，P为最低成材率，wj为成品宽度，Wi为小板宽度。
11.如权利要求7所述的含缺陷板材套裁剪切的排样方法，其特征在于，所述参数信息还包括所述板材的生产设备的最小卷取长度，所述决策变量还包括成品规格的剩余需求量及成品规格完成变量，所述约束条件还包括对应于所述最小卷取长度的第四约束条件。
12.如权利要求11所述的含缺陷板材套裁剪切的排样方法，其特征在于，所述板材包括m个所述小板，i为所述小板的编号，i＝1,2,...,m；所述待加工成品共有n种成品规格，j＝1,2,...,n；设定第i个所述小板的排样向量为
Figure FDA0002878569040000032
其中，
Figure FDA0002878569040000033
表示成品规格j在小板i上的条数，所述决策变量包括
Figure FDA0002878569040000034
yj和zj；所述含缺陷板材套裁剪切的排样方法还包括以下步骤：
设定yj表示成品规格j的剩余需求量；设定zj为表示成品规格j的需求量是否完成的成品规格完成变量，若完成取1，否则取0；设定参考数为M，M≥max{l1，l2，…，ln}；所述第四约束条件包括：
Figure FDA0002878569040000035
其中，Li为小板长度，lj为成品需求量，ej为需求公差；
M(1-zj)≥yj≥N(1-zj)-Mzj,j＝1,2,...,n (6)，
其中，N为最小卷取长度。
13.如权利要求3-12中任一项所述的含缺陷板材套裁剪切的排样方法，其特征在于，所述板材为硅钢板。
14.一种含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法，其特征在于，包括如权利要求3-13中任一项所述的含缺陷板材套裁剪切的排样方法，所述求解得到满足所述约束条件的每个所述小板的排样模式的步骤，包括：
设定所述板材套裁剪切的优化目标；
根据所述决策变量、所述约束条件和所述优化目标建立所述板材套裁剪切的套裁模型；
求解所述套裁模型，得到所述排样模式。
15.如权利要求14所述的含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法，其特征在于，所述优化目标包括所述小板的平均成材率，和/或，所述成品规格的完成数量之和。
16.如权利要求15所述的含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法，其特征在于，所述板材包括m个所述小板，i为所述小板的编号，i＝1,2,...,m；所述待加工成品共有n种成品规格，j＝1,2,...,n；设定第i个所述小板的排样向量为
Figure FDA0002878569040000043
其中，
Figure FDA0002878569040000044
表示成品规格j在小板i上的条数，所述决策变量包括
Figure FDA0002878569040000045
和zj，设定zj表示成品规格j的需求量是否完成，若完成取1，否则取0；所述优化目标包括所述小板的平均成材率和所述成品规格的完成数量之和；
设定所述小板的平均成材率为第一优化目标：
Figure FDA0002878569040000041
其中，wj为成品宽度，Wi为小板宽度；
设定所述成品规格的完成数量之和为第二优化目标：
Figure FDA0002878569040000042
所述优化目标由所述第一优化目标和所述第二优化目标加权求和得到。
17.如权利要求14所述的含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法，其特征在于，所述参数信息包括小板长度，所述含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法还包括以下步骤：
根据所述电子缺陷图谱、所述参数信息和所述排样模式下发控制指令；
根据所述控制指令对所述板材进行套裁剪切。
18.一种含缺陷板材套裁剪切的预处理系统，其特征在于，包括：
处理单元，所述处理单元用于使用如权利要求1-2中任一项所述的含缺陷板材套裁剪切的预处理方法对所述板材进行处理。
19.一种含缺陷板材套裁剪切的排样系统，其特征在于，包括：
处理单元，所述处理单元用于使用如权利要求3-13中任一项所述的含缺陷板材套裁剪切的排样方法对所述板材进行处理。
20.一种含缺陷板材套裁剪切的生产优化系统，其特征在于，包括：
处理单元，所述处理单元用于使用如权利要求14-17中任一项所述的含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法得到所述板材的套裁方案；
控制单元，所述控制单元用于接收所述处理单元发送的所述套裁方案，并根据所述套裁方案下发控制指令；
生产设备，所述生产设备用于接收所述控制指令，并根据所述控制指令对所述板材进行套裁剪切。
21.一种计算设备，其特征在于，包括：
处理器，适于实现各种指令；
存储器，适于存储多条指令，所述指令适于由所述处理器加载并执行如权利要求1-2中任一项所述的含缺陷板材套裁剪切的预处理方法。
22.一种计算设备，其特征在于，包括：
处理器，适于实现各种指令；
存储器，适于存储多条指令，所述指令适于由所述处理器加载并执行如权利要求3-13中任一项所述的含缺陷板材套裁剪切的排样方法。
23.一种计算设备，其特征在于，包括：
处理器，适于实现各种指令；
存储器，适于存储多条指令，所述指令适于由所述处理器加载并执行如权利要求14-17中任一项所述的含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法。
24.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1-2中任一项所述的含缺陷板材套裁剪切的预处理方法。
25.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求3-13中任一项所述的含缺陷板材套裁剪切的排样方法。
26.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求14-17中任一项所述的含缺陷板材套裁剪切的生产优化方法。
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