JPH1015727A - Two-dimensional plane cutting method optimizing device - Google Patents

Two-dimensional plane cutting method optimizing device

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JPH1015727A
JPH1015727A JP8173559A JP17355996A JPH1015727A JP H1015727 A JPH1015727 A JP H1015727A JP 8173559 A JP8173559 A JP 8173559A JP 17355996 A JP17355996 A JP 17355996A JP H1015727 A JPH1015727 A JP H1015727A
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JP
Japan
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dimensional plane
cutting
chromosome
planes
dimensional
Prior art date
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Application number
JP8173559A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Tajima
耕治 田嶋
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1015727A publication Critical patent/JPH1015727A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device determining an optimum cutting method in a short time even in the case of large n value, relating to a two-dimensional plane cutting method optimizing device obtaining an optimum cutting method minimizing a waste area, in the case of cutting out a prescribed number of sheets of small planes from a number of n sheets of two-dimensional planes. SOLUTION: A two-dimensional plane cutting information acquisition part 2 acquires information of how to cut pattern or the like relating to cutting of a two-dimensional plane. In a fitness function setting part 3, a weight coefficient is set to a fitness function used in an optimization processing part 4. In the optimization processing part 4, based on information obtained from the plane cutting information acquisition part 2, a group of chromosome, represented by a row or the like of how to cut pattern number in accordance with each two-dimensional plane, is generated, by genetic algorithm, genetic operation of selection, crossing, sudden variation of the chromosome is repeated, optimum solution or that approximate to the optimum solution is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は,複数の二次元平面
から,サイズの異なる種々の小平面を必要枚数切り出す
場合に,無駄な部分ができるだけ生じない最適な切断方
法を遺伝的アルゴリズムを用いて求める二次元平面切断
方法最適化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for cutting out a necessary number of small planes having different sizes from a plurality of two-dimensional planes by using a genetic algorithm. The present invention relates to a two-dimensional plane cutting method optimizing apparatus to be obtained.

【0002】[0002]

【従来の技術】複数の二次元平面(例えば,大きな原
板)が与えられていて,それらから種々の切り方パター
ンによって何種類かの小平面(例えば,棚板)を必要枚
数またはそれ以上切り出すときに,無駄面積の総和を最
小にするという問題がある。
2. Description of the Related Art When a plurality of two-dimensional planes (for example, a large original plate) are provided and a required number or more of small planes (for example, a shelf) are cut out from them by various cutting patterns. In addition, there is a problem that the total sum of the useless areas is minimized.

【0003】ガラス板や紙や布の裁断方法においても同
様に扱うことができ,このような二次元平面切断方法の
最適化問題について,従来は,線形計画法や制約充足方
法を用いて解かれていた。
[0003] The same can be applied to the method of cutting a glass plate, paper or cloth, and the optimization problem of such a two-dimensional plane cutting method is conventionally solved using a linear programming method or a constraint satisfaction method. I was

【0004】従来方法の参考文献としては,例えば以下
のものがある。 〔参考文献〕 (1)Costa, Une etude pratique de decoupes de pan
neaux de bois, R.A.I.R.O.Recherche operationnelle
/ Operations Research, 1984. (2)Dincbas et al., Solving a Cutting-Stock Prob
lem in Constraint Logic Programming, 5th Int.Conf.
Logic Programming, 1988. (3)丸山ほか, 制約違反の十分条件を用いた離散的制
約充足/最適化,人工知能,1992. しかし,これらの従来方法は厳密解を求めるため,切断
する原板の枚数が増えて問題の規模が大きくなると,解
を求めるための計算時間が指数関数的に増大して,実用
的な解法としては利用できないという不都合があった。
[0004] References to the conventional method include, for example, the following. [References] (1) Costa, Une etude pratique de decoupes de pan
neaux de bois, RAIRORecherche operationnelle
/ Operations Research, 1984. (2) Dincbas et al., Solving a Cutting-Stock Prob
lem in Constraint Logic Programming, 5th Int. Conf.
Logic Programming, 1988. (3) Maruyama et al., Discrete Constraint Satisfaction / Optimization Using Sufficient Conditions for Violation of Constraints, Artificial Intelligence, 1992. As the number of problems increases and the scale of the problem increases, the calculation time for finding a solution increases exponentially, and it cannot be used as a practical solution.

【0005】一方,二次元平面の切断方法の最適化問題
に対して用いられていないが,一般的な組み合わせ最適
化問題に対して,実用的な計算時間で近似的に解を求め
る方法の一つとして,遺伝的アルゴリズムがある。
[0005] On the other hand, although it is not used for the optimization problem of the cutting method of the two-dimensional plane, it is one of the methods for approximately solving a general combination optimization problem in a practical calculation time. One is a genetic algorithm.

【0006】遺伝的アルゴリズムとは,生物の進化過程
における自然淘汰や遺伝子の交叉,突然変異などのメカ
ニズムをまねて考案された,生物の進化をシミュレート
するための方法や,工学的に組み合わせ最適化問題を解
くための方法をいう。
A genetic algorithm is a method for simulating the evolution of living organisms, which is devised by imitating mechanisms such as natural selection, gene crossover, and mutation in the evolutionary process of living organisms, and an optimal combination by engineering. A method for solving the problem.

【0007】例えば,参考文献として以下のものがあ
る。 〔参考文献〕 (4)Goldberg,D.E., Genetic Algorithms in Search,
Optimization, and Machine Learning, Addison-Wesle
y Publishing Company,Inc., 1989. 一般的に遺伝的アルゴリズムでは,最適化問題の解の候
補を,文字列からなる染色体で表現する。最初に複数個
の染色体をランダムに生成し,それらの染色体に対して
目的関数の値に応じて,選択,交叉,突然変異の
操作を繰り返し行うことにより,解の候補の改善を図
り,最終的に最も良い解を得る。
For example, there are the following references. [References] (4) Goldberg, DE, Genetic Algorithms in Search,
Optimization, and Machine Learning, Addison-Wesle
y Publishing Company, Inc., 1989. In general, in genetic algorithms, candidates for the solution of an optimization problem are represented by chromosomes consisting of character strings. Initially, multiple chromosomes are generated randomly, and selection, crossover, and mutation operations are repeatedly performed on those chromosomes according to the value of the objective function, thereby improving the solution candidates and ultimately To get the best solution.

【0008】 選択では,各染色体が表す解の適応度
の値に応じて,染色体を取捨選択する。 交叉では,2つの染色体(親)から新しい染色体
(子)を生成する。
In the selection, chromosomes are selected according to the fitness value of the solution represented by each chromosome. In crossover, a new chromosome (child) is generated from two chromosomes (parent).

【0009】 突然変異では,染色体中にランダムに
変異を起こさせる。遺伝的アルゴリズムは,これらの操
作を所定の回数繰り返して最適な解を得る方法であり,
最適化問題の制約条件に対して柔軟に対応できる特徴が
ある。
In the mutation, a mutation is randomly generated in a chromosome. Genetic algorithm is a method to obtain the optimal solution by repeating these operations a predetermined number of times.
There is a feature that can flexibly cope with the constraints of the optimization problem.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は,この遺伝的
アルゴリズムを利用して,所定の二次元平面から複数の
種類の小平面を切り出すときに発生する無駄面積を最小
にすることにより,従来の問題点を解決するものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention utilizes the genetic algorithm to minimize the useless area generated when cutting out a plurality of types of small planes from a predetermined two-dimensional plane. Is to solve the problem.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】図1の本発明の原理説明
図である。図1において,1はCPUおよびメモリ等か
らなる処理装置,2は二次元平面切断情報取得部,3は
適応度関数設定部,4は最適化処理部,5は最適化結果
出力部を表す。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention shown in FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a processing device including a CPU and a memory, 2 denotes a two-dimensional plane cutting information acquisition unit, 3 denotes a fitness function setting unit, 4 denotes an optimization processing unit, and 5 denotes an optimization result output unit.

【0012】二次元平面切断情報取得部2は,図1では
図示を省略した他の入力手段等から,二次元平面のサイ
ズおよび枚数,切り出される各小平面のサイズおよび必
要枚数,切り方パターン,各切り方パターンにおける無
駄面積等の情報を取得する手段である。
The two-dimensional plane cutting information acquisition unit 2 receives the size and number of two-dimensional planes, the size and required number of small planes to be cut out, the required number of cutting patterns, This is a means for acquiring information such as a waste area in each cutting pattern.

【0013】適応度関数設定部3は,遺伝的アルゴリズ
ムに用いる適応度関数を設定する手段であり,特に最適
解を求める場合に,無駄面積の評価と棚板の不足の評価
のトレードオフを適応度関数に柔軟に反映させるため
に,適応度関数に対する重み係数を設定する機能を持
つ。
The fitness function setting unit 3 is a means for setting a fitness function to be used for the genetic algorithm. In particular, when finding an optimal solution, the fitness function setting unit 3 adapts a trade-off between the evaluation of a waste area and the evaluation of a shortage of a shelf board. It has a function to set weighting factors for the fitness function in order to flexibly reflect it on the fitness function.

【0014】最適化処理部4は,二次元平面切断情報取
得部2から得た二次元平面切断情報に基づき,遺伝的ア
ルゴリズムによって,所定枚数の二次元平面(原板)か
ら何種類かの小平面(棚板)を必要枚数切り出すとき
に,無駄面積が最小になるように切断方法を最適化処理
する手段である。
Based on the two-dimensional plane cutting information obtained from the two-dimensional plane cutting information acquiring unit 2, the optimization processing unit 4 uses a genetic algorithm to convert a predetermined number of two-dimensional planes (original plates) into several types of small planes. This is means for optimizing the cutting method so as to minimize the wasted area when cutting out the required number of (shelf boards).

【0015】このため,遺伝的アルゴリズムにおいて操
作対象となる染色体を,各二次元平面に対して用いる切
り方パターン番号の列,または,前記各切り方パターン
を用いて切断する二次元平面の枚数の列で表し,複数の
染色体をランダムに生成し(初期集団生成),所定の適
応度関数を用いて染色体の評価・選択を行い(選択),
2つの染色体から新たな染色体を生成し(交叉),染色
体中の遺伝子をランダムに変異させ(突然変異),これ
らの処理を所定の回数またはある程度満足できる解が得
られるまで繰り返す(世代判定)。
Therefore, a chromosome to be operated in the genetic algorithm is a sequence of cutting pattern numbers used for each two-dimensional plane or the number of two-dimensional planes to be cut using each cutting pattern. Expressed in columns, randomly generate multiple chromosomes (initial population generation), evaluate and select chromosomes using a predetermined fitness function (selection),
A new chromosome is generated from two chromosomes (crossover), the gene in the chromosome is randomly mutated (mutation), and these processes are repeated a predetermined number of times or until a satisfactory solution is obtained to some extent (generation determination).

【0016】適応度関数としては,無駄面積の総和と小
平面の不足枚数から,または,無駄面積の総和および小
平面の必要枚数と切り出した枚数との差から求められる
適応度関数等を用いる。
As the fitness function, a fitness function or the like obtained from the sum of the useless areas and the number of small planes or the difference between the total number of useless areas and the required number of small planes and the number of cutouts is used.

【0017】また,適応度関数設定部3により設定され
た異なる重み係数を与えられた適応度関数を用いて複数
の初期集団に対して遺伝的アルゴリズムを行い,それぞ
れの染色体集団から最適解または準最適解を得る。さら
に,所定の世代で,異なる染色体集団間で染色体を交換
しながら遺伝的アルゴリズムを繰り返し,最終的に複数
個の染色体集団の中から最適解または最適解に近い解を
得るようにしてもよい。
Further, a genetic algorithm is performed on a plurality of initial populations using the fitness functions given different weighting factors set by the fitness function setting unit 3, and an optimal solution or a quasi- Obtain the optimal solution. Further, in a predetermined generation, the genetic algorithm may be repeated while exchanging chromosomes between different chromosome populations, and finally an optimal solution or a solution close to the optimal solution may be obtained from a plurality of chromosome populations.

【0018】最適化結果出力部5は,最適化処理部4に
より得た最適解または準最適解の染色体が表す切り方パ
ターンの情報をもとに,各二次元平面(原板)から小平
面(棚板)を切り出す最適な切り方パターンを決定し,
出力する。
An optimization result output unit 5 converts a two-dimensional plane (original plate) to a small plane (original plate) based on information of a cutting pattern represented by a chromosome of an optimal solution or a suboptimal solution obtained by the optimization processing unit 4. Determine the optimal cutting pattern for cutting out the shelf
Output.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下,本発明の実施の一形態を説
明する。n枚の大きな板(原板)から,6種類の棚板
(棚板B1〜棚板B6)を切り出す場合の切断方法の最
適解を求めることとする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below. An optimal solution of a cutting method for cutting out six types of shelf boards (shelf boards B1 to B6) from n large boards (original boards) is to be obtained.

【0020】図2〜図4は,二次元平面切断情報の例を
示す図であり,このうち,図2は原板および切り出す棚
板のサイズの例,図3は棚板の必要枚数の例,図4は切
り方パターンにより切り出される棚板の枚数と無駄面積
との関係を示す。
FIGS. 2 to 4 are diagrams showing examples of two-dimensional plane cutting information. FIG. 2 shows an example of the size of an original plate and a shelf to be cut out, FIG. 3 shows an example of the required number of shelves, FIG. 4 shows the relationship between the number of shelves cut out according to the cutting pattern and the waste area.

【0021】原板の枚数がn枚の場合,図3に示すよう
に,棚板B1〜棚板B6の必要枚数は,それぞれn枚,
4n枚,n枚,4n枚,8n枚,3n枚であるが,各棚
板は必要枚数より多く切り出してもよいものとする。こ
れは,無駄面積を少なくすることに有効である。
When the number of original plates is n, as shown in FIG. 3, the required number of shelves B1 to B6 is n, respectively.
There are 4n sheets, n sheets, 4n sheets, 8n sheets, and 3n sheets, but each shelf board may be cut out more than the required number. This is effective in reducing the wasted area.

【0022】あらかじめ各切り方パターンに対する棚の
枚数と無駄面積は,例えば図4に示すように求まってい
るものとする。この例では,原板に対する棚板B1〜棚
板B6の切り方パターンが92通り考えられている。他
にも種々の切り方パターンが考えられるが,無駄面積が
大きくなるので,これ以外の切り方パターンは用いない
こととしている。
It is assumed that the number of shelves and the useless area for each cutting pattern are determined in advance, for example, as shown in FIG. In this example, 92 patterns of how to cut the shelves B1 to B6 with respect to the original plate are considered. Various other cutting patterns are conceivable. However, since the useless area becomes large, other cutting patterns are not used.

【0023】切り方パターン#1の切断方法によれば,
1220×2500のサイズの原板から,棚板B2(4
20×300)が6枚,棚板B4(300×600)が
2枚,棚板B5(300×205)が15枚,棚板B6
(205×800)が6枚切り出され,無駄面積は27
500となる。他の切り方パターンについても,同様に
それぞれ採取可能な棚板の枚数と無駄面積とが定められ
ている。
According to the cutting method of cutting pattern # 1,
From a master plate of size 1220 × 2500, shelf plate B2 (4
20 × 300), 2 shelves B4 (300 × 600), 15 shelves B5 (300 × 205), 15 shelves B6
(205 × 800) are cut out into 6 pieces, and the waste area is 27
500. For the other cutting patterns, the number of shelves that can be collected and the dead area are similarly determined.

【0024】図5は,切り方パターンに基づく原板上の
棚板の配置例として,図4の切り方パターン#1の場合
の例を示している。図5の矩形内に示す数字は棚板の番
号を表し,斜線部分は無駄な領域(無駄面積)を表す。
FIG. 5 shows an example of the arrangement of shelves on the original plate based on the cutting pattern in the case of the cutting pattern # 1 in FIG. The numbers shown in the rectangles in FIG. 5 represent the numbers of the shelf boards, and the hatched portions represent wasteful areas (wasteful areas).

【0025】〔第1の実施の形態〕遺伝的アルゴリズム
を用いて,n枚の原板から棚板B1〜棚板B6を切り出
すときの無駄面積を最小にする切り方の組み合わせを求
めるために,染色体を各原板に対する切り方パターンの
番号の一次元の列として定義する。したがって,染色体
の長さは,原板の枚数に等しい。
[First Embodiment] In order to determine a combination of cutting methods for minimizing a waste area when cutting out the shelves B1 to B6 from n original plates by using a genetic algorithm, a chromosome is used. Is defined as a one-dimensional sequence of cutting pattern numbers for each original plate. Therefore, the length of the chromosome is equal to the number of original plates.

【0026】図6は,染色体表現を説明する図である。
図6のP1 ,P2 ,…,Pn は原板に対する切り方パタ
ーン番号を示す。遺伝的アルゴリズムで用いる適応度関
数は,染色体での各切り方パターンPi(i=1〜n)
から求められる無駄面積と不足棚板枚数の重み係数付き
総和を,ある定数から引いた値と定義する。
FIG. 6 is a diagram for explaining chromosome expression.
P 1, P 2 in FIG. 6, ..., P n denotes the cut side pattern number for the original plate. The fitness functions used in the genetic algorithm, the cut how chromosomal pattern P i (i = 1~n)
Is defined as a value obtained by subtracting a weighted sum of the waste area and the number of insufficient shelves obtained from the constant from a certain constant.

【0027】[適応度関数の例] 適応度関数=C0 −{Σi 無駄面積(Pi )+C×Σj
不足棚枚数(j)} ここで,Σi はi=1からnまでの総和,Σj はj=1
から6(棚の種類)までの総和を表す。C0 は,適応度
関数を正の値にするための定数である。無駄面積
(Pi )は,i番目の原板での無駄面積である。Cは,
無駄面積の評価と棚板の不足の評価がバランスを持って
適応度関数に反映されるように,前もって設定される適
応度関数の重み係数である。不足棚枚数(j)は,図3
に示す予め定められた棚板の必要枚数から,1番目から
n番目の原板から得られるj番目の棚板の総枚数を引い
た値である。ただし,不足棚枚数(j)が負数の場合に
は,0として計算する。
[Example of fitness function] Fitness function = C 0 − {Σ i Waste area (P i ) + C × Σ j
Insufficient number of shelves (j)} where Σ i is the sum of i = 1 to n, Σ j is j = 1
To 6 (type of shelf). C 0 is a constant for setting the fitness function to a positive value. The useless area (P i ) is the useless area on the i-th original plate. C is
The weighting coefficient of the fitness function is set in advance so that the evaluation of the wasted area and the evaluation of the shortage of the shelf board are reflected in the fitness function with balance. The number of insufficient shelves (j) is shown in FIG.
Is the value obtained by subtracting the total number of j-th shelves obtained from the first to n-th original plates from the predetermined required number of shelves. However, when the number of insufficient shelves (j) is a negative number, the calculation is performed as 0.

【0028】なお,無駄面積と不足棚板枚数の重み係数
付き総和の逆数を適応度関数としても,同様の結果が得
られる。染色体の初期集団としては,図6に示す染色体
表現をもとに,染色体の値を乱数を用いて生成する。値
は1〜92の間の数値である。集団として染色体は複数
個用意する。
Similar results can be obtained by using the reciprocal of the weighted coefficient sum of the useless area and the number of insufficient shelves as the fitness function. As the initial group of chromosomes, chromosome values are generated using random numbers based on the chromosome expressions shown in FIG. The value is a numerical value between 1 and 92. A plurality of chromosomes are prepared as a group.

【0029】選択は,通常のルーレット選択やランク選
択等を用いる。各染色体の適応度関数の値を用いて,次
の世代の染色体を選択する。交叉と変異方法は,通常の
1点交叉,多点交叉,一様交叉等の交叉方法を用いるこ
とができる。突然変異も乱数を発生させて行うことがで
きる。
For the selection, ordinary roulette selection or rank selection is used. The next generation chromosome is selected using the value of the fitness function of each chromosome. As the crossover and mutation method, a normal crossover method such as one-point crossover, multipoint crossover, and uniform crossover can be used. Mutation can also be performed by generating random numbers.

【0030】図7は,大きな板の原板が4枚の場合の具
体的な染色体の一例を示す。この例では,最初にこのよ
うな染色体を12個ランダムに発生させて,染色体の初
期集団としている。
FIG. 7 shows an example of a specific chromosome when there are four large original plates. In this example, first, 12 such chromosomes are randomly generated at first, and used as an initial population of chromosomes.

【0031】この図7に示す染色体によれば,1番目の
原板は#2の切り方パターンによる切断が行われること
になっており,図4に示す切り方パターンによる棚板の
枚数と無駄面積の関係の情報から,切り方パターン#2
では,棚板B1を6枚,棚板B3を4枚,棚板B6を4
枚取ることがわかる。この切り方パターン#2の場合の
無駄面積は33600である。切り方パターン#76,
切り方パターン#5,切り方パターン#14についても
各棚板の枚数と無駄面積が,同様に求められる。これら
の値から,上記適応度関数の値を算出し,その適応度関
数の値に基づいて選択を行う。
According to the chromosome shown in FIG. 7, the first original plate is to be cut by the cutting pattern # 2, and the number of shelves and the dead area by the cutting pattern shown in FIG. From the information on the relationship, cut pattern # 2
Then, six shelves B1, four shelves B3, and four shelves B6
You can see that you take one. The useless area in the case of this cutting pattern # 2 is 33,600. Cutting pattern # 76,
With respect to the cutting pattern # 5 and the cutting pattern # 14, the number of sheets on each shelf and the waste area are similarly obtained. From these values, the value of the fitness function is calculated, and selection is performed based on the value of the fitness function.

【0032】次に交叉を説明する。図8(a)に示すよ
うに,親となる2つの染色体A,染色体Bについて,交
叉点を決めるための乱数を発生させ,この親(染色体
A,染色体B)から例えば2列目と3列目の境で1点交
叉を行う。図8(b)は,交叉により生成された子供の
染色体A’,染色体B’を示す。多点交叉やマスクを用
いて交叉する一様交叉の手法を用いてもよい。
Next, the crossover will be described. As shown in FIG. 8 (a), a random number for determining an intersection is generated for two parent chromosomes A and B, and, for example, the second and third rows from the parent (chromosome A and chromosome B) are generated. Perform a one-point crossover at the eye boundary. FIG. 8B shows the chromosomes A ′ and B ′ of the child generated by the crossover. A technique of uniform crossover using a multipoint crossover or a mask may be used.

【0033】突然変異としては,乱数発生により選択さ
れた原板の切り方パターン番号を,1〜92の乱数発生
により変化させる。このように選択,交叉,変異の操作
を繰り返す。
As the mutation, the cutting pattern number of the original plate selected by the generation of random numbers is changed by the generation of random numbers 1 to 92. The selection, crossover, and mutation operations are repeated in this manner.

【0034】図9は,12世代での最良染色体の例を示
す図である。ここで,各棚板の必要枚数は,図3におい
てn=4(原板の枚数)としているので,棚板B1が4
枚,棚板B2が16枚,棚板B3が4枚,棚板B4が1
6枚,棚板B5が32枚,棚板B6が12枚であり,こ
の解に対応する各棚数の枚数は,図4の情報から,棚板
B1が6枚,棚板B2が16枚,棚板B3が4枚,棚板
B4が16枚,棚板B5が34枚,棚板B6が16枚
で,無駄面積は228600であることがわかる。原板
に対する無駄面積のパーセンテージは1.87%であ
る。この場合,最適値が得られた。なお,本実施の形態
では,原板の枚数nが15以上になると,従来の方法に
比べて計算時間が少なくて済むことが実証された。
FIG. 9 is a diagram showing an example of the best chromosome in 12 generations. Here, the required number of shelves is n = 4 (the number of original plates) in FIG.
Sheets, 16 shelves B2, 4 shelves B3, 1 shelves B4
The number of shelves corresponding to this solution is 6, six shelves B1 and sixteen shelves B2 from the information in FIG. It can be seen that four shelves B3, sixteen shelves B4, thirty-four shelves B5 and sixteen shelves B6 have a waste area of 228,600. The percentage of the waste area with respect to the original plate is 1.87%. In this case, the optimal value was obtained. In the present embodiment, it has been demonstrated that when the number n of the original plates is 15 or more, the calculation time is shorter than in the conventional method.

【0035】〔第2の実施の形態〕ところで,原板の枚
数nをいろいろと変えた場合,与えられた切断問題に依
存して,上記適応度関数の重み係数Cの値が比較的小さ
いときには,適応度値としては,たいてい無駄面積の値
が大きな影響を持つので,棚板の必要枚数を満足させる
染色体が生き残らない場合がある。逆に,重み係数Cの
値が比較的大きいときには,無駄面積を小さくする染色
体が生き残らない場合がある。
[Second Embodiment] By the way, when the number n of the original plates is variously changed, depending on a given cutting problem, when the value of the weighting coefficient C of the fitness function is relatively small, As the fitness value, the value of the wasted area usually has a large effect, so that chromosomes satisfying the required number of shelves may not survive. Conversely, when the value of the weight coefficient C is relatively large, the chromosome that reduces the waste area may not survive.

【0036】このような不都合を回避する方法として,
染色体集団を複数個用意し,それぞれに異なる値の重み
係数Cを持つ適応度関数を割り当てる方法を用いる。そ
れぞれの染色体集団で,異なる値の重み係数Cを持つ適
応度関数を用いて遺伝子操作を所定の回数繰り返した
後,各染色体集団の中で最良の解を持つもの同士を比較
し,その中で最良のものを最終的な解とする。これによ
って,結果的に適当な重み係数を自動選択することが可
能になる。
As a method of avoiding such inconvenience,
A method is used in which a plurality of chromosome groups are prepared and a fitness function having a different value of weight coefficient C is assigned to each of them. For each chromosome group, the genetic operation is repeated a predetermined number of times using a fitness function having a different value of the weighting coefficient C, and then the chromosome groups having the best solution are compared. The best one is the final solution. As a result, it becomes possible to automatically select an appropriate weight coefficient.

【0037】さらに,適当な世代ごとに,異なる染色体
集団間で染色体の交換を行うようにすることによって,
より効果的な自然淘汰を実現することもできる。異なる
値の重み係数Cを持つ適応度関数を用いた染色体集団間
で,ときどき染色体の交換を行うことにより,いろいろ
な値の重み係数Cに対して最もよい染色体が得られるこ
とになる。
Further, by performing chromosome exchange between different chromosome populations at appropriate generations,
More effective natural selection can be achieved. By occasionally exchanging chromosomes between chromosome groups using fitness functions having different weighting coefficients C, the best chromosomes can be obtained for various weighting coefficients C.

【0038】例えば,5個の部分集団を用意し,各部分
集団には10個の染色体を含むものとする。k番目の部
分集団の適応度関数の重み係数を,1/10k-1 ,k=
1,2,…,5とする。20世代ごとに,k番目の部分
集団の最低の適応度値の染色体をk−1番目の最高の適
応度値の染色体と入れ替えて世代を交代させる。
For example, it is assumed that five subpopulations are prepared, and each subpopulation contains 10 chromosomes. The weight coefficient of the fitness function of the k-th subgroup is 1/10 k−1 , k =
1, 2, ..., 5. Every 20 generations, the chromosomes with the lowest fitness value of the k-th subpopulation are replaced with chromosomes with the (k-1) -th highest fitness value, and the generations are changed.

【0039】以上は一例であり,集団の個数,重み係数
の与え方や,染色体を交換する世代をいつにするかなど
は,ここで述べた方法に限らないことは言うまでもな
い。 〔第3の実施の形態〕次に,染色体表現の別の方法とし
て,各切り方パターンを用いる原板の枚数を遺伝子とす
る方法を説明する。
The above is an example, and it goes without saying that the number of populations, how to assign weighting factors, and when to change generations of chromosomes are not limited to the methods described here. [Third Embodiment] Next, as another method of chromosome expression, a method of using the number of original plates using each cutting pattern as a gene will be described.

【0040】図10は,染色体表現の例を示す図であ
る。図10において,切り方パターンごとの原板の枚数
の値di を染色体の列とする。図4に示す切り方パター
ンの例では,m=92である。Σdi (i=1〜m)
は,原板の総枚数nに等しい。遺伝子操作の処理につい
ては,前述した例と同様であるので詳しい説明を省略す
る。また,前述した複数個の集団を用いる方法,および
集団間での染色体の交換を行う方法を用いることもでき
る。
FIG. 10 is a diagram showing an example of chromosome expression. In FIG. 10, the value d i of the number of original plates for each cutting pattern is defined as a column of chromosomes. In the example of the cutting pattern shown in FIG. 4, m = 92. Σd i (i = 1 to m)
Is equal to the total number n of the original plates. The processing of the genetic manipulation is the same as that in the above-described example, and thus the detailed description is omitted. Further, the above-described method using a plurality of populations and the method of exchanging chromosomes between the populations can also be used.

【0041】〔第4の実施の形態〕以上説明した例で用
いた適応度関数は,必要以上の棚板を切り取ってもよい
という条件の場合のものであったが,必要枚数だけを切
り取り,必要枚数より多く切り取ってはいけないという
ような条件の場合には,適応度関数を例えば次のように
する。
[Fourth Embodiment] The fitness function used in the above-described example is a condition under the condition that an unnecessarily large number of shelves may be cut out. In the case where the number of sheets must not be cut out more than the required number, the fitness function is set as follows, for example.

【0042】[他の適応度関数の例] 適応度関数=C0 −{Σi 無駄面積(Pi )+C×Σj
[棚枚数(j)−必要枚数(j)]2 } ここで,Σi ,Σj ,Pi ,C0 およびCは,前述の例
と同様である。この適応度関数によれば,無駄面積が小
さく,また切り出される総棚枚数ができるだけ要求され
た枚数に近いほど,適応度が大きくなる。
[Example of Another Fitness Function] Fitness function = C 0 − {Σ i Wasted area (P i ) + C × Σ j
[Shelf number (j) - required number (j)] 2} Here, Σ i, Σ j, P i, C 0 and C are the same as the previous example. According to this fitness function, the smaller the waste area and the closer the total number of shelves cut out to the requested number as much as possible, the greater the fitness.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
遺伝的アルゴリズムを効果的に利用することにより,特
に大きな原板の枚数が多い場合に,従来の方法より少な
い計算時間で最適解または最適解に近い解を求めること
ができる。
As described above, according to the present invention,
By effectively using the genetic algorithm, an optimal solution or a solution close to the optimal solution can be obtained with less calculation time than the conventional method, especially when the number of large original plates is large.

【0044】さらに,異なる重み係数の適応度関数を持
つ複数の染色体集団を利用することにより,重み付き総
和のための重み係数の選択が容易になる。
Further, by using a plurality of chromosome groups having different weighting factor fitness functions, selection of a weighting factor for a weighted sum is facilitated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の原理説明図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【図2】原板および棚板のサイズの例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of sizes of an original plate and a shelf plate.

【図3】本実施の形態における棚板の必要枚数を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing the required number of shelves in the present embodiment.

【図4】切り方パターンによる棚板の枚数と無駄面積と
の関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between the number of shelves and a waste area according to a cutting pattern.

【図5】切り方パターンに基づく原板上の棚板の配置例
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of an arrangement of shelves on an original plate based on a cutting pattern.

【図6】染色体表現の例を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of chromosome expression.

【図7】染色体の例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of a chromosome.

【図8】交叉の例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of crossover.

【図9】最良染色体の例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of the best chromosome.

【図10】染色体表現の例を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of chromosome expression.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 処理装置(CPU/メモリ) 2 二次元平面切断情報取得部 3 適応度関数設定部 4 最適化処理部 5 最適化結果出力部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing apparatus (CPU / memory) 2 Two-dimensional plane cutting information acquisition part 3 Fitness function setting part 4 Optimization processing part 5 Optimization result output part

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の二次元平面から異なる種類の小平
面を所定枚数切り出す場合に,最適な切断方法を遺伝的
アルゴリズムを用いて求める二次元平面切断方法最適化
装置であって,切り出される各小平面のサイズ,必要枚
数,所定の二次元平面における切り方パターン,および
各切り方パターンにおける無駄面積の情報を含む二次元
平面切断情報を取得する二次元平面切断情報取得部と,
前記各二次元平面に対して用いる切り方パターン番号の
列を染色体とし,無駄面積の総和と小平面の不足枚数か
ら求められる適応度関数を用いて,遺伝的アルゴリズム
を実行することにより,最適解または最適解に近い解を
得る最適化処理部とを備えることを特徴とする二次元平
面切断方法最適化装置。
1. A two-dimensional plane cutting method optimizing apparatus which obtains an optimal cutting method by using a genetic algorithm when a predetermined number of different types of small planes are cut out from a plurality of two-dimensional planes. A two-dimensional plane cutting information acquisition unit for acquiring two-dimensional plane cutting information including information on the size of the small plane, the required number of pieces, a cutting pattern in a predetermined two-dimensional plane, and a waste area in each cutting pattern;
A sequence of cutting pattern numbers used for each of the two-dimensional planes is defined as a chromosome, and a genetic algorithm is executed by using a fitness function obtained from the sum of the dead areas and the number of deficient small planes. Alternatively, there is provided a two-dimensional plane cutting method optimizing apparatus, comprising: an optimizing processing unit for obtaining a solution close to the optimum solution.
【請求項2】 複数の二次元平面から異なる種類の小平
面を所定枚数切り出す場合に,最適な切断方法を遺伝的
アルゴリズムを用いて求める二次元平面切断方法最適化
装置であって,切り出される各小平面のサイズ,必要枚
数,所定の二次元平面における切り方パターン,および
各切り方パターンにおける無駄面積の情報を含む二次元
平面切断情報を取得する二次元平面切断情報取得部と,
前記各切り方パターンを用いる二次元平面の枚数の列を
染色体とし,無駄面積の総和と小平面の不足枚数から求
められる適応度関数を用いて,遺伝的アルゴリズムを実
行することにより,最適解または最適解に近い解を得る
最適化処理部とを備えることを特徴とする二次元平面切
断方法最適化装置。
2. A two-dimensional plane cutting method optimizing apparatus for obtaining an optimal cutting method by using a genetic algorithm when a predetermined number of different types of small planes are cut out from a plurality of two-dimensional planes. A two-dimensional plane cutting information acquisition unit for acquiring two-dimensional plane cutting information including information on the size of the small plane, the required number of pieces, a cutting pattern in a predetermined two-dimensional plane, and a waste area in each cutting pattern
A sequence of the number of two-dimensional planes using each of the cutting patterns is used as a chromosome, and a genetic algorithm is executed using a fitness function obtained from the sum of the dead area and the shortage of the small planes to obtain an optimal solution or An apparatus for optimizing a two-dimensional plane cutting method, comprising: an optimization processing unit that obtains a solution close to an optimal solution.
【請求項3】 複数の二次元平面から異なる種類の小平
面を所定枚数切り出す場合に,最適な切断方法を遺伝的
アルゴリズムを用いて求める二次元平面切断方法最適化
装置であって,切り出される各小平面のサイズ,必要枚
数,所定の二次元平面における切り方パターン,および
各切り方パターンにおける無駄面積の情報を含む二次元
平面切断情報を取得する二次元平面切断情報取得部と,
前記各二次元平面に対して用いる切り方パターン番号の
列を染色体とし,無駄面積の総和,および小平面の必要
枚数と切り出した枚数との差から求められる適応度関数
を用いて,遺伝的アルゴリズムを実行することにより,
最適解または最適解に近い解を得る最適化処理部とを備
えることを特徴とする二次元平面切断方法最適化装置。
3. A two-dimensional plane cutting method optimizing apparatus for obtaining an optimum cutting method by using a genetic algorithm when a predetermined number of different small planes are cut out from a plurality of two-dimensional planes. A two-dimensional plane cutting information acquisition unit for acquiring two-dimensional plane cutting information including information on the size of the small plane, the required number of pieces, a cutting pattern in a predetermined two-dimensional plane, and a waste area in each cutting pattern;
The sequence of the pattern number to be used for each of the two-dimensional planes is defined as a chromosome, and the genetic algorithm is used by using the sum of the dead area and the fitness function obtained from the difference between the required number of the small planes and the number of the cut out planes. By executing
An optimization processing unit for obtaining an optimal solution or a solution close to the optimal solution.
【請求項4】 請求項1,請求項2または請求項3記載
の二次元平面切断方法最適化装置において,重み係数が
異なる複数の適応度関数を設定する適応度関数設定部を
備え,前記最適化処理部は,前記重み係数が異なる適応
度関数に対応した複数個の染色体集団を生成し,これら
の複数個の染色体集団に対してそれぞれ異なる重み係数
を持つ適応度関数を用いて遺伝的アルゴリズムを実行
し,複数個の染色体集団の中から最適解または最適解に
近い解を得るようにしたことを特徴とする二次元平面切
断方法最適化装置。
4. The two-dimensional plane cutting method optimizing apparatus according to claim 1, further comprising: a fitness function setting unit configured to set a plurality of fitness functions having different weight coefficients. And generating a plurality of chromosome populations corresponding to the fitness functions having the different weighting factors, and using the fitness functions having different weighting factors for the plurality of chromosome populations. A two-dimensional plane cutting method optimizing apparatus, wherein the optimal solution or a solution close to the optimal solution is obtained from a plurality of chromosome populations.
【請求項5】 請求項1,請求項2または請求項3記載
の二次元平面切断方法最適化装置において,重み係数が
異なる複数の適応度関数を設定する適応度関数設定部を
備え,前記最適化処理部は,前記重み係数が異なる適応
度関数に対応した複数個の染色体集団を生成し,これら
の複数個の染色体集団に対してそれぞれ異なる重み係数
を持つ適応度関数を用いて遺伝的アルゴリズムを実行
し,所定の世代で異なる染色体集団間で染色体を交換し
ながら遺伝的アルゴリズムを繰り返し,最終的に複数個
の染色体集団の中から最適解または最適解に近い解を得
るようにしたことを特徴とする二次元平面切断方法最適
化装置。
5. The two-dimensional plane cutting method optimizing apparatus according to claim 1, further comprising a fitness function setting unit configured to set a plurality of fitness functions having different weighting coefficients. And generating a plurality of chromosome populations corresponding to the fitness functions having the different weighting factors, and using the fitness functions having different weighting factors for the plurality of chromosome populations. That the genetic algorithm is repeated while exchanging chromosomes between different chromosome populations in a given generation to finally obtain an optimal solution or a solution close to the optimal solution from a plurality of chromosome populations. Characteristic two-dimensional plane cutting method optimization device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001024421A (en) * 1999-07-02 2001-01-26 Mitsubishi Electric Corp Element thinning method of array antenna and storage medium recording element thinning program of array antenna
CN111159887A (en) * 2019-12-27 2020-05-15 天津博迈科海洋工程有限公司 Optimized nesting method for modular structural section

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001024421A (en) * 1999-07-02 2001-01-26 Mitsubishi Electric Corp Element thinning method of array antenna and storage medium recording element thinning program of array antenna
CN111159887A (en) * 2019-12-27 2020-05-15 天津博迈科海洋工程有限公司 Optimized nesting method for modular structural section
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