在工业领域中的许多实际问题,例如铺设瓷砖,板材的切割、服装的剪裁下 料、集成电路的设计等,都可以形式化为一个切割问题:给定一块板材,如何从 板上切割出所需形状的小板材(或零件) ,使得板材浪费最小或者给定一块地板, 如何铺设瓷砖,使得地板填充率最高。实际应用领域中不少零件是用板材拼接成 的,这些不同的板材是事先从标准的板材上切割而成的,不同的切割方案直接影 响到废料的多少,进而影响到原材料的利用率与厂家的效益。因此如何设计切割 填充等方案,使得材料浪费最小,是实际应用领域急需解决的问题。传统的解决 方案是凭经验,手工操作,即浪费人力、物力,又满足不了企业信息化的需求。
切割系统为这个问题给出了一种快速而又有效的自动解决方案。该软件可以 根据实际应用领域的需要,根据问题不同的约束和目标,设计出相应问题的尽可 能优的解决方案。具体地说,它可以解决如下几类问题:
1)给定板材的长宽 L,W,要切割长度和宽度分别为共 n 块板材,如何切割使 得板材利用率最高。
2)问题 1) 中,给定板材的长度不限制,其他条件同, 问如何切割,使得使 用板材的长度 h 最小。
3)上述问题,还可以对要切割板材的方向进行限制,例如切割的小板材的长 度方向与大板材的长度方向一致,又如何切割?
4)给定一块板材, 问如何切割给定不同大小的圆形零件?
对于上述各种问题,我们均设计了不同的优化算法,以方便用户根据实际问 题的需要进行选择。大量实际测试数据的计算结果表明,切割系统的板材利用率 几乎可以达到99%以上,比目前市场上的切割软件的板材利用率,提高了 5%以 上。这就意味着同样一块板材,一批小板材,使用切割系统可以切出更多的板材, 从而为企业节约更多的原材料以及成本。
该系统属于创新技术产品,适用于板材的切割、服装的剪裁下料、集成电路 的设计等。本系统投资成本不高,但是可以产生巨大的经济效益。而且本项目组 目前正在研究开发从板材上切割任意形状的物体的算法。最新研究成果可以随时 改进切割系统。