装填布局与斩断切割布局理论及方法的研究

摘要

本文较为系统地研究了二维装填布局和切割布局、三维装填布局的一些理论与方法。本研究取得了如下创新成果： ⑴在二维装填布局方面，提出了基于6块结构的长方形装填布局启发性算法，采用了Herz标准装填(切割)点，具有隐含枚举机制。提出了利用较习惯装填方法提高效率及理论上界(连续上界)评价方法，本文提出了较为严格的连续上界。通过计算，绝大部分优化结果接近理论上届。提出了圆的蛇形布局结构(snake array)启发性算法，提出了稳定性判据，推导的三圆关系公式是余量调整及判定稳定性依据公式。 ⑵在二维斩断切割布局方面，提出了基于4块结构的斩断切割启发性算法，并提供了切割次数及利用率上界公式。提出了基于条块结构二维斩断切割布局方案和启发性规则，建立了数学模型，此种方法兼容了条状切割布局方法，又保持3级切割的简单性，同时增加了寻优的选择性。通过计算表明上述两种方法的有效性。 ⑶对于Up Side up箱型的定向装填布局(2+1维布局)，提出了基于集装箱及基于子集装箱按比例装填布局启发性算法，并进行了计算。考虑远洋运输及全球气候变化，进行了纸箱堆码强度实验，重点考虑温度、湿度、尺寸对堆码强度的影响规律。将堆码强度作为约束引入到Up Side Up箱型的装填布局，提出了Up Side Up纸箱装填布局承载能力准则。 ⑷对于任意摆放箱型三维装填布局静态方法，提出了一种平面优化附加垂直方向摆层优化的方法-“平垂法”，具有装填结构简单的特点。提出了多种任意摆放箱型按比例装填的平垂法。提出的改进习惯装填方法采纳了习惯装填方法中实体部分又充分考虑了边缘剩余空间的利用。 ⑸对于任意摆放箱型三维装填布局动态方法，提出了基于Best—First规则和树搜索的全位法一步法及两步法。提出一种动态和静态混合方法--全位法与平垂法的混合法。混合法是集平垂法和全位法优点于一身的更好优化方法。总体上看，优化装填方法相对于习惯装填方法平均提高装填能力为11.36％。