Embed Size (px)
Citation preview
«Оптимизация раскроя рулонного металлопроката на слиттере»
Доклад
Кто?
В. Н. Балабанов, аспирант
Откуда? ДонНТУ, кафедра АСУ
Ю. А. Скобцов, д. т. н., профессор
Рулонные материалы
• металл• бумага• ткани• пленки• пластик
Рулонный металлопрокат
• Масса рулоновот 5 до 30 тонн
• Различные виды покрытия
• Ширина полосыдо 2 метров
• Толщина полосы от 0,2 до 10 мм
Продольные полосы используются:
• в прокатном производстве (электросварные трубы, профиль)
• в штамповочном производстве (заготовки)• в деревообрабатывающей промышленности
(упаковочный материал, лента)• в строительстве (кровельный материал)• в производстве кабельной продукции
(защитный материал для бронирования)
Технология раскроя на слиттерах
Схема слиттерной линии:
1 — разматыватель; 2 — правильная машина; 3 — дисковые ножницы;4 — петлеобразователь; 5 — натяжное устройство; 6 —наматыватель
Устройство дисковых ножниц
Валы ножниц последовательно набирают из разделительных втулок и режущих дисков в соответствие с раскройной картой
Параметры слиттерных линий:• максимальная масса раскраиваемого
рулона• ширина и толщина раскраиваемой ленты• минимальная ширина получаемого
штрипса (узкой стальной полосы)• скорость подачи ленты• суммарная мощность реза• наличие узла поперечной резки
Производители слиттерных линий:
Украина: «Финпрофиль» (Печенеги, Харьковская обл.), завод «Эверкон» (Чугуев, Харьковская обл.), инжиниринговая группа «Стан-Групп» (Киев)
Россия: НИИ МИТОМ (Ульяновск), «Феррум-Строй» (Калининград), «Аркада-Инжиниринг» (Смоленск), «ТПК Расенич» (Москва), «НЗПО» (Новолипецк), «Ремпрессмаш» (Москва)
Беларусь: «АМТинжиниринг»
Решение раскройной задачи
1. Классифицировать задачу2. Изучить имеющийся опыт3. Выбрать метод решения4. Разработать систему5. Внедрить в производство
Задачи рационального раскроя
• Изучением таких задач занимается дисциплина исследования операций (Operational Research)
• Родственные задачи: задачи рациональной упаковки, задача о ранце и т.д.
• Являются NP-сложными задачами комбинаторной оптимизации
История вопроса (1)
1. Работа Л.В. Канторовича «Математические методы в организации и планировании производства» (1939).
«Задача формирования такого плана раскроя, который в серийном производстве дал бы минимальный расход материала в среднем на один комплект заготовок.»
История вопроса (2)
2. Gilmore & Gomory в работах:
• A linear programming approach to cutting-stock problem (1961)
• A linear programming approach to cutting-stock problem. Part II (1963)
• Multistage cutting stock problems of two and more dimensions (1965)
История вопроса (3)
3. Типология Dychhoff:A typology of cutting and packing problems (1990)
4. Улучшенная типология Wäscher:An improved typology of cutting and packing problems (2007)
Классификация изучаемой задачи
Сравним с одно- и двухмерными задачами раскроя, проанализировав раскройные карты для каждого из рассматриваемых случаев:
B1
L1
B3
L3
B2
L2
Классическая 1-мерная задача
L1
B 1
Минимизируется расход по длине L1, ширина B1 не учитывается
Продольный раскрой на полосы
Минимизируется расход по ширине B2, но длину L2 также надо учитывать
L2
B 2
Классическая 2-мерная задача
L3
B 3
Минимизируется как расход по длине L3, так и ширине B3
Сравним сложности задач
не учитывается
опт
имиз
ация
оптимизация
опт
имиз
ация
оптимизация
учет
1-мерная 2-мернаяпромежуточная
1,5-мерная раскройная задача• промежуточная по сложности между одно-
и двухмерными задачами рационального раскроя
• понятие ввел Haessler в работе:A procedure for solving the 1.5-dimensional coil slitting problem (1978)
• получило распространение• в типологиях отдельно не рассматривается
Методы решения задачи
• эвристические (линейное программирование, последовательные эвристические процедуры, гибридные методы)
• метаэвристические (поиск с запретами, имитация отжига, GRASP, методы эволюционных вычислений, метод муравьиных колоний, PSO)
• алгоритмические (линейные и степенные преобразования, переборные методы)
Далее предполагается:• программная реализация двух метаэвристик• последующее сравнении эффективности• модификация для учета технологических
особенностей 1,5-мерного раскроя• тестирование и внедрение системы на Донецком
металлургическом заводе в цехе тонкостенных труб и металлической мебели (ЦТТММ) для оптимизации продольного раскроя рулонного металлопроката при производстве прямошовных электросварных труб и профиля
