Введение к работе
-Актуальность работы. Переход машиностроительных предприятий и производств к функционированию в условиях рыночных отношений требует нового подхода к использованию производственных ресурсов. Раскройно-заготовительные работы закладывают основы рационального функционирования всего производственного процесса.
В условиях единичного и мелкосерийного многономенклатурного производства, доля которого в валовом национальном продукте резко возросла в последнее время, при раскрое длинномерных материалов большое значение имеет оптимизация процесса раскроя в целях уменьшения отходов, и как следствие, снижения себестоимости продукции.
Современный уровень развития вычислительной техники и технологии производства создают все необходимые предпосылки для эффективного решения проблемы раскроя материалов с помощью персональных компьютеров со стандартными операционными системами и соответствующим программным обеспечением. При этом особую актуальность приобретает задача автоматизации всех этапов производства - от поступления заказа и передачи его в производство - до непосредственного раскроя материала на станке, формирования необходимых комплектов заготовок и получения всей технической и технологической документации.
Таким образом, на современном этапе возникла важная научная и практическая проблема разработки эффективного алгоритма оптимизации раскроя длинномерных материалов и создания на его основе автоматизированной системы управления раскройно-заготовительным производством, функционирующей в условиях мелкосерийного и единичного многономенклатурного производства.
Цель работы. Повышение эффективности раскройно-заготовительного производства за счет оптимизации управления процессом раскроя, а также информационными и материальными потоками.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие научные и практические задачи:
исследование существующих подходов и методов оптимизации раскроя длинномерных материалов, анализ их вычислительной эффективности и применимости для различных видов производств;
исследование применимости метода замещений (метода Горшкова) для решения задачи оптимального раскроя длинномерных материалов;
разработка математической модели, учитывающей особенности конкретного производства;
разработка алгоритмов решения задачи раскроя длинномерных материалов на основе метода замещений и создание на его основе программного обеспечения;
разработка методики внедрения оптимального раскроя на реальном производстве.
Научная новизна работы заключается в следующем:
в результате анализа существующих методов и алгоритмов решения поставленной задачи обоснована применимость метода замещений, обладающего большей скоростью сходимости при увеличении размерности задачи, что особенно важно в условиях многономенклатурного производства;
для динамического формирования ограничений предложено использовать векторы топологии: векторы допустимых степеней, вектор закрепленных степеней и вектор подвижных степеней;
разработан точный алгоритм решения задачи линейного целочисленного раскроя на двудольных графах, использующий принцип парных реберных замещений;
разработана информационная компонента технологической среды для раскройно-заготовигельного производства
Научные исследования проводились с учетом современных требований, предъявляемых к вычислительной технике, интерфейсу и сетевым возможностям программных продуктов.
Практическая ценность:
разработан алгоритм решения задачи оптимального раскроя длинномерных
материалов на двудольных графах, увеличивающий допустимый набор размеров
заготовок;
разработанный алгоритм программно реализован в виде подсистемы оптимизации раскроя, интегрированной в общую автоматизированную систему управления производственным процессом, охватывающей весь цикл движения - от ввода данных - до передачи заготовок на следующий участок;
разработаны методики внедрения оптимального раскроя на реальном производстве.
Методы исследования: теория графов, численные методы, методы системного анализа и исследования операций, теория оптимизации.
Реализация работы: Научные результаты исследований были использованы
при выполнении работ по повышению эффективности работы заготовительного участка на московской фирме "Чудо-Окна", специализирующейся на изготовлении пластиковых окон. В результате внедрения алгоритма оптимального раскроя на производстве удалось повыснть-коэффициент использования длинномерных материалов до 97%, что на 10-12% больше по сравнению с периодом до внедрения программы оптимизации.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на заседании кафедры "Информационных технологий и вычислительных систем" МГТУ "Станкин", а также на следующих конференциях:
IX Международная конференция-выставка "Информационные технологии в образовании" (Москва, 9-12 ноября, 1999 г.)
Научно-техническая конференция "Метрологическое обеспечение эксплуатации и хранения технических объектов" (Москва, 8-9 декабря, 1999 г.)
VII Международная конференция "Математика, компьютер, образование" (Дубна, 24-29 января, 2000 г.);
II Всероссийская научно-техническая конференция "Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве" (Нижний Новгород, 3-4 февраля 2000 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав,
заключения, списка литературы ( наименований). Работа изложена на
страницах машинописного текста, содержит рисунков, таблиц и
приложений.