LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Автоматизована система гільйотинного розкрою на основі генетичного програмування (на прикладі меблевого виробництва)

ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ





ФОНОТОВ АНАСТАС МИХАЙЛОВИЧ



УДК 681.518



АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА ГІЛЬЙОТИННОГОРОЗКРОЮ НА ОСНОВІ ГЕНЕТИЧНОГО ПРОГРАМУВАННЯ
(НА ПРИКЛАДІ МЕБЛЕВОГО ВИРОБНИЦТВА)





Спеціальність 05.13.07 -

"Автоматизація технологічних процесів"




Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук





Донецьк - 2006

Дисертацією є рукопис


Робота виконана в Донецькому національному технічному університеті Міністерства освіти та науки України.


Науковий керівник:

доктор технічних наук, професор

Скобцов Юрій Олександрович,

завідувач кафедри "Автоматизовані системи управління" Донецького національного технічного університету, м. Донецьк

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Бойко Віталій Іванович,

завідувач кафедри "Електроніка й автоматика" Дніпродзержинського державного технічного університету, м. Дніпродзержинськ;

кандидат технічних наук, доцент

Бессараб Володимир Іванович,

завідувач кафедри "Автоматика й телекомунікації" Донецького національного технічного університету, м. Донецьк

Провідна організація:

Національний технічний університет –

"Харківський політехнічний інститут", кафедра "системного аналізу та управління" Міністерства освіти та науки України, м. Харків


Захист відбудеться 8 червня 2006 р. у 14 годин на засіданні спеціалізованої вченої ради К11.052.03 Донецького національного технічного університету за адресою: 83000, вул. Артема, 58, корп. 8, ауд. 704.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Донецького національного технічного університету за адресою: 83000, вул. Артема, 58, корп. 2.


Автореферат розісланий "06" травня 2006 р.

Учений секретар спеціалізованої

вченої ради К11.052.03

кандидат технічних наук, доцент Г. В. МокрийЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. У теперішній час на меблевих підприємствах України проблема економії сировини має стратегічний характер. Основні труднощі при складанні технологічних карт розкрою пов'язані з необхідністю обліку обмежень форматно-розкрійного обладнання, а також з розмірністю задачі розкрою, складність якої експоненційно збільшується з ростом задачі.

Вагомий внесок у рішення проблеми оптимального розкрою матеріалів внесли Канторович Л.В., Мухачева Е.О., Стоян Ю.Г., Бабаєв Ф.В., Бєлякова Л.Б., J. Riehme, G. Scheithauer, P.Y. Wang й інші вчені.

Існуючі методи оптимізації планів розкрою не розглядають низку технологічних обмежень процесу гільйотинного розкрою, а також не дозволяють розглядати задачі економії матеріальних, енергетичних і трудових ресурсів у комплексі, виділяючи лише задачі мінімізації відходів. Перспективними методами рішення задач комбінаторної оптимізації є еволюційні алгоритми й генетичне програмування.

Таким чином, актуальною є задача дослідження й розробки моделі й алгоритмів автоматизованої системи оптимізації технологічних карт розкрою, яка: враховує обмеження, накладені форматно-розкрійним обладнанням, веде облік мірних залишків у режимі реального часу й дозволяє скоротити за рахунок оптимізації маршрутів різу кількість операцій, які виконуються на форматно-розкрійному обладнанні. Для вирішення цієї задачі пропонується використовувати методи генетичного програмування.

Зв'язок з державними програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана у рамках держбюджетної теми Д-11-04 (№0104U002394) Донецького національного технічного університету "Розробка й дослідження нейромережевих й еволюційних методів створення систем прийняття рішень", у якій автор брав особисту участь як виконавець.

Результати дисертації використані в навчальному процесі під час курсового й дипломного проектування на кафедрі "Автоматизовані системи управління" ДонНТУ.

Мета та завдання дослідження. Метою роботи є підвищення ефективності використання ресурсів у технологічному процесі гільйотинного розкрою пиломатеріалів, деревинностружкових та деревинноволокнистих плит на основі дослідження й розробки моделей системи й алгоритмів оптимізації карт розкрою, які б ураховували технологічні обмеження, що накладаються обладнанням.

Для досягнення мети у роботі необхідно вирішити наступні задачі:

  • Формалізувати процес гільйотинного розкрою деревинностружкових та деревинноволокнистих плит, виявити основні технологічні параметри й проаналізувати їх вплив на формування технологічних карт розкрою.

  • Обґрунтувати метод і розробити генетичний алгоритм (ГА) оптимізації технологічних карт розкрою деревинностружкових та деревинноволокнистих плит з урахуванням накладених обмежень (устаткування, геометричні розміри заготівок, часові).

  • Розробити об'єктно-орієнтовану модель системи автоматизації процесу гільйотинного розкрою в умовах дрібносерійного меблевого виробництва за допомогою уніфікованої мови моделювання (UML).

  • Провести експериментальні дослідження технологічного процесу гільйотинного розкрою на об'єктно-орієнтованій моделі. На основі аналізу отриманих результатів визначити раціональні коефіцієнти цільової функції й оптимальні параметри застосування генетичних операторів.

  • Розробити паралельний генетичний алгоритм гільйотинного розкрою, що дозволить робити пошук технологічних карт розкрою в режимі реального часу.

  • Розробити інформаційне й програмне забезпечення автоматизованої системи управління технологічним процесом гільйотинного розкрою. Провести практичну апробацію рішення задач гільйотинного розкрою деревинностружкових та деревинноволокнистих плит в умовах дрібносерійного меблевого виробництва.

Об'єкт дослідження - технологічний процес гільйотинного розкрою пиломатеріалів, деревинностружкових та деревинноволокнистих плит.

Предмет дослідження - автоматизована система керування технологічним процесом гільйотинного розкрою деревинностружкових та деревинноволокнистих плит.

Методи дослідження - системний аналіз, об'єктно-орієнтоване моделювання, еволюційні методи оптимізації, засновані на генетичному програмуванні, паралельні обчислення.

Наукова новизна одержаних результатів:

  • Дістала подальшого розвитку математична модель процесу гільйотинного розкрою матеріалів (пиломатеріалів, деревинностружкових плит, деревинноволокнистих плит), яка відрізняється від відомих тим, що крім коефіцієнту використання матеріалу, додатково враховує такі технологічні параметри, як: кількість мірних залишків, довжина маршруту різу, кількість елементарних операцій.

  • Вперше розроблено генетичний алгоритм оптимізації технологічних карт гільйотинного розкрою, що відрізняється від існуючих використанням нової проблемно-орієнтованої цільової функції, генетичних операторів і методу кодування задачі в хромосомі. Це дозволило скоротити втрати матеріалу на 2-3% і зменшити кількість технологічних операцій, які


  •