下料问题广泛存在于制造业的生产之中,包括机械制造业、木材加工业等需要对原材料进行切割生产的各个行业。应用先进的计算机辅助优化排样技术于制造业的下料过程中,能够提高原材料利用率,降低生产成本。本文研究的是二维下料问题中的圆片下料问题。在某些制造业中,订单生产需求的圆片直径取值并不是很多,而且计划期内(例如按季度核算)连续订单生产的圆片直径均从标准直径中取值。针对上述背景,提出考虑余料生成及利用的圆片下料算法。算法的宗旨是采用简单的切割工艺,确定合理的下料方案,使得计划期内生产消耗的材料总成本达到最小。下面对本文主要的研究工作进行概述:(1)采用顺序价值修正启发式框架求解圆片下料问题。首先,以实现单张板材价值最大化为目标,采用递推策略拼接条带生成排样方式算法,得到单张板材上圆片的最优布局。然后,采用顺序启发式算法调用排样方式生成算法。根据圆片的剩余需求将生成的排样图顺序加入到当前下料方案中。并在生成当前排样方式后修正圆片的价值,利于调整下一次圆片在生成当前排样方式时排入的顺序。最后,对整个圆片下料算法进行多次迭代,尽可能使得生成的下料方案多样化。从中选取消耗材料总成本最小的排样方案作为问题的解决方案。通过与采用一般顺序法框架的算法进行对比实验,表明本下料算法可以有效减少板材的消耗数量,降低生产消耗的材料总成本。(2)在上述求解圆片下料问题的算法中引入考虑余料生成及利用的思想。在计划期内连续订单的生产中,对于满足当前订单需求生成的排样方式,考虑在排样方式的一边主动生成一根余料条带,余料条带中布局的圆片直径从所有标准直径中取值。生成的余料条带暂时收入库存。一种余料条带只对应一种标准直径的圆片,无需对余料条带进行剪切,可以直接应用于后续订单的生产之中。约束生成的余料条带种类和数量,合理利用余料库存缓冲,以减少生产订单消耗的材料总成本。最终生成的下料方案在简化切割工艺的同时,提高了整个计划期的材料利用率。通过与(1)中不考虑余料生成及利用算法以及已发表文献的算法进行对比,表明本下料算法可以明显减少板材的消耗数量,降低生产消耗的材料总成本。(3)利用C#语言设计开发圆片下料优化系统。随机生成实例,并采用文献中报道的算法和本文算法进行对比实验。计算结果表明,在计算时间允许的范围内,利用本文提出的算法求解圆片下料问题,采取简单的切割工艺也能提高材料利用率、减少生产成本。因此,本文提出的算法对制造业的生产具有一定指导意义。