下料过程广泛存在于车辆工程、玻璃切割和皮革加工等诸多制造业中,是控制原材料利用率的重要环节。例如电机厂的定转子剪冲制造过程,变压器厂的硅钢片横纵剪下料过程等。在变压器厂铁芯车间,使用高价格原材料,人工计算送剪方案的下料背景下,设计合理的排样方案替代传统人工凭借经验下料,降低人力资源和活动成本,将计算机辅助优化排样(Computer Aided Nesting,CAN)应用到自动化生产流水线上,对实现节约原材料,降低企业成本具有重要的意义。变压器厂铁芯车间的下料过程可以看作一个三阶段二维下料问题,即第一步将卷材分段成为小卷材,第二步将卷材放入纵剪机切割成条带,最后再将条带放入横剪机冲出一个个的毛坯。根据变压器厂的实地调研,本文主要工作内容总结如下:(1)从毛坯使用频率的角度控制余料尺寸,选择性主动生成规范余料,即执行后续订单时可以直接使用的条带。该方法可有效减少二次纵剪的工作量,降低活动成本。(2)从二维下料考虑,分段卷材上的切割图相当于一个排样方式。设计在主动留规范余料的情况下,采用顺序分组启发式算法和递推算法生成满足该段卷材价值最大的排样方式。重复调用该排样方式,直到满足所有的毛坯需求。(3)从降维的角度考虑,则卷材的宽度方向上,毛坯宽度分布位置相当于一个一维的排样方式。将卷材的宽度看做线材的长,建立数学模型,根据条带能排入毛坯的数量动态控制板材的长度。重复调用排样方式生成算法,直到所有的毛坯需求均满足。通过实验证明,本文算法与人工经验排样方法,未预留规范余料的生成算法和其他算法相比,有效提高了材料利用率。两种算法均能够代替人工计算,节省了人力资源和活动成本,对工厂的下料环节有一定的指导意义。