專利名稱：金屬結(jié)構(gòu)件的下料方法及其制造系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械加工零件排料領(lǐng)域，更具體地，涉及一種金屬結(jié)構(gòu)件的下料優(yōu)化方法及其相應(yīng)的制造系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
金屬結(jié)構(gòu)件被廣泛應(yīng)用于工程機械、船舶行業(yè)、港口機械、重工機械和航天航空等多個領(lǐng)域。它們大都具有相同的工藝流程例如訂單一圖紙審核一工藝設(shè)計一制定生產(chǎn)作業(yè)計劃一優(yōu)化排料一鋼板切割一校平一機械加工一折彎成型一構(gòu)件焊合一入庫。
隨著市場的競爭的加劇，金屬結(jié)構(gòu)件制造業(yè)和其他行業(yè)企業(yè)一樣，面臨著激烈的競爭。當(dāng)今激烈的競爭，迫切要求企業(yè)對整體制造流程進行優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和材料的利用率，進而提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。在金屬結(jié)構(gòu)件制造領(lǐng)域，之前采用的手工排樣，效率低，材料浪費比較大，缺乏對整個下料生產(chǎn)過程的優(yōu)化與有效管控，材料利用難以全局優(yōu)化，設(shè)備產(chǎn)能難以有效均衡與提升；而且，具體對金屬結(jié)構(gòu)件的制造工藝而言，現(xiàn)有的下料排樣方法往往沒有考慮到金屬結(jié)構(gòu)件自身的工藝要求，例如組成金屬結(jié)構(gòu)件的各種零件往往具備固定的形狀和尺寸，能夠在很多情況下予以組合排列，許多零件都需要進行類似的加工工序如銑加工工序、成型工序和焊接工序等，因此不能很好地適用于金屬結(jié)構(gòu)件的優(yōu)化排樣。此夕卜，目前的金屬結(jié)構(gòu)件制造過程缺乏生產(chǎn)管理信息化平臺，不能對包括下料、加工、成型及焊合的整個生產(chǎn)過程進行信息化管理，整個生產(chǎn)效率受到影響，制約著企業(yè)產(chǎn)能的進一步提升。鑒于以上情況，如何根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)件的特定工藝要求及其自身的特性，來制定更能符合金屬結(jié)構(gòu)件的加工要求，并能夠更有效地利用原材料、大幅降低成本并且效率更高的下料優(yōu)化方法，已經(jīng)構(gòu)成為業(yè)內(nèi)迫切的技術(shù)需求。此外，基于優(yōu)化下料方法來對整個金屬結(jié)構(gòu)件的整個生產(chǎn)過程進行統(tǒng)一控制和管理，構(gòu)建金屬結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品信數(shù)字化模型和車間生產(chǎn)管理軟硬件平臺，對于實現(xiàn)從訂單管理、計劃調(diào)度、優(yōu)化排料、加工成型到構(gòu)件焊接的整個生產(chǎn)過程管控一體化具備重要的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠更有效地降低產(chǎn)品的材料消耗、效率高而且滿足金屬結(jié)構(gòu)件特定工藝要求的下料優(yōu)化方法及其相應(yīng)的制造系統(tǒng)。按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于金屬結(jié)構(gòu)件的下料優(yōu)化方法，該方法包括下列步驟(I)按照金屬結(jié)構(gòu)件的組成零件的材料和厚度，對其執(zhí)行第一次分組，由此使得材料和厚度相同的零件被分入相同的組；(2)按照金屬結(jié)構(gòu)件的組成零件的加工工藝要求，對第一次分組后的零件執(zhí)行第二次分組，由此使得加工工藝相同的零件被分入相同的組；(3)按照金屬結(jié)構(gòu)件的組成零件的形狀特征，對第二次分組后的零件執(zhí)行第三次分組，由此使得形狀相似的零件被分入相同的組，該步驟具體包括以下子步驟(31)利用公式一計算出零件組的輪廓面積差閥值D，
權(quán)利要求
1.一種用于金屬結(jié)構(gòu)件的下料優(yōu)化方法，該方法包括下列步驟 (1)按照金屬結(jié)構(gòu)件的組成零件的材料和厚度，對其執(zhí)行第一次分組，由此使得材料和厚度相同的零件被分入相同的組； (2)按照金屬結(jié)構(gòu)件的組成零件的加工工藝要求，對第一次分組后的零件執(zhí)行第二次分組，由此使得加工工藝相同的零件被分入相同的組； (3)按照金屬結(jié)構(gòu)件的組成零件的形狀特征，對第二次分組后的零件執(zhí)行第三次分組，由此使得形狀相似的零件被分入相同的組，該步驟具體包括以下子步驟 (31)利用公式一計算出零件組的輪廓面積差閥值D，
2.如權(quán)利要求I所述的用于金屬結(jié)構(gòu)件的下料優(yōu)化方法，其特征在于，對于所述按照零件的加工工序要求執(zhí)行第二次分組的步驟，該步驟具體包括以下子步驟 (21)遍歷材料和厚度相同的零件，把需要經(jīng)過銑加工工序或鉆孔工藝的零件找出來組成A組,剩余的金屬結(jié)構(gòu)件組成B組； (22)遍歷A組，把需要經(jīng)過成型工序的零件找出組成A1組，剩余的零件組成A2組；同時遍歷B組,把經(jīng)過成型工序成型的零件找出組成B1組,剩余的零件組成B2組； (23)分別遍歷所述A1組、A2組、B1組和B2組，然后依次把A1組、A2組、B1組和B2組中含有焊接工序的零件找出并分別組成A11組、A21組、B11組和B21組，同時將上述各組剩余的零件分別組成A12組、A22組、B12組和B22組。
3.如權(quán)利要求I或2所述的用于金屬結(jié)構(gòu)件的下料優(yōu)化方法，其特征在于，在所述步驟(2)之后，根據(jù)每個組的零件工藝路線的長短，來安排各組零件的下料順序。
4.如權(quán)利要求1-3任意一項所述的用于金屬結(jié)構(gòu)件的下料優(yōu)化方法，其特征在于，在所述步驟(3)之后，將內(nèi)輪廓面積大的零件組與外輪廓面積小的零件組合并為一組，由此在排樣時兩組的零件能夠相互嵌套以便提高材料利用率。
5.一種用于制造金屬結(jié)構(gòu)件的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括訂單管理單元，該訂單管理單元用于對包括客戶信息、訂單內(nèi)容、交貨日期在內(nèi)的金屬結(jié)構(gòu)件訂單相關(guān)信息進行統(tǒng)計，并實現(xiàn)訂單狀態(tài)的全程追蹤與查詢；設(shè)備管理單元，該設(shè)備管理單元用于對包括工藝性能、生產(chǎn)能力、在制負(fù)荷在內(nèi)的金屬結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)設(shè)備相關(guān)信息進行統(tǒng)計，并以甘特圖的形式對切割設(shè)備的切割任務(wù)進行監(jiān)控；計劃管理單元，該計劃管理模塊用于根據(jù)所述訂單管理單元和設(shè)備管理單元所提供的信息來制定相應(yīng)的生產(chǎn)計劃，并對生產(chǎn)計劃的執(zhí)行情況進行追蹤與查詢；產(chǎn)品信息單元，該產(chǎn)品信息單元用于從所述計劃管理單元獲取已制定的生產(chǎn)計劃，并對該生產(chǎn)計劃中所涉及的金屬結(jié)構(gòu)件及其所包含的零件建立數(shù)字化模型，由此以結(jié)構(gòu)樹的形式統(tǒng)計包括零件的下料圖、零件形狀尺寸、零件數(shù)量、零件加工工藝要求以及零件之間的集配關(guān)系在內(nèi)的零件相關(guān)信息；下料優(yōu)化單元，該下料優(yōu)化單元用于按照如權(quán)利要求1-4任意一項所述的下料優(yōu)化方法對零件執(zhí)行分組，并將分組后的零件按組導(dǎo)入到排樣模塊中予以排樣，由此實現(xiàn)下料的優(yōu)化過程；以及產(chǎn)品制造單元，該產(chǎn)品制造單元根據(jù)所述下料優(yōu)化單元所確定的排樣模塊，執(zhí)行切割下料并執(zhí)行相關(guān)制造工藝，由此制得客戶所需的金屬結(jié)構(gòu)件。
6.如權(quán)利要求5所述的用于制造金屬結(jié)構(gòu)件的系統(tǒng)，其特征在于，所述下料優(yōu)化單元從所述產(chǎn)品信息單元獲得的零件相關(guān)信息例如包括各個零件的下料圖、零件加工工藝要求、各個零件Pi的外輪廓面積Ep各個零件？1的內(nèi)輪廓面積I、零件數(shù)量以及零件之間的集配關(guān)系等。
7.如權(quán)利要求5所述的用于制造金屬結(jié)構(gòu)件的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括實時監(jiān)控及預(yù)警單元，該實時監(jiān)控及預(yù)警單元用于對所述產(chǎn)品制造單元的生產(chǎn)過程執(zhí)行實時數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)過程監(jiān)控、物料跟蹤、質(zhì)量監(jiān)控和信息傳遞功能，并對突發(fā)事件進行預(yù)警及快速響應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬結(jié)構(gòu)件的下料優(yōu)化方法及其制造系統(tǒng)，該方法包括下列步驟(1)按照金屬結(jié)構(gòu)件的組成零件的材料和厚度，對其執(zhí)行第一次分組；(2)按照組成零件的加工工藝要求，對第一次分組后的零件執(zhí)行第二次分組；(3)按照組成零件的形狀特征，利用聚類算法對第二次分組后的零件執(zhí)行第三次分組；以及(4)將完成分組后的零件按組導(dǎo)入到排樣模塊中予以排樣，由此實現(xiàn)下料的優(yōu)化過程。通過按照本發(fā)明的下料優(yōu)化方法及其制造系統(tǒng)，能夠更有效地利用原材料、大幅降低成本且效率更高，并能實現(xiàn)從訂單管理、計劃調(diào)度、優(yōu)化排料、加工成型到構(gòu)件焊接的整個生產(chǎn)過程管控一體化。
文檔編號G06Q10/06GK102622663SQ20111045900
公開日2012年8月1日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者周偉, 孫鑫, 戚得眾, 王孟昌, 王昆鵬, 陳奇, 饒運清 申請人:華中科技大學(xué)