用于对工业制造过程中预测的纵向边角料进行分类的方法和相关系统与流程

本发明的领域涉及用于对工业部件制造过程中产生的材料边角料进行分类的计算机实现的方法和系统。更具体地，本发明的领域涉及旨在减少材料切割操作中的边角料产生的方法。本发明的范围更具体地涉及切割诸如金属材料的材料型材，但是也可以应用于玻璃、塑料（诸如聚合物）、木材、复合材料或纺织品的加工。

背景技术：

1、目前有许多可用方案旨在规划和优化从材料型材切割的一组工业部件的生产。该操作通常通过生成优化排样图来优化，也就是说，通过优化纵向型材内部件相对于彼此的布置来最小化材料废料。存在基于与部件尺寸、部件出现（法语：“occurrence”）、所需裕量、切割技术等相关的约束来优化这种布置的算法。

2、然而，在计划工业部件生产的过程中，仍然会产生大量的材料废料。这种废料有时是不可避免的，因为生产调度可能包括最终的、非优化的材料型材，或者因为部件顺序可能随时间而变化。此外，在规划过程/生产进度期间，材料型材的尺寸可能根据供应而变化，并且在工业生产线的整个生命周期中，有各种各样的产品和部件要生产，这导致材料废料的产生。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的上述缺点。

2、根据第一方面，本发明涉及一种用于在工业制造过程中对预测材料边角料进行分类的方法，包括：

3、获取一组待切割部件的第一生产调度，所述待切割部件旨在从一组材料型材切割，每个材料型材限定沿主要尺寸延伸的材料元件；

4、获取每个型材的待切割部件的至少第一优化排样图，型材内的每个待切割部件包括定义至少给定横截面和给定长度的几何描述符，所述给定长度小于型材的长度；

5、表征至少一个预测边角料区域，该预测边角料区域定义优化排样图的未被待切割部件占据的至少一个区域，所述表征至少包括：

6、- 每个预测边角料的标识符；

7、- 每个预测边角料的尺寸，包括至少一个边角料长度和表征边角料横截面的至少一个数据；

8、查询包括一组部件的第一制品数据库，以提取所述部件的几何描述符；

9、对至少一个预测边角料的尺寸与从第一制品数据库提取的至少一个部件的尺寸进行第一比较，所述第一比较产生匹配指示符；

10、基于匹配指示符的值确定兼容部件的第一列表；

11、根据至少一个给定标准从第一列表中选择至少一个部件；

12、基于所述预测边角料的分数特征的计算结果，根据多个标签对每个预测边角料进行分类，所述分数特别是基于至少第一标准计算的；

13、生成新的第一生产调度，包括为至少一个材料型材生成至少一个新的优化排样图，该新的优化排样图包括在对应于具有再利用标签的预测边角料的区域内从第一列表中选择的至少一个新部件；

14、更新边角料数据库，边角料数据库记录至少一个标记预测边角料。

15、一个优点是，它有助于减少因未使用的边角料造成的材料损失。

16、在一个实施例中，该方法包括计算给定材料型材类别的废料率，该废料率是基于来自一个或多个调度运行的一组优化排样图来计算的，所述废料率被表示为剩余材料长度的百分比，并且所述废料率被用于计算材料型材类别的期望长度。

17、一个优点是能够量化用于待切割部件布置的材料型材优化排样图的优化，以便修改材料型材的尺寸，或者将可用空间重新分配给其他部件的生产，或者两者兼有。

18、根据一个实施例，给定的型材类别包括一组材料型材，其具有：

19、相对于该组的平均长度，长度差异小于5%；以及

20、该组中每个型材的横截面的至少一个特征尺寸小于该组中型材的横截面的相应特征尺寸的平均值的特征尺寸，该组中型材的横截面的选定特征尺寸和横截面的平均特征尺寸之间的差异小于10%。

21、一个优点是考虑了材料型材和待生产部件之间的公差裕度，尽管偏离初始生产规格，该部件仍可以合理地制造。

22、根据一个实施例，该方法包括基于一组型材类别模拟至少一个生产调度，所述模拟包括优化材料型材类别的选择，以便最小化所述生产调度的废料率。

23、一个优势是通过考虑新的材料型材作为输入来降低废料率。

24、在一个实施例中，模拟优化包括考虑生产调度中部件的数量、生产调度中相同部件的数量、从一个部件到另一个部件的异质性因素、同质性因素和/或可变性因素，以及由长度或另一特征表征的部件的统计分布指标。

25、一个优点是它允许基于一个或多个待优化标准来模拟不同的优化排样图。一个好处是在考虑生产标准的同时减少材料浪费。

26、根据一个实施例，生成新的第一生产调度的步骤包括生成至少一个新的优化排样图，该新的优化排样图与具有不同于第一材料型材的尺寸的新的材料型材相关联，所述新的优化排样图包括面积小于第一优化排样图的预测边角料的预测边角料。

27、一个优点是，它允许调整安排好的型材的尺寸，以减少切割操作过程中的材料浪费。

28、在一个实施例中，生成新的第一生产调度的步骤包括生成多个新的优化排样图，每个优化排样图与具有不同于第一材料型材的尺寸的新的材料型材相关联，所述新的优化排样图作为一个整体具有小于第一优化排样图的总预测边角料面积的预测边角料面积。一个优点是完整的生产调度得到了优化。

29、根据一个实施例，该方法包括计算统计指标，该统计指标对应于跨一组生产调度生产的预测边角料的类型的量化，所述统计指标使得能够生成在对待生产边角料进行分类时考虑的标准。

30、在一个实施例中，分类包括：

31、当第一标准包括以下项时，将第一标签分配给预测边角料以供它们重新使用：

32、- 从第一生产调度或另一更高级生产调度的第一列表中选择的超过预定义阈值的一个出现或一组部件；以及

33、- 比预定持续时间短的第一或第二时间间隔；

34、当第一标准包括以下项时，将第二标签分配给预测边角料用于它们的保留：

35、- 从第一生产调度或另一更高级生产调度的第一列表中选择的超过预定义阈值的一个出现或一批部件；以及

36、- 大于预定持续时间的第一或第二时间间隔，和/或；

37、当第一标准对应于满足预定义标准的预测边角料的结构、尺寸或质量属性时，将第三标签分配给预测边角料用于保留，和/或；

38、当所述第一标准包括以下项时，将第四标签分配给预测边角料以用于废弃（法语：“rebut”）它们：

39、- 低于预定阈值的选定部件的出现；以及

40、- 大于预定持续时间的第一或第二时间间隔。

41、一个优点是允许预测边角料件具有不同用途，尤其是允许通过将待生产的新部件重新分配到预测边角料的位置来重新利用该边角料件。

42、根据一个实施例，第一调度包括与切割至少一个材料型材的预测相对应的至少一个里程碑（法语：“au moins un jalon”），这构成了多个待生产部件的工业生产过程中的一个步骤。一个优点是优化包括若干个里程碑的生产线，在这些里程碑中提供了材料型材的不同的优化排样图。

43、在一个实施例中，第一调度包括至少一个材料型材标识符、所述第一调度中每个材料型材的至少一个切割日期、以及待生产部件数量。一个优点是，这允许数据从优化排样图中提取，而不是从制品数据库中提取。

44、在一个实施例中，至少一个第一生产调度还包括待生产产品的至少一个标识符。

45、在一个实施例中，第一生产调度包括至少一个产品标识符和与多个第一调度的关联（法语：“association”），每个第一调度与一材料型材相关联。

46、一个优点是该方法基于单一产品而不是一组部件的生产。例如，如果调度的新优化导致生产产品所需的额外时间，在标记边角料时可以考虑这一点。

47、在一个实施例中，优化排样图包括待生产部件的一组标识符，并且对于每个标识符，待制造的部件的几何描述符被布置在特征长度内，该特征长度表示在优化排样图内表示的材料型材的长度。

48、在一个实施例中，优化排样图的特征长度等于至少一个材料型材的长度。

49、在一个实施例中，每个边角料的尺寸尤其包括边角料的给定长度和边角料横截面的特征尺寸。

50、在一个实施例中，每个预测边角料包括一组几何描述符，特别包括最小长度和横截面的尺寸。

51、在一个实施例中，每个边角料的横截面的特征尺寸包括表征边角料横截面的至少两个尺寸。

52、在一个实施例中，每个边角料的横截面的特征尺寸包括至少一个横截面型材。一个好处是丰富了边角料数据库，以促进它们的再利用。

53、在一个实施例中，通过处理优化排样图中未被待制造部件占据的所有区域来生成一组边角料件，所述处理包括基于优化排样图中待制造部件的切割线和优化排样图的边缘来分割每个预测边角料的长度的步骤。

54、在一个实施例中，分割每个预测边角料的长度的步骤包括考虑一组排除标准，该组排除标准允许将优化排样图中未被待制造部件占据的区域分配给废料区，该废料区不会被考虑用于预测边角料的产生。

55、在一个实施例中，分割每个预测边角料的长度的步骤包括对边角料件进行第一表征，其考虑了预测边角料的尺寸、预测边角料的位置、预测边角料的表面状况和/或预测边角料的材料。一个优点可以收集关于所生产边角料的来源的历史数据。该数据能够更好地重新分配边角料或更有效地进行后续利用。

56、在一个实施例中，每个预测边角料包括一组附加描述符，尤其包括材料型材标识符。一个优点是，这允许所生产边角料继承已经收集的材料型材的结构特征。

57、在一个实施例中，第一比较包括将预测边角料的长度与在制品数据库中识别的部件的长度进行比较。一个优点是获得基于特征值的比较快速识别兼容部件（法语：“des pièces compatibles”）的能力。

58、在一个实施例中，比较步骤包括将预测边角料的横截面尺寸与从制品数据库中选择的部件的横截面尺寸进行比较。一个优点是基于特征值的比较可以快速识别兼容部件。

59、在一个实施例中，第一比较包括从制品数据库中选择一组部件，该组部件中所述部件的横截面的至少一个特征尺寸小于边角料的横截面的特征尺寸，每个选择的部件的横截面的特征尺寸和特征尺寸之间的差异小于特征尺寸值的10%。一个优点是扩大了预测边角料的利用范围。

60、根据一个实施例，第一标准包括：

61、考虑从制品数据库中检索到并与第一生产调度或另一生产调度相关联的部件的第一出现，和/或；

62、考虑从制品数据库中检索的一批相同部件，并与第一生产调度中的至少一个材料型材相关联；和/或

63、同一调度的两个里程碑之间的至少第一时间间隔，其中从制品数据库检索的部件与两个关联里程碑中的每一个相关联，每个里程碑与不同的材料型材相关联；和/或

64、两个调度之间的至少第二时间间隔，其中从制品数据库检索的部件与每个调度中的至少一个里程碑相关联。

65、在一个实施例中，保存期标签的分配包括将保存期与具有保存期标签的预测边角料相关联。

66、在一个实施例中，生成新的优化排样图包括叠加第一优化排样图和中间优化排样图，所述中间优化排样图包括从第一列表中选择的至少一个待生产新部件，并且该待生产新部件定位和定向在对应于具有再利用标签的预测边角料的区域内。一个优点是，本发明可以应用于许多嵌套软件程序，而无需修改由这些程序执行的嵌套优化。

67、根据一个实施例，该方法包括通过移除所选新部件的实例来更新制品数据库。一个优点是这允许更好地利用所生成边角料。

68、在一个实施例中，第一制品数据库包括将在至少一个生产调度中生产的一组预选部件。

69、在一个实施例中，边角料数据库包括带有第二标签和/或第三标签的边角料，以便通过可从数据网络访问的通信接口向用户提供对所述标记边角料的访问。

70、在另一方面，本发明涉及一种包括指令的计算机程序产品，当计算机执行该程序时，使得计算机执行本发明的方法的步骤。

71、在另一方面，本发明涉及一种用于为预测边角料生成标签的系统，其特征在于，该系统包括：

72、至少一个通信接口，用于从第一制品数据库获取生产调度数据、优化排样图和部件/制品，

73、用于存储所述数据的存储器，以及

74、计算机，用于根据本发明的方法生成所述预测边角料的标记，并且其进一步包括输出通信接口，用于将标记边角料的更新数据传输到计算机系统。

75、根据一个实施例，系统包括用于检测材料型材的状态的传感器，以便计算在第一标准的发展中考虑的状态标准。

76、附图描述

77、参考附图，从下面的详细描述中，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，附图中：

78、图1是根据一个实施例的本发明方法的各个步骤；

79、图2是用于为工业部件的不同生产调度中的各种里程碑生成优化排样图的制品数据库的表示示例；

80、图3是优化排样图的第一示例，其中根据未分配给待生产部件的区域计算预测边角料；

81、图4是与优化排样图的第一示例相关的实施例，其中通过考虑不能重复使用的区域的识别来执行预测边角料的计算；

82、图5是与优化排样图的第一示例相关的实施例，其中通过考虑待产生边角料的尺寸标准来执行预测边角料的计算；

83、图6是与优化排样图的第一示例相关的实施例，其中通过考虑待在稍后阶段生产并在数据库中识别的部件的尺寸标准来执行预测边角料的计算；

84、图7是本发明的系统的实施例。