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基于分层智能搜索算法的玻璃切割优化软件

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-04-12 10:21:46

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”华中科技大学智能制造专业科技服务团| 王正伦 | 2022-11-17 15:27:15

切割问题和装填问题在学术界属于一类经典的NP 难问题,它们有着众多的变种,例如:一维的背包问题,二维的矩形切割问题,三维的装箱问题等。其中以二维的场景应用最为广泛,相关求解算法可以作为玻璃、板材、管材、服装切割套料智能制造的算法内核。

本软件的主要用途是针对玻璃切割的场景提出求解多约束的矩形切割问题的分层智能搜索算法,为玻璃切割方案提供全局优化,实现原料利用率的最大化,在节约资源的同时提高产量。

对于玻璃切割问题约束复杂的特点,本软件有针对性的提出了一种局部解的表示方法,它使算法的分布式部署成为可能,并且大大减少了程序运行时的内存开销。为了提高算法的效率,软件采用了贪心随机的基本搜索框架,并结合问题特点,将搜索过程分为多层嵌套进行,以提高搜索的灵活性和精确性。

在欧洲运筹学会与法国运筹学会联合举办的2018年度ROADEF/EURO挑战赛中的数据集上的测试结果表明,本软件的智能枚举算法能够对数百块成品数十块原料的大规模算例进行高效的求解,并能够在3600秒内给出平均利用率在94%以上的切割方案,可以满足实际生产的需要。

该软件涉及工业工程与运筹学等领域的核心优化算法,学术界与工业界联系紧密。2018年欧洲运筹学会与圣戈班公司联合举办了一届玻璃切割智能优化算法挑战赛,来自数十个国家的科研机构参加了本届竞赛。本产品的算法内核在本届竞赛中取得了全球第四名的成绩,原料平均利用率超过90%,与冠军算法利用率差距在3%以内。

本产品可为玻璃、板材、管材、服装等众多实体生产企业提供切割制造设备的智能控制与优化,为其节约生产成本并提高产能。

本团队重点研究智能优化和智能决策的基础算法理论、设计与实现,结合人工智能核心算法、大数据分析、机器学习、强化学习、智能优化与决策技术,实现复杂系统的建模与求解,推动智能优化与决策技术在工业界中的广泛应用。

在过去的近三十年里,实验室承担了多个国家级的科研项目,其中包括:国家“973”重点基础研究项目子项目,国家“863”高技术发展计划项目,国家自然科学基金项目、通信公司核心系统建模与优化项目、航空和军事领域的复杂系统优化项目等;在数学,物理,计算机、运筹学等领域的国际顶尖学术刊物上了发表了多篇有影响力的学术论文。

实验室具备实力雄厚的师资力量、充满活力的科研梯队以及良好的硬件设施环境。现有教授4人,副教授2人,讲师2人。目前在读全日制博士、硕士研究生30余人。实验室坚持开放与联合,与美国、法国、德国、英国、加拿大、新加坡、香港等国家和地区的世界一流大学保持着密切的合作关系。

本产品可广泛应用于玻璃、板材、管材、服装等众多实体生产企业,市场需求广泛且正处于持续增长中。以切割软硬件解决方案行业龙头柏楚电子(SH:688188)为例,其2019年发行价为68.58元,当前股价约300元,市值约为300亿,其官网首页列出的八大产品中,有三项为切割套料软件。其2020年度报告中,切割套料软件所属的业务类别营业收入69,452,389.67元,毛利率75.29%,属于相对低投入高回报的产品。

技术入股、技术支持、技术转让、技术服务、合作开发、作价入股等多种转化方式均可详谈。