一维下料优化模型的应用及经济性分析
一维下料优化模型的应用及经济性分析
陈越
中核华兴建设有限公司
辽宁红沿河项目部
摘要：“下料问题”是把相同形状的一些原材料分割加工成若干个不同规格大小的零件的问题，此类问题在工程技术和工业生产中有着重要和广泛的意义。本文首先以材料最省为原则建立下料模型，并结合lingo编制出下料软件，可生成供使用的待加工零件最优组合的报表。最后浅析此模型及软件投入使用后的经济效益并进一步拓展讨论了多维下料问题的解决。
关键词：线性规划下料问题组合零件加工
成本控制是企业赖以生存和发展的基础，而相关数据表明，原材料成本占总生产成本的百分比可以高达45%～60%，因此最大限度地节约材料，提高材料的利用率，是实际生产中的一个指导原则，能给企业带来巨大的经济效益。
一维下料优化问题是讨论从一种规格的材料中，分切出各种不同长度的坯料，以使材料的利用率最高。下料方案的优劣直接影响原材料的利用率，进而影响原材料成本。这类优化问题在型材、棒材、管材、金属结构材料、建筑材料，甚至布料下料中广泛存在。目前，国内外关于这方面的研究十分活跃，并涌现出了不少近似算法，如Gilmore与Gomory用线性规划建立的一刀切问题的数学模型【1,2】以及Sarker提出的动态规划方法【3】等。
本文通过改进目前常用的两种求解方法(常规整数线性规划方法和遗传算法)，结合lingo9.0线性规划软件，编制出一种贴合核电站钢筋下料实际情况且易于操作的下料软件，并对其进行算例对比，提出一种更为合理经济的下料方案，基本杜绝了原料浪费现象。
1背景
目前，红沿河核电站引进的钢筋原材料有光圆钢筋HPB235级（下文统称I 级钢）、带肋钢筋HRB335级（下文统称II级钢）、HRB400级（下文统称III级钢），表1对各型号的钢筋不同直径及原料长度做了统计。
表
实际上，钢筋车间操作人员收到待加工的钢筋料单，会将料单上同种规格和直径的钢筋进行简单组合后使用原材料切割，这种简单组合造成了大量的余料甚至废料。如何找出一种最优的组合方式使得耗材最少以提高材料利用率，本文将采用一种启发式多级序列线性优化模型并求解出最优方案。
2问题分析
一维下料问题是组合优化中的一个经典问题，如果要得到理论上的严格全局最优下料方案。就要求所有可行下料方式都进入线性规划模型的系数矩阵，从计算的复杂性理论上看，这属于NPC (NP完全)难问题。因此，我们放弃常规的整数规划解法，而在以优化选取下料方式的前提下，寻找建立下料方案的模型。本文要求一个好的下料方案在生产能力允许的条件下要满足两个要求：首先，应该使原材料的利用率最大，即用最少数量的原材料；其次要求所采用的不同下料方式尽可能少。这样，我们可以考虑分层建模：第一阶段，先仅考虑单一原材料的模型，以耗材最少为原则搜寻最优的下料方式；第二阶段解决具体问题时，再进一步考虑将多种原材料并行搜索。改进方案以满足要求。通过计算机编程计算得到我们所需要的最优下料方案。
由于原料的种类并不单一，有20种之多，每种原料待加工零件也未确定，导致计算量很大，所以在建立优化模型的基础上，我们需要找到比较合适的算法来解决这类实际问题。作者力图建立一种实用的模型，并提出一种新的优化思想方法——启发式多层次逐层优化方法，并结合贪心算法解决此问题。
3模型的建立
3.1基本假设
(1) 假设每个切割点处产生的损耗为5mm，且视为废料不可忽略。
(2) 假设车间加工成品速度能够满足交货时间，即忽略交货时间的限制。
3.3启发式多级序列线性优化模型
该模型的基本思想是在每级求解时，尽可能多的重复使用最优的一种方法进行下料，直到所涉及到的某种零件需求加工完；然后对剩余的零件重复上步的操
作，直到所有剩余的零件数目均减小至零为止。原问题的最优解就是各个序列优化问题所求得的最优下料方式的总和。
给定m 种长度的零件m l l l ，，，???21，所需的数量分别为m b b b ，，，???21，已知原材料长度为L 。设在最优一种下料方式中，第i 件零件的加工数量为i a ，由此建立如下模型：
??
??????=≤≤≤=∑∑==m i b a L l a st l a S i i m
i i
i m
i i
i ，，，，210max 1
1 优化参数变量：m a a a ，，，???21均为非负整数，且不同长度的零件种类有限(即该问题中要求的变量个数有限)，可用分枝定界法来求解。
启发式多级序列线性优化计算方法将上述当前最优下料方式计算求解作为多级序列线性优化计算的子程序，在每级求解中重复调用。完整的求解步骤如下：
步骤1 将待加工零件中待切割的最长零件作为第一搜索顺序，调用当前最优下料计算子程序，求解得到优化值i i l a 组成的∑=m
i i i l a 1，此时零件之间种类和数量的组
合作为第一级下料方式。
步骤2 计算此种下料方式的重复次数，即此种下料方式所需原材料L 的根数d 。
其中???
??????????????
??????????=m m a b a b a b d ，，
，2211min 。 步骤3 计算去掉d 根后，余下的每种待切割的零件个数置为：i i i da b b -= 。 步骤4 将i b 作为新一级优化计算的给定值，如果所有的i b 都已减小至零，则优化计算结束；否则转至步骤l ，重新用当前最优下料方式计算子程序，求得新一级的下料方式和重复次数。
步骤5 各级最优下料方式及其重复次数的集合即为多级序列线性优化的最终结果。
一维问题算法流程图
4模型求解
在确定了模型和算法后，作者使用Lingo9.0线性规划软件编程求解出任意多种原材料加工零件的最优组合方案，为使操作界面窗口化以及使用过程简便易懂，作者将这段程序嵌套在java的运行环境中。以红沿河核电站HDY-9NEF193料单作为一个算例进行操作说明。（所有操作均在安装了java以及Lingo9.0环境下进行）
第一步：输入数据。在excel表格中输入料单的基本信息，包括规格、下料长度、数量。图1为HDY-9NEF193料单数据截图。
图1
其中规格一列316表示III级钢直径16mm的钢筋，108表示I级钢直径8mm 的钢筋，以此类推。
第二步：处理数据
打开红沿河下料优化软件，出现如图2窗口，在光标处依次输入file
命令说明：
file
run：创建当前料单的lingo模型及相关元数据信息文件。
parse：分析lingo模型的优化结果，生成Report.txt报表。
reset：清空当前记忆的料单。
exit：退出。
图2 料单信息载入
第三步：打开Report.txt报表处理结果
对HDY-9NEF193料单处理生成的报表如图3、4（由于篇幅原因只随即挑选两种规格的钢筋进行示意）
图3三级钢直径16的结果报表
图4三级钢直径32的结果报表
如图3第三行表示一根下料长度为2340mm的零件和两根4560mm的零件组合重复5次，每根原料剩余525mm料头。
第四行表示一根下料长度为8450mm的零件和一根3350mm的零件组合重复59次，每根原料剩余190mm料头。
依次类推。
将图3其转换成清晰易懂的最优组合表格如下：
实际利用率III级钢直径16mm的钢筋为94.36%，III级钢直径32mm的钢筋为97.61%。
使用该软件时并不局限于一份料单中的待加工零件之间组合，对于交货时间相近的几份甚至几十份亦可交叉组合，并且会因为组合方式增多效果更好。
5模型的评价及经济性分析
从本文针对红沿河项目抽取的料单的解决可看出，针对本问题将多目标整数规划模型分解为多层整数线性规划模型和启发式多层次逐层优化方法是十分有效的。且不用担忧随着问题规模的增加，计算量和存储空间的会产生组合爆炸，特别适用于优化目标和约束条件复杂的问题。它在大大降低计算复杂度的同时保持了很高的材料利用率和尚可接受的下料方式数。并且简化后的模型与算法在计算结果稳定性方面均已完美的结果证明，此模型用于任意料单均可得到最高的利用率。
毋庸置疑，该模型投入使用后会给企业节省大笔原材料，其间直接带来的经济效益不可胜数。但生产车间需加派人手，设置专人负责使用该软件生成组合料方案，并且在装车时也增加了难度。但这部分支出远不及节约成本带来的效益，因此具有可行性。
6模型的扩展
不仅仅是一维下料亟需优化，工业生产中也存在许多二维乃至三维下料浪费的现象。
对于二维下料问题，下料方式要满足零件长，宽方向上的套裁，所以远比一维下料复杂且数量大得多。因此，我们希望通过降维启发式方法即通过形成“板
条”而把二维下料问题降为一维下料的方法来解决。在此称一维下料的原材料为“条材”，而二维下料的原材料为“板材”。板材与条材的区别在于：条材加工时只考虑长度而板材要同时考虑长、宽。如果能把零件成组看待，板条就是这样一种零件组：其在一个方向上的长度等于或近似于原材料的长(或宽)方向的长度；然后在另一个方向即原材料的宽(或长)方向进行裁剪．这样，二维下料问题因“板条”的引入便降为一维下料问题。零件的宽度决定板条的种类，当种类确定后，则要在不超过宽(或长)度的前提下在原材料上进行板条的布局(有若干种)。而布局方式一旦确定，就只剩下每个板条内部零件组的组合问题，这时就可利用一维中求解下料问题的启发式多级序列线性优化的方法来解决。其建模的具体过程类似于一维的分层建模思想。
由于篇幅原因，此处不做深入讨论。
致谢
本文的撰写是在红沿河项目部核岛一队岳雷先队长的循循善诱和悉心指导下完成的。对于这次论文的顺利完成，首先要感谢岳队在论文撰写期间的悉心指导，关心和帮助。另外，贾春荣书记和技术队长陈湘也对论文的相关内容给予了很大的帮助和指导，对这期间所遇到的困难及应注意的问题也给予了关心和建议。岳队和陈队严谨、务实和忘我的工作作风，以及热情和蔼、平易近人的待人作风，给我留下了深刻的印象，并深深的影响着我，使我受益匪浅，在此谨致以最诚挚的谢意。
软件编程的完成要特别感谢我大学期间的建模队友潘嘉程。在模型的设计和制作及论文的完成等方面都得到潘嘉程的指导，在此表示真挚的感谢。同时，在红沿河有关钢筋数据方面的提供得到钢筋车间友善的帮助，在此一并表示感谢。
最后还要感谢好友朱宏伟、谢警校、胡文杰、王绎咏、李恩平等人的帮助，在设计过程中，和他们一起讨论，共同分析，解决了很多技术上的问题。
参考文献
[1] GILMORE.P.C,GOMORY R E.A linear programming approach to the cutting stock problem (Part I)[J].Oper Res,1961,9:849-859.
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[6]刘勇彪．等界面长条类材料下料方案的最优化设计[J]．机械设计与制造，1994，5．
[7]运筹学．北京：清华大学出版社，1990．6.1
下料问题的优化设计
题1、[下料问题的优化设计]某车间有一大批长130cm的棒料，根据加工零件的要求，需要从这批棒料中成套截取70cm长的毛坯不少于100根，32cm 长的毛坯不少于100根，35cm长的毛坯不大于100根。要求合理设计下料方案，使剩下的边角料总长最短。 根据题目意义，运用优化设计理论和方法，完成设计全过程;工程问题分析：数学模型建立及特征分析：优化方法选择；优化程序设计（解析优化）；计算结果分析；结论及体会。 基于MATLAB一维优化下料问题分析 0 前言 生产中常会通过切割、剪裁、冲压等手段，将原材料加工成所需大小零件，这种工艺过程，称为原料下料问题。在生产实践中，毛坯下料是中小企业的一个重要工序。怎样减少剩余料头损失是节约钢材、降低产品成本、提高企业经济效益的一个重要途径。在毛坯下料中我们常会遇到毛坯种类多、数量大的情况，如不进行周密计算则因料头而造成的钢材损失是相当可观的。为使料头造成的钢材损失减少到最小程度，我们可依据预定的目标和限制条件统筹安排，以最少的材料完成生产任务。
1 一维优化下料问题的具体模型分析 设原材料长度为L,数量充足。需要切割成n (n≥0)种不同规格的零件,根据既省材料容易操作的原则，人们已经设计好了n 种不同的下料方式，设第j 种下料方式中可下得第i 种零件 ij a 个,又已知第i 种零件得需要量为i b 个, j x 表示第 j B 种下料方式所消耗得零件数目, j c 表示第 j B 种下料方式所得余料(j=1, 2 , ?, n, j x ∈ Z)。满足条件的切割方案有很多种,现在要求既满足需要又使所用原材料数量最少,即最优下料方案满足:μｐ=min (∑j c j x )约束条件:∑ ij a j x =i b , j x ∈Z 。 线性规划数学模型 根据线性规划算法，约束条件包括两部分：一是等式约束条件，二是变量的非负性。出变量的非负要求外，还有其他不等式约束条件，可通过引入松弛变量将不等式约束化成等式约束形式。如果是求最大值的,则松弛模型最优解对应的目标函数值必大于或等于整数规划最优解对应的目标函数值；如果问题是求最小值，则松弛模型最优解对应的目标函数值必于或等于整数规划最优解对应的目标函数值。因此对于最优下料方案模型为： []()1 1 min 1n p j j j n ij j j j j f c x a x b x z μ==+? ==???=???∈??∑∑ 由式(1)的线性规划(LP)引入松弛变量
高层住宅结构方案比选及经济性分析
高层住宅结构方案比选及经济性分析 发表时间：2018-07-12T12:01:26.677Z 来源：《防护工程》2018年第6期作者：万凤海1 曾焕名2 [导读] 提高其建筑结构设计的经济性效益，从而推动建筑设计与建设的全面发展，具有十分积极的作用和意义。 1.浙江美源建筑设计有限公司; 2.中梁控股集团浙江温州 325000 摘要：本文在对高层住宅建筑的混凝土结构形式及其设计要点、经济性等分析基础上，通过工程实例，对高层住宅结构方案比选及经济性进行研究，以为相关实践及研究提供参考。 关键词：高层住宅结构方案比选经济性分析 高层建筑作为城市建筑的主要类型，对城市现代化发展以及城市人民生活方式变化都有着非常重要的作用和影响。就高层住宅建筑的结构设计方案比选与经济性进行研究，以在满足高层建筑结构设计要求的同时，提高建筑项目的经济性效益，对推动建筑行业发展有着非常积极的作用和意义。下文将通过工程实例，对高层住宅结构设计中方案比选与经济性进行研究。 1、高层住宅混凝土结构设计的要点 钢筋混凝土结构是当前高层住宅建筑中采用的主要结构类型，一般以剪力墙和框架-剪力墙等建筑结构体系形式为主。下面主要围绕高层住宅钢筋混凝土结构的剪力墙与框架-剪力墙两种结构体系形式，对其设计要点进行分析论述。 1.1 高层住宅剪力墙结构体系及其设计要点 高层建筑结构设计中，剪力墙结构是一种通过钢筋混凝土墙板替换框架结构中梁柱，以对建筑结构的各种荷载作用进行承担的结构形式。一般情况下，高层建筑中，结构受力构件以墙、柱、梁、板等为主，由于剪力墙结构的刚性结构特点，再加上弯曲型位移曲线使其建筑结构的刚度以及强度均比较好且延展能力突出，结构传力相对均匀，抗倒塌能力强，在高层建筑结构设计中应用也比较广泛。 一般情况下，建筑结构设计中，剪力墙结构体系的建筑，其剪力墙多设置为沿主轴方向进行双向布置的形式，呈矩形、L、T形等，对于多角形平面或者是Y形平面的剪力墙，可以通过沿着三个轴线方向布置的方式进行设置；而正多边形、圆形或者是弧形的平面可以沿着径向、环向进行布置；对于剪力墙结构结构的结构侧向刚度以及剪力墙数量的估算，可以根据建筑结构层数利用相关的经验公式进行估算，以合理进行剪力墙数量设置。此外，对于剪力墙结构设计，一般要求剪力墙不能过长，对长度较大的剪力墙需要通过设置跨高较大的连梁，将剪力墙划分成若干长度均匀的墙段，同时控制墙段的宽、长比在3以上，长度在8m以内；剪力墙结构抗震设计中，其底部加强范围需要满足高度（从地下室顶板开始计算）以底部两层与墙体总高度1/10值中较大的一个值作为剪力墙底部加强部分的高度值，对于剪力墙结构计算中嵌固端在地下一层底板或有以下位置的情况，其加强部位高度计算需要延伸到嵌固端。对于剪力墙结构中剪力墙或核心筒墙肢与平面外相交楼面梁刚接的情况，其沿楼面梁轴线所设置的与梁连接的剪力墙，其厚度要在梁截面宽度以上，对剪力墙内设置的暗柱桩，要求暗柱桩的结构高度与剪力墙厚度一致，截面宽度为梁宽与2倍的墙厚之和，通过计算确定的暗柱桩纵向钢筋需要满足建筑结构纵向钢筋的总配筋率要求；暗柱内应设置箍筋，其中三级以上箍筋直径要求在8mm以上，四级与非抗震要求时的箍筋直径需要在6mm以上，并且要大于纵向钢筋直径的1/4值，箍筋间距设置三级以上需要在150mm以上，四级与非抗震条件的箍筋间距为200mm以下。对于剪力墙墙肢截面高与厚度比在4以下的情况，需要根据框架柱进行截面设计。 1.2 高层住在框架-剪力墙结构设计要点 框架-剪力墙结构中，是通过在框架结构中进行一定数量的剪力墙设置，在增加建筑结构空间布局的灵活性同时，满足其功能需求，框架-剪力墙结构形式在公共建筑中设计应用相对较多，并且较为受欢迎。框架-剪力墙结构设计一般为双向抗侧力体系形式，建筑结构抗震省设计中，框架-剪力墙结构的两个主轴方向都需要设置剪力墙，并且梁、柱以及剪力墙中线注意尽量重合，同时对框架梁的中线与墙柱中线偏心距要控制在柱宽度的1/4左右，对于剪力墙的布置要保持均匀，对长度较大的剪力墙需要分为双肢墙或者是多肢墙进行布置，墙肢长度控制在8m以内。此外，框架-剪力墙结构中，剪力墙的设计以周边有梁柱的带边框剪力墙形式为主，保持纵横向剪力墙相连形成L、T或者是口形，以提高框架-剪力墙结构中剪力墙的刚度与抗扭能力，同时剪力墙设置要贯通建筑物全高，墙厚随高度增加逐渐减小，避免刚度突变；对抗震墙的设计需要保持洞口上下对齐，洞边与端柱相距在300mm以上，对于二级及以上抗震墙洞口连梁的跨高比在5以内，同时梁截面高度在400mm以上，长度较大的剪力墙需要使用洞口与连梁进行分割成墙段，墙段宽高比要大于2。 此外，框架剪力墙结构计算中，框架柱与剪力墙平面外的梁可以不予考虑，与剪力墙相交支座需要按照铰接进行计算，边框柱在剪力墙平面内按照墙进行计算，反之按照框架柱进行计算，并且其配筋设计要满足建筑结构的最小配筋率要求，此外，对于二级以上抗震性能的剪力墙，其底部加强部分边框柱需要满足约束边缘构件箍筋与纵向钢筋构造设计的有关要求。 2、高层住宅结构方案比选及经济性分析 高层建筑项目的经济性需要从项目决策以及操作、技术等不同层面进行综合考虑。对于高层建筑结构合计来讲，决策层面的经济性要求就是建筑项目规划阶段的层数选择、可售比、停车库停车方式、地下室形式及范围、建筑商业形态及周边配套等；而操作层面则是指建筑的结构设计部分，包括建筑单体高宽比、平面形状、大堂结构形式、地下室与设备房的大小、结构等；技术层面主要是建筑设计的施工图结构布置等，包括精细化配筋、剪力墙间距、墙柱比例等。 某高层住宅建设项目是一个包含休闲商业、便民居住等功能的建筑项目，项目建设规划用地面积约为3.8万多平米，地面计容面积约为12万多平米，项目西侧为商业街和居民小区规划区，北侧为学校教育规划区，东、南分别为居民小区和行政办公、商业金融规划区，整个项目的配套建设相对完善，并且各种资源相对优越。该高层住宅建筑项目规划设计阶段，建筑结构设计为钢筋混凝土结构形式，主要采用了框架-剪力墙和剪力墙结构两种方案，如下图1所示。
下料问题的解法
有交货时间限制的大规模实用下料问题 朱珠,王辉,志敏 指导老师：鲁习文 (华东理工大学理学院数学系,200237) 摘要：本文讨论了有交货时间限制的大规模单一原材料下料问题。对于一维下料问题，本文提出一种新的算法：DP 贪婪算法。在一维的基础上建立了二维的求解模型，运用降维思想结合一维的DP 贪婪算法，给出解决该模型的算法。数值计算结果表明该算法对大规模下料问题是有效的。 关键词：下料问题，DP ，贪婪算法 1、问题描述 单一原材料下料问题. 设这种原材料呈长方形，长度为L ,宽度为W ，现在需要将一批这种长方形原料分割成m 种规格的零件, 所有零件的厚度均与原材料一致，但长度和宽度分别为),(,),,(11m m w l w l ，其中m i W w L l w i i i ,,1,, =<<<。m 种零件的需求量分别为m n n ,,1 。下料时，零件的边必须分别和原材料的边平行。这类问题在工程上通常简称为二维下料问题。特别当所有零件的宽度均与原材料相等，即m i W w i ,,1, ==，则问题称为一维下料问题。 一个好的下料方案是在生产能力容许的条件下，以最少数量的原材料，尽可能按时完成需求任务, 同时下料方式数也尽量地小. 2、一维下料问题 2.1 模型假设 在充分了解并分析了实际情况后，我们对一维下料问题提出如下假设： （1）每天下料的数量受到企业生产能力的限制，在未完成需求任务前，每天下料的数量等于最大 下料能力。 （2）每个切割点处由于锯缝所产生的损耗不可忽略。 （3）增加一种下料方式大致相当于使原材料总损耗增加%08.0。 （4）每种零件有各自的交货时间，若某零件无交货时间，则记该零件交货时间为无穷大。 2.2 一维单一原材料实用下料问题的模型 根据公司要求，目标是既要所用材料最少，也要下料方式少。记m ：零件种类总数,i x ：第i 种下料方式下料的根数，k ：下料方式的种类数，:i δ第i 种下料方式的余料。借助函数 ???=01)(i x signal 00 =>i i x x ，可得所用材料)(1x f 和采用的下料方式)(2x f 分别为： ∑==k i i i x x f 11)(δ，()∑==k i i x signal x f 1 2)( 借助模型假设中假设(3)：增加一种下料方式大致相当于使原材料总损耗增加%08.0。故可将双目标转化为单目标：
下料问题的逐级优化方法
摘要 原材料的切割问题是工业生产中的重要问题，可以直接决定一个工厂的效益大小，是一个很有实际研究价值的问题。 对于一维下料问题，我们主要以整数规划为模型，讨论了钢管数最少和余料最少两种方式，但由于数据较大，后面又通过对变量变化范围的缩减，找到了较优的在大数据时替代穷举法的非线性整数规划来确定较优的几种切割方式，以得到较节省的剪裁方法。后面的成本问题可以转化为一维下料问题的加权问题。 解决二维的下料问题，采用逐级优化的方法，进行下料方案的筛选。首先选用单一下料两个方向排料优选的下料策略，成品料的长在原材料的长和宽两个方向上分别排列，求出最优解；其次采用单一下料中成品料的长和宽在原材料的长、宽两个方向套裁排料优选，算出所需原材料的块数和利用率；最后按照零件需求量，进行几种零件配套优选，用新易优化板材切割软件求出最优的板材切割方法，列以原材料消耗总张数最少为目标函数的数学模型，用LINGO软件编程，求出最佳下料方案。按照原材料的利用率，筛选出最佳的下料方案为按照零件需求量，进行几种零件的配套优选下料方案 关键字：下料问题整数规划逐级优化 1问题重述 如何更大程度的获得合理利润在当今这个以经济发展为核心的社会已经成了工厂实际生产中急需解决的问题，其中原材料利用率低则是每个工厂所关心的重点问题。因此有必要对原材料的利用方式进行讨论，找到更合理的使用方法。 本问题就以生产实践中遇到的材料剪裁问题为基础，以寻找消耗原材料最少的剪裁方式为目的，并通过一维、二维的多维度分析，以及使用频率对原材料价格的影响，通过多种合理的数学模型，找到更符合实际情况的最优剪裁方式。 2问题分析 直接分析问题为为找到最好的几种剪裁方案，使得钢管数最少，余料尽可能少或余料最少，钢管数尽可能少，但在完成的过程中，我发现只要分配好了几种剪裁方案，用整数规划可以较容易的找到最省的下料方案，而遇到的困难是如何选择几种较优的剪裁模式，这就变成了问题的核心；而后面的几问基本上都是该问题的变形或推广，原理相似，价格问题只是切割问题中钢管数最少的加权处理，第二问是改变了衡量的单位，有长度变成了面积，可以由一维的情况推广解决 3问题假设 1.原材料在生产过程中除去剪裁方式造成的损耗外其他损耗为0，且生产后的钢管均符合要求 2.剩余的原材料无法利用 3.原材料中没有不合格品 4.客户中途无退单情况 5.运输过程中没有其它损耗 6.原材料的增加费用只与使用频率有关，模式使用频率相同时，其产生的增加费用相同。 7.生产的总费用只与钢管数有关，本问题不考虑人工工资、厂房用地、管理
第2章+工程设计、施工方案技术经济分析
第二章工程设计、施工方案技术经济分析 2009年案例分析试题 试题二（20分） 某业主邀请若干厂家对某商务楼的设计方案进行评价，经专家讨论确定的主要评价指标分别为：功能适用性（F1）、经济合理性（F2）、结构可靠性（F3）、外形美观性（F4）、与环境协调性（F5）五项评价指标，各功能之间的重要性关系为：F3比F4重要得多，F3比F1重要，F1和F2同等重要，F4和F5同等重要，经过筛选后，最终对A、B、C三个设计方案进行评价，三个设计方案评价指标的评价得分结果和估算总造价见表2.1. 表2.1 各方案评价指标的评价结果和估算总造价表 问题： 1．用0-4评分法计算各功能的权重，将计算结果填入答题纸表2.1中。 2．用价值指数法选择最佳设计方案，将计算结果填入答题纸表2.2和表2.3中。
3．若A、B、C三个方案的年度使用费用分别为340万元、300万元、350万元，设计使用年限均为50年，基准折现率为10%，用寿命周期年费用法选择最佳设计方案。 （表中数据保留3位小数、其余计算结果均保留两位小数） 2009年案例分析试题二答案 问题1： 表2.1功能权重计算表 问题2： A方案加权得分＝9×0.225+8×0.225+10×0.35+7×0.1+8×0.1＝8.825（分） B方案加权得分＝8×0.225+10×0.225+9×0.35+8×0.1+9×0.1＝8.900（分）
C方案加权得分＝10×0.225+8×0.225+8×0.35+9×0.1+8×0.1＝8.550（分） 合计得分＝8.825+8.9+8.55＝26.275（分） A方案功能指数＝8.825/26.275＝0.336 B方案功能指数＝8.9/26.275＝0.339 C方案功能指数＝8.55/26.275＝0.325 A方案成本指数＝6500/（6500+6600+6650）＝0.329 B方案功能指数＝6600/（6500+6600+6650）＝0.334 C方案功能指数＝6650/（6500+6600+6650）＝0.337 A方案价值指数＝0.336/0.329＝1.021 B方案价值指数＝0.339/0.334＝1.015 C方案价值指数＝0.325/0.337＝0.964 A方案的价值指数最高，选择A方案 问题3： A方案寿命周期年费用＝6500×（A/P，10％，50）+340＝995.58（万元） B方案寿命周期年费用＝6600×（A/P，10％，50）+300＝965.67（万元） C方案寿命周期年费用＝6650×（A/P，10％，50）+350＝1020.71（万元）
经济可行性分析报告
经济可行性分析报告 报告概述 作为投资决策前必不可少的关键环节，可行性分析报告是在前一阶段的项目建议书获得审批通过的基础上，主要对项目市场、技术、财务、工程、经济和环境等方面进行精确系统、完备无遗的分析，完成包括市场和销售、规模和产品、厂址、原辅料供应、工艺技术、设备选择、人员组织、实施计划、投资与成本、效益及风险等的计算、论证和评价，选定最佳方案，依此就是否应该投资开发该项目以及如何投资，或就此终止投资还是继续投资开发等给出结论性意见，为投资决策提供科学依据，并作为进一步开展工作的基础。 主要内容 1.全面深入地进行市场分析、预测。调查和预测拟建项目产品在国内、国际市场的供需情况和销售价格；研究产品的目标市场，分析市场占有率；研究确定市场，主要是产品竞争对手和自身竞争力的优势、劣势，以及产品的营销策略，并研究确定主要市场风险和风险程度。 2.对资源开发项目要深入研究确定资源的可利用量，资源的自然品质，资源的赋存条件和开发利用价值。 3.深入进行项目建设方案设计，包括：项目的建设规模与产品方案、工程选址、工艺技术方案和主要设备方案、主要材料辅助材料、环境影响问题、项目建成投产及生产经营的组织机构与人力资源配置、项目进度计划、所需投资进行详细估算、融资分析、财务分析、国民经济评价、社会评价、项目不确定性分析、风险分析、综合评价等等。 项目流程 接受客户项目委托→组建项目小组→事前调查→编制项目研究计划→签订合同或协议→正式介入调查→分析研究、优化和选择方案→编制可行性分析报告说明该项目的实现在技术上，经济上和社会因素上的可行性，评述为合理地达到开发目标可供选择的各种可能的实现方案，说明并论证所选定实施方案的理由 报告模板 第一部分项目总论 总论作为可行性研究报告的首要部分，要综合叙述研究报告中各部分的主要问题和研究结论，并对项目的可行与否提出最终建议，为可行性研究的审批提供方便。 一、项目概况 （一）项目名称 （二）项目承办单位介绍 （三）项目可行性研究工作承担单位介绍 （四）项目主管部门介绍 （五）项目建设内容、规模、目标 （六）项目建设地点 二、项目可行性研究主要结论 在可行性研究中，对项目的产品销售、原料供应、政策保障、技术方案、资金总额及筹措、项目的财务效益和国民经济、社会效益等重大问题，都应得出明确的结论，主要包括： （一）项目产品市场前景
施工组织设计(技术方案的技术经济分析
施工组织设计 （施工方案） 的技术经济分析 1997年7月 在市场经济大潮的冲击下，我国的建筑安装企业同样需要面对＂物竞天择、适者生存＂的危机。要想在强烈的市场竞争中立于不败之地，也为了企业走向国际，开拓大市场的需要，加之我国建筑市场的逐步规范化，以及招投标制度的逐渐完善，企业深入挖潜、锐意改革才是振兴的必由之路。欲实现这一目标，企业除了要改善经营机制，实行现代化管理制度而外，还必须开展大力的节能降耗运动，以科学的理论和实践创造高效益的施工手段，为自己在竞争的天平上加重成功的砝码。这其中最有效的途径就是做好施工组织设计（施工方
案）的技术经济分析。 1. 施工组织设计（施工方案）技术经济分析的任务 施工组织设计（施工方案）是安排施工准备和施工全过程的全局性的技术经济文件，是指导工程施工的＂法规＂。它的优劣，将直接决定工程乃至企业的经济效益。施工组织设计（施工方案）技术经济分析的任务即是通过科学的计算和分析比较，论证其在技术上是否可行，在经济上是否合算，选择一套技术经济效果最隹的方案，使技术上的可能性和经济上的合理性达到统一。这一过程同时也为不断改进与提高施工组织设计（施工方案）的水平提供依据，为增长经济效益提供信息。技术经济分析既是施工组织设计（施工方案）的内容之一，也是必要的设计手段。
2. 施工组织设计（施工方案）技术经济分析工作方式 施工组织设计（施工方案）技术经济分析应遵循循序渐进的原则。根据施工组织设计的编制程序，技术经济分析工作大体可按四个阶段进行，在前一个阶段确认一个最优方案后，方可进行下一个阶段的工作，在每个阶段中，则须依编制方案、进行技术经济分析、选择最优方案并评价、确认是否符合要求的步骤执行。 2.1 选择＂施工技术和组织方式＂阶段 这是编制施工组织设计（施工方案）的首要阶段，也是最关键的阶段，同时也是进行技术经济分析的最关键阶段。 在＂施工技术和组织方式＂文件中，解决的主要问题是确定施工高峰
钢筋优化线材下料方案
钢筋优化线材下料方案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
钢筋优化线材下料方案 一、钢筋优化配料 钢筋下料需要考虑在规范允许的钢筋段点范围达到一个钢筋 长度最 优组合的形式，尽量与钢筋的定尺长度的模数相吻合，以达到节约人工、机械和钢筋的目的。 二、优化段料 钢筋料单出来以后，现场截料时优化，减少短料和度料。根 据统筹法和 智能筛选优化技术，对料单中的钢筋进行全面整合，把度料减少到最低。钢筋切断应根据钢筋号、直径、长度和数量、长短搭配，先断数量多的后断数量少的，先断长料后断短料，尽量减少和缩短短钢筋头，以节约钢材。 三、如何优化下料 1、有选择进料 如料长2.23m、×4=8.92m、×5=11.15m自然应进9m长钢筋。 每 根钢筋一段4即可。 如柱主筋Φ22，柱纵筋采用电渣压力焊接头，不考虑渣焊烧损耗、柱主筋长度为4.4m。可下断4.50m，上一层柱主筋下料即可减少0.1m选择9m定尺钢筋、度料为0。
如层高为3.3m。柱主筋Φ14，柱筋下料长度考虑搭接长度为3300+686=3986、选择9m定尺钢筋、一断三。 2、长短合理搭配 在钢筋加工制作过程中，同一种钢筋往往有多种下料尺寸，不能按下料单中的先后顺序下料，而应先截长料、所余钢筋有时与其他编号钢筋长度接近、可利用之反之就会浪费钢筋。这是钢筋下料时节省钢筋的一项原则。 如框梁梁需用以下负弯矩筋，现场与9m长Φ25钢筋。 ○1号筋Φ25Ｌ=4.2m ○3号筋Φ25Ｌ=4.7m 如果按下料单下料的顺序分别下料、在截○1号筋时×2=短头出现，而如果先截○3筋剩余4.3m，钢筋用来断用搭配法下○1号筋 4.2m料，只有短头出现。在钢筋下料时对短料的用途处做到心中有数。如预制过梁、梁垫铁、马凳、烟道、管道侧面的附加筋、次梁端头负弯矩筋、楼梯等这些零量构件可以利用度料来加工。 3、钢筋相加下料 如两种长度的Φ2０钢筋，其数量相近。现场有9m长钢筋。 ○1Φ20 3.9m ○2Φ20 4.9m 3.9m + 4.9m =8.8m 只有0.2m短头。 4、钢筋混合下料 如两种长度的Φ20负弯距筋。现场有12m的钢筋
暖通设计方案选择的重要性分析 李辉
暖通设计方案选择的重要性分析李辉 摘要：暖通空调设计方案是一个直接关系到暖通空调工程项目的成败和经济效 益优劣的重要问题，它不仅关系到用户的使用满意程度，而且还严重影响到商家 的收益状况，如何选择最优方案已经成为一个国际性重大问题。一个优秀的设计 方案，需要经过全面的分析比较，从技术、经济多个角度进行分析，最终达到最 大的综合效益。本文对暖通设计方案选择的重要性进行了探讨。 关键词：暖通设计；方案选择；重要性 暖通空调设计方案往往都有各自的优缺点，面对众多的设计方案，由于考虑问题的角度 不同，各方的看法往往各不相同。设计人员不得不进行大量的方案比较和优选的工作，设计 方案技术经济性比较正在成为影响暖通空调设计质量和效率的一项重要工作。目前在设计方 案比较中存在的一些混乱状况使设计人员无所适从。如何对暖通空调设计方案进行科学的比 较和优选，是暖通空调设计人员在实际设计工作中经常遇到的一个重要技术难题。 1 暖通空调方案设计评估的特点 1.1多人、多学科、多层次、多目标的综合评价 所谓“多人”，指的是评价过程须由多个不同领域的专家或决策者共同参与对评测对象的 评测，以保证评价结果的可信度和准确性。暖通空调方案的评价工作涉及到诸多学科，不同 的领域，包括：建筑、环境、能源、材料，设备、心理等，需要不同领域专家共同合作；“多层次多目标”是指被评价对象即暖通空调设计方案的系统规模大，子系统和系统要素多，系统内部关系复杂，使得评价指标体系呈现多目标和多层次结构，且这些目标之间一般呈现多级 递阶层次结构。 1.2评价内容的模糊性和不确定性 暖通空调方案设计评估体系的评价内容丰富，可包括：经济性（初投资、运行费用等），耗能，舒适度，可靠性（发生故障的频率是多少且一旦出现问题是否容易恢复，要花多少时间），灵活度（当要改造或扩充增容时是否容易），可维护性等。其中，舒适度、可靠性、 灵活度、可维护性具有强烈的模糊性和不确定性。这就给设计方案的定量评估带来了很大的 麻烦。 1.3使用的简单性 暖通空调设计方案评估的实施需要不同专业的合作，因此制定的评价体系和标准在实际 操作中必须简单易行，这样才能更容易被人们所接受，才能在实际工作中得到广泛推广和发 挥作用。 1.4较高的客观性 暖通空调系统纷繁复杂，渗透到了建筑系统的方方面面，且参与的评价人员也必然很多，这就要求所建立的评价体系和标准的客观性较好，即评价结果不会因为评价人员的不同而发 生变化。 2 暖通设计方案选择的重要性分析 2.1可行性和可靠性 设计方案应符合国家和当地政府有关法规和规范的要求，包括有关环境保护的要求；设 计方案应能满足有关方面的要求（如供电、供气、供水、供热等），并应特别顾及这些条件 的长期、变化情况。例如近年来采用比较多的地源热泵系统，设计人员不但要了解该系统的 主要优势，同样要了解该系统的缺点。该系统主要的优点在于环保、节能，属于比较新兴的 节能产品。但是同样该系统由其自身的缺点，那就是其所需室外埋管场地的需求比较大。很 多工程室外场地非常有限，无法提供大面积的埋管空间，这就制约了空调方案的选择。室内 空调方案的选择也要受到很多条件的制约，如建筑结构、装修等方面。如某建筑物其具有大 面积高大的共享空间。有时我们会选择吊顶式空调机组搭配旋流等口等。然而在该系统中存 在一个问题就是冬季采暖，大家都知道热空气的比重比较轻，因此通常在家庭装修中暖气都 会安装在房间较低的地方。那么在高大空间中，热空气是否能够到达实际人员活动区域将是 该系统设计的一个难点。那么对于温湿度等参数要求较高或比较特殊的工艺性暖通空调设计 项目，应对设计方案进行全年工况分析，以确保其在全年各种室外气象条件下的适应性。对
优化建筑工程钢筋下料方案
优化下料方法节约钢筋材料 一、下料方法节约钢筋 钢筋材料的节约首先要，做好第一步下料管理工作，特别是钢筋下料单的组合整理。项目部在对图纸和下料单对照无误后，再对各种规格的钢筋总量进行材料采购。在下料过程中把所有同强度等级同直径的钢筋依长度，由长到短的顺序进行一次组合排列，从中去发现一些规律：相加下料规律、相乘下料规律、混合下料规律等等从而节约钢材。 （一）、钢筋进料的选择 钢筋的长度不是越长越好，实际工程中，需要的钢筋长度千差万别，在南楼、北楼工程中灵活的选择进场钢筋的长短得到了体现。在采购钢筋时，针对下料单组合排列和根据现场实际情况，对钢筋的长度进行选择，使钢筋下料后短头最少或者为零。 1、北楼工程中，梁需要用Ф25钢筋，料长8.83m 因此这部分梁钢筋，选择进9m长的钢筋短头最少。 2、北楼地下室板钢筋需要Ф18钢筋，料长2.23m。 用9米钢筋：9m/2.23m=4.035（根） 4.035 - 4 = 0.035 用12米钢筋：12m/2.23m=5.381（根） 5.381 - 5 = 0.381 对比知：选用9m钢筋更节约。
（二）、钢筋长短料组合搭配下料 1、钢筋制作过程中，同一种规格钢筋往往有多种下料尺寸。不应该按下料单中的先后顺序下料。而是应该根据组合排列的规律先截长料，再做断料，这是钢筋下料节省钢筋的一项原则。 1、北楼框架梁需要用有两种尺寸钢筋，现场当时有9m长的Ф25钢筋。①号钢筋：4.2m ②号钢筋4.7m 如果按下料单下料的顺序分别下料，先截①号钢筋时会有600mm短头出现。而如果先截②号钢筋时，剩余4.3m钢筋。用搭配法先做②后做①，这样只会产生10cm短头出现。 所以按组合排列的规律先截长料，后做短料。 （三）、相剩计算钢筋下料 在我们工程中，标准层主梁须要用Ф10箍筋2000个，单个箍筋料长2.35m。 在调直机调直前，先计算2.35m X 4 = 9.4m，把调直后的钢筋截成500根9.4m长的钢筋，然后再截成2.35m长的箍筋，这样不会有短头出现。 （四）、相加计算节约钢筋。 基础大梁需要以下两种长度的Ф25钢筋，其长度相近。选用现场有的12m钢筋。 ①Ф28 5.7m ②Ф28 6.2m 5.7m + 6.2m = 11.9m
下料问题的优化设计
下料问题的优化设计 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
题1、[下料问题的优化设计]某车间有一大批长130cm的棒料，根据加工零件的要求，需要从这批棒料中成套截取70cm长的毛坯不少于100根，32cm 长的毛坯不少于100根，35cm长的毛坯不大于100根。要求合理设计下料方案，使剩下的边角料总长最短。 根据题目意义，运用优化设计理论和方法，完成设计全过程;工程问题分析：数学模型建立及特征分析：优化方法选择；优化程序设计（解析优化）；计算结果分析；结论及体会。 基于MATLAB一维优化下料问题分析 0 前言 生产中常会通过切割、剪裁、冲压等手段，将原材料加工成所需大小零件，这种工艺过程，称为原料下料问题。在生产实践中，毛坯下料是中小企业的一个重要工序。怎样减少剩余料头损失是节约钢材、降低产品成本、提高企业经济效益的一个重要途径。在毛坯下料中我们常会遇到毛坯种类多、数量大的情况，如不进行周密计算则因料头而造成的钢材损失是相当可观的。为使料头造成的钢材损失减少到最小程度，我们可依据预定的目标和限制条件统筹安排，以最少的材料完成生产任务。
1 一维优化下料问题的具体模型分析 设原材料长度为L,数量充足。需要切割成n(n≥0)种不同规格的零件,根据既省材料容易操作的原则，人们已经设计好了n种不同的下料方式，设第j种下料方式中可下得第i种零件ij a个,又已知第i种零件得需要量为i b个, j x表示第 B种下料方式所消耗得零件数目, j c表示第j B种下料方式所得余料(j=1, j 2 , , n, j x∈ Z)。满足条件的切割方案有很多种,现在要求既满足需要又使所用原材料数量最少,即最优下料方案满足:μｐ=min (∑j c j x)约束条 件:∑ij a j x=i b,j x∈Z。 线性规划数学模型 根据线性规划算法，约束条件包括两部分：一是等式约束条件，二是变量的非负性。出变量的非负要求外，还有其他不等式约束条件，可通过引入松弛变量将不等式约束化成等式约束形式。如果是求最大值的,则松弛模型最优解对应的目标函数值必大于或等于整数规划最优解对应的目标函数值；如果问题是求最小值，则松弛模型最优解对应的目标函数值必于或等于整数规划最优解对应的目标函数值。因此对于最优下料方案模型为： 由式(1)的线性规划(LP)引入松弛变量 如果得到的最优解是整数,则求解结束。该最优解也是式(1)的最优解。否则,得到的最优解只是式(1)的最优解的一个下界。这样可以把式(1)划分为两个子问题。 再对式(3)和式(4)继续上述过程。若在某一时刻得到了一个全整数解xm,则xm 为式(1)的一个上界。此时 ,若打算从子问题k开始分支,而这一问题的下界为
优化钢筋下料方案,增加企业经济效益
优化钢筋下料方案,增加企业经济效益 发表时间：2014-10-21T13:14:18.403Z 来源：《工程管理前沿》2014年第10期供稿作者：王智;叶建;蒋尔昌 [导读] 钢筋的下料方案是为了获得优质、高效的钢筋材料，按照建筑工程的施工图纸。 王智;叶建;蒋尔昌 中国建筑第四工程局有限公司珠海公司东莞分公司;529000 摘要：钢筋材料是建筑工程常用的材料，其性能的好坏将对建筑工程的整体质量产生重要影响。如何优化钢筋下料的方案，使钢筋的性能得到充分的发挥，成为建筑行业重点研究的课题。通过采取有效的管理措施，降低钢筋的损耗率，来满足日常工程建设施工的要求，同时达到减少资源浪费、增加企业经济效益的目的。 关键词：钢筋材料；耗损率；下料方案；企业效益 随着经济的飞速发展和社会的不断进步，人们的生产生活水平得到了很大的提高，对建筑工程的需求量也越来越大。在建筑施工中，钢筋的使用量非常庞大，造价也非常昂贵，因此钢筋下料方案合理与否与钢筋损耗率的大小，可能直接决定了工程建设的质量。由于工程建设的内容不同、钢筋材质的功用各异，因此钢筋的下料方案也是多种多样，合理优化钢筋的下料方案，是提高钢筋使用性能的重要环节，这就需要保证钢筋的存储质量、下料的过程当中注意减少钢筋的损耗，以最小的破损完成更大的施工作业，实现钢材的使用价值，以取得更好的企业效益。 一、优化钢筋下料方案的重要性 （一）钢筋下料的含义分析 钢筋下料是指在制作某一钢筋产品或者产品所需的钢筋材料形状时，在整批钢筋材料中截取一定形状、质量或者数量的钢筋的操作过程。而要想顺利完成这一系列的操作，必须按照以下步骤操作：首先，钢筋下料人员能够看懂建筑工程结构施工图，这样才能准确的进行钢筋下料工作。其次，能够计算钢筋下料的长度，掌握钢筋的保护层、量度值以及箍筋调整值等数据。再次依据前面的准备工作，来进行钢筋的剪切和使用。 （二）优化钢筋下料方案的重要作用 钢筋的下料方案是为了获得优质、高效的钢筋材料，按照建筑工程的施工图纸，结合库存材料的规格、数量以及每一编号的下料长度，填写钢筋的配料单并进行钢材切割的方案。钢筋下料是建筑工程施工的第一步，优质的下料方案是提高工程建设质量的前提，因为它不仅提供了建筑工程所需的钢筋材料，同时也对钢筋材料的库存、使用和废料有了清晰的认识，为接下来的工程施工提供了数据支撑。 二、优化钢筋下料方案应注意的问题 （一）做好优化钢筋下料方案前的准备措施 在执行钢筋下料方案之前，钢筋的存储管理工作非常重要。因为一项工程启动之初，有一个运送材料的过程，而材料在运到施工现场后不可能马上就要投入使用，必定有一个材料的存储过程，因此为了保证钢筋材料的性能降低损耗率，应该从以下几个方面做起：首先，合理保存钢筋材料。入库保存的环节非常重要，一定要注意避免钢筋的锈蚀，如果锈蚀的钢筋数量较少，应立即进行人工的除锈操作；当锈蚀的情况非常严重了，就因该立即将这批材料进行降级使用或者直接废弃不用，否则极易出现严重的安全事故。其次，对库存钢筋的出入情况做出详细准确的记载，明确登记入库材料的数量、规格和质量；对钢筋的领取情况进行严格的把控，使得实际的领取量不能超过计划用量。再次，对钢筋材料进行合理的分类，如钢筋直径为12（mm）、16（mm）等合理分配后，在真正的执行下料方案时就会非常的清晰。 （二）影响钢筋下料方案执行的因素 优化钢筋下料方案是对原有方案的一种修改和完善，因而会受到一些因素的影响，主要包括以下几个方面：第一，计算精确度因素。钢筋下料方案的执行其实也是一种科学计算的过程，因为建筑工程对钢筋的要求非常严格，其中包括形状、数量和长度都应该按照施工设计的要求来进行，如果下料方案设计人员的计算能力有限，那么不仅会影响到下料工作的开展，造成钢筋材料的浪费，还会使工程建设得质量陷入危局。第二，施工进度以及施工流水阶段的搭接问题。钢筋下料方案的制定和执行是为工程建设服务的，因此一定要兼顾到工程建设的进度和施工流水阶段的搭接工作，如果下料方案的执行超出了工程建设的进度，那么这些钢筋材料的使用效率就不能完全的发挥出来，也就是钢筋损耗的一种表现。第三，钢筋的弯曲延伸率因素。钢筋的弯曲延伸性能是钢筋的重要性能之一，延伸性能好的钢筋更加耐用，所能承担的建设任务也就越重要。在弯曲时，钢筋的弯曲处轴线长度没有发生改变，但是其弯曲后的尺寸一定不能超过下料时所需的尺寸，否则这段钢筋就不能发挥作用了。第四，钢筋的焊接点不应该在钢筋构件的最大弯曲处，否则钢筋的承载力就会大大削弱，进而影响整个工程建设的质量。 三、优化钢筋下料方案的措施分析 （一）严格按照建筑工程施工的设计图纸进行操作 建筑工程设计图纸是整个建设活动的总纲，而钢筋下料方案的制定和执行也不例外。钢筋下料方案就是为了向工程建设提供优质、合格与高效的钢筋材料，只有按照总的建设方针来操作，才能让每节下料的钢筋得到充分的利用，同时也提高了工程建设的效率和质量。 （二）降低钢筋下料的损耗率，提高钢筋材料的性能 钢筋材料的性能直接影响到建筑工程的质量，所以必须在进行钢筋下料优化时注重钢筋的损耗处理，可以从以下几个方面进行分析：首先在钢筋材料入库管理的阶段，要做好钢筋的防水处理，以免钢筋发生严重的锈蚀，影响建筑工程的质量。其次，做好钢筋的搭接工作。钢筋在建设工程中进行搭接操作对降低钢筋下料的损耗率具有非常重要的作用，一般钢筋作为柱墙使用时，在16以下的可以用捆绑的方法进行处理，16到20的可以采用电渣压力来焊接，20以上的直接采用套筒进行连接；在水平方向上的钢筋下料时，20以下的直接进行绑扎搭接，20以上的进行套筒连接，这样就能发挥钢筋的集体效应，较好的保证钢筋整体的耐力，最大程度的减少钢筋的损耗率。再次，对废料或者短料采用降格使用。一般工程建设过程中，对钢筋的需求量非常大，一些施工人员往往注意使用那些长的、质量过关的钢筋材料，而那些短的、质量稍差的钢筋就以废铁来处理，而没有将这些钢筋材料的功能最大程度的发挥出来。在优化钢筋下料方案时，一定要明确提出“变废为宝”的思想理念，将废、短钢筋进行降格使用，如一段0.5米的钢筋材料难以适应1米的建设需求，但是它可以作为焊接点的材料来使用，这样就提高了材料的使用效率，极大的减少了浪费的产生。最后，钢筋下料时一定要灵活不能太死板，如工程建设需要2.5米
板材优化下料方案研究
板材优化下料方案研究 下料问题(Cutting Stock Problem)是一个应用范围很广的热门研究问题，它的特殊情况是装箱问题。 人造板材下料方案影响着产品生产成本、报价和和材料采购。特别对于同规格、大批量的产品来说，企业总要花大量人力核算下料方案，微小的调整就有可能节约可观的原材料费用。无论是人工经验排料，还是计算机辅助排料都难以达到一个最优的程度，小批量生产中需要多种规格家具混合计算，加之下料存在的主要问题是计算时间和空间呈指数增长，并且假定供排料的矩形件总数是无限的，这使市场上现有行业软件也黯然失色。 如何结合板式家具的结构和加工工艺，通过计算机辅助得到更优解呢？本文针对这个展开论述。 1.板式家具的结构分析 下料中难度最大的为实心压板部件和覆面空心结构板等异形部件，对于骨料、尺寸过小的部件在下料时往往要经过尺寸上的合并处理。下面按实际生产中各种因素进一步细分，讨论家具结构对下料方案的影响。 1.1板材分类 排料方案所需数据是根据板材的规格分批处理的，不能将不同材料的零件放在一起排序，每个零件必须标明所用材料规格。排料前首先要对不同品种、不同规格的板材进行分类，然后按各个不同类别单独计算用量。 中密度纤维板常用作骨架材料，由于其没有方向性，细小板条都可以用来做骨架，故中纤板的利用率极高。 有纹理的胶合板和二次加工板价格较贵，用于外表显著的部位，其利用率相对较低，这是板材下料中需要重点解决的问题。 对于没有纹理的加工板，常用于隐蔽的零部件。由于大多二次加工板表面有光滑的保丽纸或者华丽纸，其在厚度方面上是不能用来压板的，一般情况下，用作骨架的中纤板允许存在一定偏差，饰面
设计经济性分析
如何成为一个合格的CAE分析工程师 在产品设计过程中能够充分考虑到多种因素，可以使设计出的产品更加可靠和具有市场竞争力。但是在传统的机械结构设计中，工程师所依靠的常常是设计规范和设计经验。对于常见结构，传统的设计可以保证结构的安全性，不能保证设计的最优性，不利于结构设计的经济性。对于复杂的结构，这样的设计甚至连使用的可靠性都无法合理的考虑。在这样的背景下，计算机辅助分析开始在机械结构设计中发挥出越来越重要的作用。作为现代数值模拟方法在工程领域的应用，计算机辅助分析可以在设计阶段对结构进行校核、优化，使工程师在产品未生产之前就对设计的经济性、安全性有所认识。 在各种CAE的工具中，有限元方法是相对较为成熟的，也是在工业领域应用最广的。在有限元天地中，将介绍有限元分析的相关理论和学习有限元程序的经验。由于本人专业所限，有限元分析天地中所指分析将特指结构分析。 在本文中我将谈谈如何成为一个合格的有限元分析工程师。作为一个合格的有限元分析工程师，至少应该具备以下三个方面的技能和经验： 1.坚实的理论基础，包括力学理论（对于结构有限元分析工程师）和有限元理论 2.必要的程序使用经验，对常用的商业有限元分析程序能够熟练应用 3.工程实践的经验，对于不同的工程问题能够准确的做出判断和确定分析方案 在这三个方面中，比较容易解决的是程序使用，通常盗版软件和程序教程是很容易获得的，一般通过一些练习题就可以很快掌握程序的使用。所以，有很多初学者在用几个练习题熟悉了一个或几个程序以后就以为自己可以做一个分析工程师了，这是极端错误的。 练习题与工程分析的差别在于，在做练习题的时候，拿到手边的已经是简化好的模型了，结构已经简化好了，分析类型已经设定，边界条件和载荷条件已经确定，计算完成后，能够看到和教材上一致的结果就算是完成了。在这个过程中，学习者只学到了程序如何使用，这个过程，不用说大学生，高中生都可以完成。 在做工程分析的时候，情况就完全不同了，没有人给你指定模型的简化、分析类型，边界条件，在计算完成后，还需要对结果进行分析和评价。在这个过程中，程序的使用变成了整个分析过程中的技术性最低的一个环节。一个完整的工程分析的流程是怎样的呢？ 首先是问题的提出，在工业实践中，提出问题的部门通常是设计部门或生产部门，设计部门会提出要求对某一设计进行某一方面的验证或优化，生产部门会提出对在产品生产或使用过程中出现的缺陷或问题进行分析和解决。通常情况下，由于分工的不同，设计或生产的工程师对于有限元分析是没有经验的，他们提出的问题是模糊的，例如说，设计工程师会问，在某种情况下，我的设计安全吗？生产工程师会问，为什么这个产品会坏呢？ 然后是问题的分析，这个过程是需要结构分析工程师与设计工程师或生产工程师共同完成的。接到设计工程师和生产工程师提出的问题时，先对问题做一个初步的判断，是什么样类型的问题，然后对问题进行调查，作出是否需要进行下一步的有限元分析。 接下来，如果决定要进行有限元分析，就需要更仔细的分析了，需要决定以下几个问题：分析目的和分析规模，结构简化与计算规模，边界条件和载荷条件，建立模型的方式，计算结果的分析方法。等这几个问题决定后，就可以开始计算了。 在计算结束以后，就需要对结果进行可信度的评价，即要确定计算结果是所设定问题的正确模拟，获得了和实际问题足够近似的结果。在此基础上，才能按照预先定好的结果分析方法对结果进行分析。根据分析的结论，才最终向设计和生产部门提供可靠的建议和意见。 上面是粗略的介绍了工程有限元结构分析的一个基本的流程。从这个流程中，利用程序处理一个设定好的问题只是其中的一个步骤。那么在这个流程对前面提到的三个方面的技能和经验是如何体现出来的？在整个流程中应该注意一些什么关键问题呢？ 工程有限元（结构）分析的基本流程： 对问题进行初步分析（决定是否进行有限元分析）->详细分析（对分析进行计划）-> 进行有限元分析-> 结果分析->问题解决 在接到设计部门和生产部门提出的问题时，工程判断（engineering judgment）非常重要，要了解问题的状况，提出问题的目的，根据工程经验做出初步判断。并非所有接到的问题都是需要进一步分析的，有限元分析也不一定是解决问题的最佳手段。在工程中，能够用最少成本和最短时间解决问题的手段才是最佳的。要做出正确的初步判断，需要有通过解决大量工程问题积累的经验，需要对常见问题的理论有清晰的解决思路，需要对有限元方法的能力和局限有清楚的认识，同时对于可能进行的有限元分析需要的时间和人力有准确的判断。这个过程中要充分和设计工程师及生产工程师进行沟通，尽量获取更多的资料和数据，避免模糊的直觉判断，无论是否要进行下一步分析，都要提出有理有据的建议。 在决定需要进行有限元分析后，对即将要进行的分析的理论和本质要有深刻的认识，对自己所可能使用的程序的能力