本發(fā)明涉及板狀物料包裝的技術領域，具體涉及一種板材分包優(yōu)化方法。

背景技術：

目前少數板材加工相關企業(yè)已經實現使用分包軟件將多個訂單的板材分別用若干紙箱進行包裝，但面臨的大多數問題是板材相關企業(yè)不能夠預先設定參數以滿足板材企業(yè)的實際需求，比如不能夠預先設定紙箱的長度、寬度、高度、重量及其利用率等約束，不能給出詳細的板材放置方案，不能夠生成供機器人等智能堆放設備使用基礎控制代碼，不能夠生成板狀泡沫填充物的填充尺寸、數量與方式及其顆粒狀泡沫填充物的容積量，紙箱的利用率不高，這使得這些板材加工相關企業(yè)難以實現自動化包裝板材，多數板材加工相關企業(yè)即使有在使用分包軟件，因分包軟件無法給出詳細的包裝方案，只能依賴人工經驗去包裝板材，無法實現自動化包裝,紙箱中如何包裝板材也需要依靠人工經驗，紙箱的利用率很大程度上依賴于工人的熟練程度，具有不確定性。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于針對現有技術中的不足之處，進而提出一種板材分包優(yōu)化方法。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種板材分包優(yōu)化方法，包括步驟如下：

步驟1：設定紙箱包裝的約束條件：所述約束條件為紙箱的長度、寬度、高度及其重量的最大值、紙箱的最小的利用率；

步驟2：若訂單數量為多個時，按順序從多個訂單中先取出一個訂單；

步驟3：同一訂單、同一原材料及其同一厚度的板材作為一個工單，將單個訂單拆分成若干個工單；

步驟4：對單個工單進行分包，具體步驟如下：

步驟4.1、將板材組成板材塊：將同一個工單的所有板材進行組合，生成板材塊，所述板材塊的生成滿足在長度或者寬度上相等，并且滿足設定的紙箱的約束條件下生成，將所有生成的板材塊加入blockList中；

步驟4.2、確定單個紙箱的長度和寬度；

a、將生成的blockList按照面積從大到小排序，面積相等的板材塊按照長度從大到小排序，長度相等的按照寬度從大到小排序；

b、從blockList中選取最大的一塊板材塊作為紙箱的長度和寬度，紙箱的初始高度為該板材塊的厚度；

步驟4.3、裝載單層紙箱；計算單層紙箱的單層利用率；

步驟4.4、判斷單層利用率是否大于設定的利用率，若是，將裝載好的單層紙箱放入當前紙箱中，若否，回溯到步驟4.2；

步驟4.5、判斷當前紙箱是否能夠繼續(xù)裝載，若是，回溯到步驟4.3，若否，繼續(xù)判斷當前所有板材是否已經裝載完畢；

步驟4.6、若當前所有板材不是已經裝載完畢時，回溯到步驟4.2，若當前所有板材是已經裝載完畢時，輸出當前紙箱的分包方案；

步驟5：判斷是否還有訂單未分包，若是，回溯到步驟2，若否，輸出所有的分包方案并確定所有紙箱的包裝順序；

步驟6：根據分包方案和填充物的類型，生成填充物的方案；

步驟7：根據分包方案生成對應自動包裝系統中相關設備的控制指令。

更進一步地，所述步驟4.3中裝載單層紙箱，具體步驟如下：

a、從blockList中挑選出長度小于等于紙箱長度，寬度小于等于紙箱寬度的板材塊，將其放到boardList；

b、從boardList中挑選板材塊，放入到checkList中，checkList中的數量不能超過3塊，如果有長度等于紙箱的長度且寬度等于紙箱的寬度得板材塊，板材數量較少的板材塊排在checkList排在前，如果checkList中沒有長度等于紙箱的長度且寬度等于紙箱的寬度得板材塊，挑選出長度等于紙箱的長度或者寬度等于紙箱的寬度，加入到checkList中；如果checkList中的板材塊數量小于3，繼續(xù)從boardList中挑選板材塊，優(yōu)先挑選出長度或者寬度較大的矩形塊；

c、從checkList中挑選出一塊矩形塊放置到單層紙箱的左下角，放置矩形塊后該層紙箱分成0個、1個或者2個子單層紙箱；

d、當放置的矩形塊的長度不等于紙箱的長度和寬度不等于紙箱的寬度時，長度大于等于寬度時，按水平方向將單層紙箱分成兩個子紙箱r1、r2，長度小于寬度時，按垂直方向將單層紙箱分成兩個子紙箱r1、r2；

e、子紙箱的數量為0時，結束該單層紙箱的裝載，子紙箱數量為1或者2時，繼續(xù)將子紙箱r1、r2按照步驟b、c、d裝載，有2個單層子紙箱時，先裝載體積較大的子紙箱；

f、在裝載單層子紙箱的過程中，總的廢棄空間的體積等于所有在裝載過程中的單個廢棄空間的總和，在產生廢棄空間后，計算單層紙箱的單層利用率u＝1-總的廢棄空間體積/單層紙箱的體積。

更進一步地，所述步驟4.3裝載單層紙箱中f的具體步驟如下：

f1、如果u小于初始設定的利用率，這該層子紙箱裝載失敗，回溯到步驟b,從步驟b中的checkList中挑選下一個矩形塊對該子紙箱進行裝載；

f2、如果從checkList中挑選的塊都不能夠使得該子紙箱裝載成功，回溯到該子紙箱的上一層，重新裝載上一層。

更進一步地，所述步驟5中若所有訂單中的板材都分包完畢后，輸出所有訂單的分包方案，每個紙箱都帶有廢棄空間的信息，分別對每一個紙箱中的板材和廢棄空間進行排序，生成堆疊順序，具體步驟如下：

將單個紙箱中所有的板材和廢棄空間加入到cargoList中，對cargoList中的板材和廢棄空間按Z軸升序排序，Z軸相等的按Y軸升序排序，Y軸相等的按X軸升序排序，得到的即為堆疊順序。

更進一步地，所述步驟6中生成填充物的方案，具體步驟如下：

6.1、處理廢棄空間，根據生產的分包方案，分別對每個紙箱中的廢棄空間處理；

6.2、根據分包方案及其填充物的類型生成填充物的方案。

更進一步地，所述步驟6中6.1的廢棄空間處理，處理規(guī)則如下：

6.11、將其合并成一個廢棄空間，將合并的廢棄空間加入到wasteList中，并將已經合并的兩個廢棄空間從wasteList中刪除，將合并后的廢棄空間繼續(xù)和其他廢棄空間進行合并，直到不能合并位置；

6.12、合并完所有能夠合并的廢棄空間后，遍歷所有的廢棄空間，當廢棄空間的長度或者寬度低于初始設定的閥值，該廢棄空間默認可以不作處理，將其從wasteList中刪除；

更進一步地，所述步驟6中6.2中生成填充物的方案，具體方法如下：

6.21、使用板狀泡沫填充廢棄空間時，步驟5中每一個紙箱排好序的cargoList中的廢棄空間即為板狀泡沫填充物的填充尺寸，坐標信息和堆疊順序均和cargoList中的一致，利用機械手等實現對紙箱進行自動填充填充物；

6.22、使用顆粒狀泡沫填充物填充廢棄空間時，步驟5中每一個紙箱排好序的cargoList中的廢棄空間的體積和即為當前紙箱的所需要顆粒狀泡沫填充物的容積量，利用噴嘴裝置等對紙箱進行自動填充填充物。

更進一步地，所述步驟7具體步驟如下：

7.1、根據分包方案、填充物方案，得到每一個紙箱中的板材及其廢棄空間的長、寬、高、坐標軸、堆疊順序等詳細的信息，生成可供機器人等智能堆放設備使用基礎控制代碼，同時提前準備好板狀泡沫填充物或者顆粒狀泡沫，實現快速自動化堆疊；

7.2、根據優(yōu)化出來的分包方案，統計尺寸和規(guī)格都一樣的紙箱，最后得到規(guī)格不一樣的紙箱及其該規(guī)格紙箱的總數量，根據統計的紙箱數量及其對應的尺寸規(guī)格，生成可供紙箱成型機構、自動包裝機構使用的指令代碼，實現自動包裝。

本發(fā)明的有益效果：1.本發(fā)明能夠解決板材加工相關企業(yè)的分包難題，能夠根據客戶要求的單包重量與尺寸約束，結合板材堆疊要求、紙箱規(guī)格，利用三維堆疊優(yōu)化方法，優(yōu)化出最小包裝數，給出每個紙箱的廢棄空間；結合板材的堆放次序、方向和位置，自動生成可供機器人等智能堆放設備使用基礎控制代碼，實現快速堆疊；2、通過處理廢棄空間，對于使用板狀泡沫填充物填充的紙箱自動生成板狀泡沫填充物的填充尺寸、數量與方式，利用機械手等實現自動填充；對于使用顆粒狀泡沫填充物填充的紙箱自動生產顆粒狀泡沫填充物的容積量，利用碰嘴裝置等進行自動填充；結合優(yōu)化出來的包裝數量與規(guī)格，最后自動生成可供紙箱成型機構、自動包裝機構使用的指令代碼，實現自動包裝，提高了包裝的工作效率。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明的一個實施例的板材分包優(yōu)化方法的基本原理流程圖；

圖2是本發(fā)明的一個實施例的單個工單的分包方法的原理流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術方案。

一種板材分包優(yōu)化方法，如圖1-2所示，包括步驟如下：

步驟1：設定紙箱包裝的約束條件：所述約束條件為紙箱的長度、寬度、高度及其重量的最大值、紙箱的最小的利用率；

步驟2：若訂單數量為多個時，按順序從多個訂單中先取出一個訂單；

步驟3：按照板材加工相關企業(yè)的需求，同一訂單、同一原材料及其同一厚度的板材作為一個工單，將單個訂單拆分成若干個工單；

步驟4：對單個工單進行分包，具體步驟如下：

步驟4.1、將板材組成板材塊；將同一個工單的所有板材進行組合，生成板材塊，所述板材塊的生成滿足在長度或者寬度上相等，并且滿足設定的紙箱的約束條件下生成，將所有生成的板材塊加入blockList中；

步驟4.2、確定單個紙箱的長度和寬度；

a、將生成的blockList按照面積從大到小排序，面積相等的板材塊按照長度從大到小排序，長度相等的按照寬度從大到小排序；

b、從blockList中選取最大的一塊板材塊作為紙箱的長度和寬度，紙箱的初始高度為該板材塊的厚度，設置wasteList，用于存放廢棄空間；

步驟4.3、裝載單層紙箱；計算單層紙箱的單層利用率；

步驟4.4、將裝載好的單層紙箱裝載方案放置到當前紙箱中，當前紙箱的高度為當前紙箱的高度加上單層紙箱的高度；將當前紙箱的高度加上單個板材的厚度，其值若大于初始設定的限定的高度，該紙箱不再繼續(xù)裝載，計算當前紙箱的質量加上單層利用率為100％時的單層紙箱的質量，其值若大于初始設定限制的質量，該紙箱不再繼續(xù)裝載，單個紙箱裝載完畢后按一定編碼規(guī)則生成紙箱的編碼，其中紙箱的編碼與之前的紙箱編碼不能夠重復，紙箱帶有wasteList的信息。

判斷單層利用率是否大于設定的利用率，若是，將裝載好的單層紙箱放入當前紙箱中，若否，回溯到步驟4.2；

步驟4.5、判斷當前紙箱是否能夠繼續(xù)裝載，若是，回溯到步驟4.3，若否，繼續(xù)判斷當前所有板材是否已經裝載完畢；

步驟4.6、若當前所有板材不是已經裝載完畢時，回溯到步驟4.2，若當前所有板材是已經裝載完畢時，輸出當前紙箱的分包方案；

步驟5：判斷是否還有訂單未分包，若是，回溯到步驟2，若否，輸出所有的分包方案并確定所有紙箱的包裝順序；

步驟6：根據分包方案和填充物的類型，生成填充物的方案；

步驟7：根據分包方案生成對應自動包裝系統中相關設備的控制指令。

通過使用本發(fā)明的分包優(yōu)化方法，對多個訂單的板材用若干紙箱進行包裝，給出每一塊板材在紙箱上的詳細具體的放置位置，并給出每個紙箱的廢棄空間，生成可供機器人等智能堆放設備使用基礎控制代碼，對于用板狀泡沫填充的紙箱，生成板狀泡沫填充物的填充尺寸、數量與方式，對于用顆粒狀泡沫填充物填充的紙箱，生成顆粒狀泡沫填充物的容積量；最后生成可供紙箱成型機構、自動包裝機構使用的指令代碼。

更進一步地，所述步驟4.3中裝載單層紙箱，具體步驟如下：

a、從blockList中挑選出長度小于等于紙箱長度，寬度小于等于紙箱寬度的板材塊，將其放到boardList；

b、從boardList中挑選板材塊，放入到checkList中，checkList中的數量不能超過3塊，如果有長度等于紙箱的長度且寬度等于紙箱的寬度得板材塊，板材數量較少的板材塊排在checkList排在前，如果checkList中沒有長度等于紙箱的長度且寬度等于紙箱的寬度得板材塊，挑選出長度等于紙箱的長度或者寬度等于紙箱的寬度，加入到checkList中；如果checkList中的板材塊數量小于3，繼續(xù)從boardList中挑選板材塊，優(yōu)先挑選出長度或者寬度較大的矩形塊；

c、從checkList中挑選出一塊矩形塊放置到單層紙箱的左下角，放置矩形塊后該層紙箱分成0個、1個或者2個子單層紙箱；

d、當放置的矩形塊的長度不等于紙箱的長度和寬度不等于紙箱的寬度時，長度大于等于寬度時，按水平方向將單層紙箱分成兩個子紙箱r1、r2，長度小于寬度時，按垂直方向將單層紙箱分成兩個子紙箱r1、r2；

e、子紙箱的數量為0時，結束該單層紙箱的裝載，子紙箱數量為1或者2時，繼續(xù)將子紙箱r1、r2按照步驟b、c、d裝載，有2個單層子紙箱時，先裝載體積較大的子紙箱；

f、在裝載單層子紙箱的過程中，如果有子紙箱已經放置不下任何矩形塊，則這個是廢棄的空間，將當前的廢棄空間加入到wasteList中，當前的廢棄空間帶有長度、寬度、高度、坐標軸信息，總的廢棄空間的體積等于所有在裝載過程中的單個廢棄空間的總和。在裝載單層子紙箱的過程中，總的廢棄空間的體積等于所有在裝載過程中的單個廢棄空間的總和，在產生廢棄空間后，計算單層紙箱的單層利用率u＝1-總的廢棄空間體積/單層紙箱的體積。

更進一步地，步驟4.3裝載單層紙箱中f的具體步驟如下：

f1、如果u小于初始設定的利用率，這該層子紙箱裝載失敗，回溯到步驟b,從步驟b中的checkList中挑選下一個矩形塊對該子紙箱進行裝載；

f2、如果從checkList中挑選的塊都不能夠使得該子紙箱裝載成功，回溯到該子紙箱的上一層，重新裝載上一層。

通過分包優(yōu)化中的裝載單層紙箱這步驟，能計算出單層紙箱的單層利用率，通過單層利用率u判斷是否大于設定的利用率，如果大于原始值，把裝載好的單層紙箱放入當前紙箱中，大大提高包裝效率和利用率，節(jié)約成本。

更進一步地，所述步驟5中若所有訂單中的板材都分包完畢后，輸出所有訂單的分包方案，每個紙箱都帶有廢棄空間的信息，分別對每一個紙箱中的板材和廢棄空間進行排序，生成堆疊順序，具體步驟如下：

將單個紙箱中所有的板材和廢棄空間加入到cargoList中，對cargoList中的板材和廢棄空間按Z軸升序排序，Z軸相等的按Y軸升序排序，Y軸相等的按X軸升序排序，得到的即為堆疊順序，結合板材堆疊要求、紙箱規(guī)格，利用三維堆疊優(yōu)化方法，優(yōu)化出最小包裝數，給出每個紙箱的廢棄空間。

更進一步地，所述步驟6中生成填充物的方案，具體步驟如下：

6.1、處理廢棄空間，根據生產的分包方案，分別對每個紙箱中的廢棄空間處理；

6.2、根據分包方案及其填充物的類型生成填充物的方案。

更進一步地，所述步驟6中6.1的廢棄空間處理，處理規(guī)則如下：

6.11、將其合并成一個廢棄空間，將合并的廢棄空間加入到wasteList中，并將已經合并的兩個廢棄空間從wasteList中刪除，將合并后的廢棄空間繼續(xù)和其他廢棄空間進行合并，直到不能合并位置；

6.12、合并完所有能夠合并的廢棄空間后，遍歷所有的廢棄空間，當廢棄空間的長度或者寬度低于初始設定的閥值，該廢棄空間默認可以不作處理，將其從wasteList中刪除；

更進一步地，所述步驟6中6.2中生成填充物的方案，具體方法如下：

6.21、使用板狀泡沫填充廢棄空間時，步驟5中每一個紙箱排好序的cargoList中的廢棄空間即為板狀泡沫填充物的填充尺寸，坐標信息和堆疊順序均和cargoList中的一致，利用機械手等實現對紙箱進行自動填充填充物；

6.22、使用顆粒狀泡沫填充物填充廢棄空間時，步驟5中每一個紙箱排好序的cargoList中的廢棄空間的體積和即為當前紙箱的所需要顆粒狀泡沫填充物的容積量，利用噴嘴裝置等對紙箱進行自動填充填充物。

更進一步地，所述步驟7具體步驟如下：

7.1、根據分包方案、填充物方案，得到每一個紙箱中的板材及其廢棄空間的長、寬、高、坐標軸、堆疊順序等詳細的信息，生成可供機器人等智能堆放設備使用基礎控制代碼，同時提前準備好板狀泡沫填充物或者顆粒狀泡沫，實現快速自動化堆疊；

7.2、根據優(yōu)化出來的分包方案，統計尺寸和規(guī)格都一樣的紙箱，最后得到規(guī)格不一樣的紙箱及其該規(guī)格紙箱的總數量，根據統計的紙箱數量及其對應的尺寸規(guī)格，生成可供紙箱成型機構、自動包裝機構使用的指令代碼，實現自動包裝。

根據客戶要求的單包重量與尺寸約束，結合板材堆疊要求、紙箱規(guī)格，利用三維堆疊優(yōu)化方法，優(yōu)化出最小包裝數，給出每個紙箱的廢棄空間；結合板材的堆放次序、方向和位置，自動生成可供機器人等智能堆放設備使用基礎控制代碼，實現快速堆疊；處理廢棄空間，對于使用板狀泡沫填充物填充的紙箱自動生成板狀泡沫填充物的填充尺寸、數量與方式，利用機械手等實現自動填充；對于使用顆粒狀泡沫填充物填充的紙箱自動生產顆粒狀泡沫填充物的容積量，利用碰嘴裝置等進行自動填充；結合優(yōu)化出來的包裝數量與規(guī)格，最后自動生成可供紙箱成型機構、自動包裝機構使用的指令代碼，實現自動包裝。

以上結合具體實施例描述了本發(fā)明的技術原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發(fā)明保護范圍的限制?；诖颂幍慕忉專绢I域的技術人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯想到本發(fā)明的其它具體實施方式，這些方式都將落入本發(fā)明的保護范圍之內。