بهینه سازی چیدمان مارکر با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری

یکی از مسائل شناخته شده در حوزه تحقیق در عملیات به ویژه در زمینه برنامه‏ریزی تولید مسئله چیدمان و برش است. از اهداف اصلی در بررسی مسئله برش کاهش ضایعات ناشی از برش با استفاده از بهینه چینی قطعات می باشد. مسائل برش و چیدمان از جمله مسائل بهینه‏سازی هستند که انواع مختلف آن مورد توجه بسیاری از صنایع می‏باشد. به طور کلی با توجه به شکل هندسی قطعات، می‏توان انواع مسائل چیدمان را در دو گروه طبقه‏بندی کرد. یکی چیدمان قطعات با اشکال منظم در صنعت شیشه، کاشی و کاغذ، و دیگری چیدمان قطعات با اشکال نامنظم در صنعت نساجی، فلز و چرم. پیاده‏سازی مسئله چیدمان قطعات با اشکال نامنظم، به دلیل پیچیدگی هندسی بیشتر اشکال نامنظم نسبت به اشکال منظم، دشوارتر است. تمرکز پژوهش حاضر نیز بر حل مسائل چیدمان قطعات با اشکال نامنظم (الگوی لباس) می‏باشد که این عملیات در صنعت پوشاک اصطلاحاً تحت عنوان طراحی مارکر شناخته می‎شود. در صنعت پوشاک، طراحی مارکر یکی از مهم ترین عملیات در مرحله برش الگو می باشد. چیدمان مارکر، هدف رایج این فرایند به حداکثر رساندن بهره برداری و به حداقل رساندن دورریز پارچه می‏باشد. در طی سال ها، دو روش اصلی جهت حل مسائل چیدمان ارائه گشت: روش اکتشافی و تقریب بر پایه ی برنامه ریزی خطی. استفاده از برنامه ریزی خطی در مسائل چیدمان بیشتر محدود به مسائل یک بعدی و یا دوبعدی با تعداد قطعات کم می‏باشد و بیشتر توجه محققین به علت بزرگ بودن فضای جواب مسائل چیدمان، معطوف به روش‏های فراابتکاری بوده که توانایی جستجوی هوشمندانه فضای جستجو را دارند. در این تحقیق به منظور دستیابی به چیدمان بهینه مارکر، از روشی بر پایه الگوریتم نوظهور فراابتکاری رقابت استعماری و و الگوریتم‏های جایگذاری blf، bl و bllt استفاده شده و عملکرد روش پیشنهادی با یک روش دقیق و همچنین روش‏های دیگر چیدمان مارکر مبتنی بر الگوریتم ژنتیک مقایسه شده است. عملکرد روش پیشنهادی در حل مسائل چیدمان از طریق مجموعه الگوهای قطعات منظم و نامنظم مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج ابتدا نشان داد که الگوریتم ‏های دقیق در مقابل روش‏های فراابتکاری، به دلیل زمان اجرای بسیار بالا، روش‏های ناکارآمدی در حل مسائل چیدمان می‏باشند. همچنین مشاهده شد که کارایی الگوریتم رقابت استعماری در حل اینگونه مسائل به میزان زیادی بستگی به الگوریتم جایگذاری ترکیب شده با آن دارد. در نهایت بررسی نتایج نشان داد که الگوریتم رقابت استعماری الگوریتم جستجوی مناسبی جهت استفاده در حل مسائل چیدمان می‏باشد و این الگوریتم قادر است در زمان کمتری نسبت به الگوریتم ژنتیک که الگوریتم پرکاربرد در حل مسائل چیدمان می‏باشد، به چیدمان نزدیک به بهینه دست یابد.