三维装箱问题从理论上来说是将若干小物体装入大箱体中的组合优化问题,虽然可以通过穷举的方式得到最优解,但是计算时间会随着问题复杂度的增加而指数增长;在生产实践中,三维装箱问题广泛存在于物流装箱、船舶运载等实际场景,需要考虑许多现实约束条件。因此,对该问题的研究在理论和实践中具有极大的价值。在码头货运的场景下,因为现有的三维装箱算法对实际约束考虑不充分,所以无法满足企业需求。据此,本文对多约束情景下的圆柱及立方体装箱算法进行了分析研究,在达到一定空间利用率的同时,契合实际应用背景。在一定长度和宽度的托盘上,依据圆柱和立方体对应的优化排样算法,将确定好的货物以优化布局结构装入对应的托盘中。最终得到的装载方案可以有效满足各种条件约束并且对实际装载具有指导作用,实现提高利用率,节约生产成本的目标。主要工作内容如下:(1)针对处理各种尺寸圆柱的需求,分析研究圆柱的规范摆放和最左最下相切法在实际装载过程中作为二维排样的利弊,提出了以投影为判断基准的圆柱投影相切算法。该算法有效融合了上述两种算法的优点,使其更加具有现实意义。圆柱投影相切算法可以通过确定整个托盘宽的上下确界,确定所选取的货物区间投影之和是否完全覆盖线段区间,再寻找切点,使放入的圆柱货物紧密相切,有效减小搜索空间。(2)针对圆柱货物装载稳定性及多约束的需求,提出了基于高度递减的圆柱三维装箱算法。该算法以圆柱投影相切算法为二维排样基础,以贪心算法为算法依据,以实际需求为约束条件,通过消组法和平铺法对圆柱布局的高度进行调整,使得圆柱装载的底面占有率尽可能最大、装载方案实现最优现实化。(3)现今的许多研究缺少对实际约束条件的分析,从而提出了基于多约束条件的立方体三维装箱算法。该算法凭借人工经验实现不同货物相应使用率高的二维排样方式,再将其以层为单位装载,最后将余下的未能形成层的零散货物置于混载货物顶部。该算法在人工经验的基础上,结合多约束条件实现了立方体货物的三维装箱,使得最终方案达到实用化解决方法的目的,同时满足了交付级的约束条件,对生产实践起到了指导作用。(4)设计开发了圆柱及立方体的三维立体装载排样系统。该系统在圆柱和立方体对应的装箱算法基础之上,实现了三维立体展示效果。经大量实验测试,在不同实际条件约束下,可以准确快速地生成优化装载方案,验证了论文中圆柱及立方体三维装箱算法在实际托盘装载应用中的可行性。