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      鋼格板計算機輔助設計與優(yōu)化排料系統(tǒng)集成鋼格板智能化繪圖、交互與自動結(jié)合的排料算法、工作量自動統(tǒng)計、自動生成打包發(fā)貨方案等功能，為鋼格板設計、生產(chǎn)提供了完整的解決方案。利用現(xiàn)有數(shù)字化技術提高鋼格板的設計、生產(chǎn)效率。由于鋼格板的設計要符合國家標準，因此其繪圖設計具有較強的規(guī)律性，如同平臺板型號基本一致，間隙基本固定，寬度、長度等可按型號進行選取等等。充分利用這些規(guī)律可大大提高設計效率，為實現(xiàn)設計生產(chǎn)的數(shù)字化提供了可行性。

   傳統(tǒng)的設計方法、工具應用于鋼格板行業(yè)缺乏針對性。采用 AutoCAD、浩辰、中望等通用 CAD 軟件進行鋼格板的布置繪圖設計工作量大，存在較多重復繁冗工作；且中小型企業(yè)采用功能齊全的大型 CAD 軟件投入產(chǎn)出比欠佳，工藝優(yōu)化效率不高。優(yōu)化排料占據(jù)了鋼格板設計、工藝優(yōu)化過程中近 40%的工作量，直接影響了鋼格板的生產(chǎn)效率。由于現(xiàn)有 CAD軟件和排料系統(tǒng)無法集成應用于鋼格板工藝過程的設計；人工計算排料不僅效率低，正確率也很難保證。因此優(yōu)化排料問題是鋼格板企業(yè)設計生產(chǎn)流程中的一個瓶頸。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

      鋼格板計算機輔助設計與優(yōu)化排料系統(tǒng)以自主開發(fā)的二維 CAD 系統(tǒng)為平臺集成了針對鋼格板的設計及工藝優(yōu)化等諸多功能。其基本功能涵蓋了目前通用 CAD 軟件的絕大部分常用操作，包括：圖形繪制（各種圖元）、圖形編輯、視圖變換（平移、鏡像、放縮等）、尺寸標注、兼容 AutoCAD 的圖案填充、陣列、DXF 文件讀入、兼容 AutoCAD 的線型等?？蛇M行復雜圖紙的設計與編輯，滿足鋼格板的鋼梁繪制、間隙標注、板號設置等設計要求。同時，針對鋼格板設計與優(yōu)化的特殊需求，系統(tǒng)增加實現(xiàn)了自動區(qū)域布板、批量尺寸標注、批量間隙調(diào)整、工藝優(yōu)化計算、排料圖繪制與交互調(diào)整、工作量與工藝方案導出等客制化功能。

     系統(tǒng)功能層面可分為 CAD 與 CAM 兩個模塊（如圖 所示）,實現(xiàn)了 CAD/CAM 集成與信息共享。在設計過程中，設計人員將客戶的鋼梁布置圖導入系統(tǒng)或在系統(tǒng)中手工繪制鋼梁圖（即布板邊界圖），隨后進行自動區(qū)域分割，選定布板區(qū)域自動生成鋼格板，同時系統(tǒng)自動編號并可產(chǎn)生 BOM 信息表。BOM 表為整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換處理的核心，是實現(xiàn) CAD/CAM 集成的關鍵環(huán)節(jié)。通過 BOM 表可提取相關信息自動導出 Excel工作量統(tǒng)計表，以便企業(yè)對工人進行績效評估。

     設計方案完成后，設計信息傳輸至 CAM 模塊。系統(tǒng)可根據(jù)共享信息與排料優(yōu)化算法對下料 方案進行多次自動優(yōu)化計算，并生成可視化的排料示意圖以供生產(chǎn)人員參考安排生產(chǎn)計劃。同時產(chǎn)品的幾何、物理信息可被系統(tǒng)利用，計算生成合理的打包發(fā)貨方案，顯著縮短生產(chǎn)交貨周期。

      CAD/CAM 集成與信息共享的優(yōu)勢同時還體現(xiàn)在本系統(tǒng)與企業(yè)管理信息系統(tǒng)的接口。系統(tǒng)生成的工作量統(tǒng)計表、工藝方案等都可按特定的數(shù)據(jù)排列格式生成 Excel 文件并導入管理信息系統(tǒng)。有助于中小型企業(yè)在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)設計、 生產(chǎn)、管理的信息共享。

      系統(tǒng) CAD 模塊的主要圖元類有 CRefCur、 CRefPt、CDim 等，都繼承自 CEntity。由這些類 實現(xiàn)基本的線、點、標注的繪制CBlock（圖塊 類）定義了一個 CEntity 對象的聚合，可通過它的子部件調(diào)用各自函數(shù)實現(xiàn)繪制。而 CTable、 CSG、CRaw 則是系統(tǒng)針對鋼格板設計開發(fā)的圖元類。CSG 實現(xiàn)了鋼格板特征的繪制，包括板號、 扁鋼方向、橫桿數(shù)、扁鋼數(shù)等基本信息。設計信息由CTable 實現(xiàn)匯總處理后生成材料明細表 （BOM），并傳輸至 CAM 模塊。最終 CRaw 負責實現(xiàn)優(yōu)化結(jié)果的可視化，即排料示意圖的繪制與交互調(diào)整等。

異形鋼格板設計案例

       系統(tǒng)確認備選信息源后可自動生成BOM表，從而為模塊間的集成架設了橋梁。系統(tǒng)的工作量統(tǒng)計以BOM表為直接處理對象，可對設計信息進行二次提?。和ㄟ^板號對異形與矩形板加以分類處理；通過扁鋼方向?qū)M向隔焊與縱向滿焊進行計算；通過幾何信息對接板料與異形板的切割長度進行計算。普通的鋼格板產(chǎn)品為平面矩形，因此可通過計算包圍盒區(qū)分通用與異形設計。板特征輪廓與包圍盒不重合部分即為非規(guī)則邊界，可定性為異形板。進而標記輪廓中的該曲線計算出其長度信息。整個過程完全取代了傳統(tǒng)設計流程中的人工計算處理。工作量統(tǒng)計信息匯總完畢后可按指定格式導出Excel文件，以導入企業(yè)管理信息系統(tǒng)。鋼格板BOM表系統(tǒng)生成G代碼接板補料處理是否為異形板設計寬度是否大于原板寬度設計寬度是否卡模數(shù)進行二次切割隔焊包邊處理滿焊+隔焊包邊處理計算生成工作量統(tǒng)計表。

      目前大部分企業(yè)采用人工計算下料方案，不僅需要耗費大量的時間精力，同時也對相關人員的設計、生產(chǎn)經(jīng)驗提出了很高的要求。因此，相當一部分工藝方案無法滿足生產(chǎn)需求，方案可調(diào)性、兼顧生產(chǎn)效率等指標不盡如人意。針對這些問題，本系統(tǒng)提出了基于混合遺傳算法的鋼格板自動優(yōu)化排料解決方案。