鋼格板計算機輔助設計與優化排料系統集成鋼格板智能化繪圖、交互與自動結合的排料算法、工作量自動統計、自動生成打包發貨方案等功能，為鋼格板設計、生產提供了完整的解決方案。利用現有數字化技術提高鋼格板的設計、生產效率。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。充分利用這些規律可大大提高設計效率，為實現設計生產的數字化提供了可行性。
傳統的設計方法、工具應用于鋼格板行業缺乏針對性。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；且中小型企業采用功能齊全的大型 CAD 軟件投入產出比欠佳，工藝優化效率不高。優化排料占據了鋼格板設計、工藝優化過程中近 40%的工作量，直接影響了鋼格板的生產效率。由于現有 CAD軟件和排料系統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。因此優化排料問題是鋼格板企業設計生產流程中的一個瓶頸。
系統結構與功能
鋼格板計算機輔助設計與優化排料系統以自主開發的二維 CAD 系統為平臺集成了針對鋼格板的設計及工藝優化等諸多功能。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。可進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化的特殊需求，系統增加實現了自動區域布板、批量尺寸標注、批量間隙調整、工藝優化計算、排料圖繪制與交互調整、工作量與工藝方案導出等客制化功能。
系統功能層面可分為 CAD 與 CAM 兩個模塊（如圖 所示）,實現了 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或在系統中手工繪制鋼梁圖（即布板邊界圖），隨后進行自動區域分割，選定布板區域自動生成鋼格板，同時系統自動編號并可產生 BOM 信息表。BOM 表為整個系統數據交換處理的核心，是實現 CAD/CAM 集成的關鍵環節。通過 BOM 表可提取相關信息自動導出 Excel工作量統計表，以便企業對工人進行績效評估。
鋼格板計算機輔助設計與優化排料系統
設計方案完成后，設計信息傳輸至 CAM 模塊。系統可根據共享信息與排料優化算法對下料 方案進行多次自動優化計算，并生成可視化的排料示意圖以供生產人員參考安排生產計劃。同時產品的幾何、物理信息可被系統利用，計算生成合理的打包發貨方案，顯著縮短生產交貨周期。
CAD/CAM 集成與信息共享的優勢同時還體現在本系統與企業管理信息系統的接口。系統生成的工作量統計表、工藝方案等都可按特定的數據排列格式生成 Excel 文件并導入管理信息系統。有助于中小型企業在一定范圍內實現設計、 生產、管理的信息共享。
系統 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用各自函數實現繪制。而 CTable、 CSG、CRaw 則是系統針對鋼格板設計開發的圖元類。CSG 實現了鋼格板特征的繪制，包括板號、 扁鋼方向、橫桿數、扁鋼數等基本信息。設計信息由CTable 實現匯總處理后生成材料明細表 （BOM），并傳輸至 CAM 模塊。最終 CRaw 負責實現優化結果的可視化，即排料示意圖的繪制與交互調整等。
異形鋼格板設計案例
系統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。系統的工作量統計以BOM表為直接處理對象，可對設計信息進行二次提取：通過板號對異形與矩形板加以分類處理；通過扁鋼方向對橫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。普通的鋼格板產品為平面矩形，因此可通過計算包圍盒區分通用與異形設計。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設計流程中的人工計算處理。工作量統計信息匯總完畢后可按指定格式導出Excel文件，以導入企業管理信息系統。鋼格板BOM表系統生成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計表。
目前大部分企業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、生產經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需求，方案可調性、兼顧生產效率等指標不盡如人意。針對這些問題，本系統提出了基于混合遺傳算法的鋼格板自動優化排料解決方案。
