钢格板计算机辅助设计与优化排料系统集成钢格板智能化绘图、交互与自动结合的排料算法、工作量自动统计、自动生成打包发货方案等功能，为钢格板设计、生产提供了完整的解决方案。利用现有数字化技术提高钢格板的设计、生产效率。由于钢格板的设计要符合国家标准，因此其绘图设计具有较强的规律性，如同平台板型号基本一致，间隙基本固定，宽度、长度等可按型号进行选取等等。充分利用这些规律可大大提高设计效率，为实现设计生产的数字化提供了可行性。
传统的设计方法、工具应用于钢格板行业缺乏针对性。采用 AutoCAD、浩辰、中望等通用 CAD 软件进行钢格板的布置绘图设计工作量大，存在较多重复繁冗工作；且中小型企业采用功能齐全的大型 CAD 软件投入产出比欠佳，工艺优化效率不高。优化排料占据了钢格板设计、工艺优化过程中近 40%的工作量，直接影响了钢格板的生产效率。由于现有 CAD软件和排料系统无法集成应用于钢格板工艺过程的设计；人工计算排料不仅效率低，正确率也很难保证。因此优化排料问题是钢格板企业设计生产流程中的一个瓶颈。
系统结构与功能
钢格板计算机辅助设计与优化排料系统以自主开发的二维 CAD 系统为平台集成了针对钢格板的设计及工艺优化等诸多功能。其基本功能涵盖了目前通用 CAD 软件的绝大部分常用操作，包括：图形绘制（各种图元）、图形编辑、视图变换（平移、镜像、放缩等）、尺寸标注、兼容 AutoCAD 的图案填充、阵列、DXF 文件读入、兼容 AutoCAD 的线型等。可进行复杂图纸的设计与编辑，满足钢格板的钢梁绘制、间隙标注、板号设置等设计要求。同时，针对钢格板设计与优化的特殊需求，系统增加实现了自动区域布板、批量尺寸标注、批量间隙调整、工艺优化计算、排料图绘制与交互调整、工作量与工艺方案导出等客制化功能。
系统功能层面可分为 CAD 与 CAM 两个模块（如图 所示）,实现了 CAD/CAM 集成与信息共享。在设计过程中，设计人员将客户的钢梁布置图导入系统或在系统中手工绘制钢梁图（即布板边界图），随后进行自动区域分割，选定布板区域自动生成钢格板，同时系统自动编号并可产生 BOM 信息表。BOM 表为整个系统数据交换处理的核心，是实现 CAD/CAM 集成的关键环节。通过 BOM 表可提取相关信息自动导出 Excel工作量统计表，以便企业对工人进行绩效评估。
钢格板计算机辅助设计与优化排料系统
设计方案完成后，设计信息传输至 CAM 模块。系统可根据共享信息与排料优化算法对下料 方案进行多次自动优化计算，并生成可视化的排料示意图以供生产人员参考安排生产计划。同时产品的几何、物理信息可被系统利用，计算生成合理的打包发货方案，显著缩短生产交货周期。
CAD/CAM 集成与信息共享的优势同时还体现在本系统与企业管理信息系统的接口。系统生成的工作量统计表、工艺方案等都可按特定的数据排列格式生成 Excel 文件并导入管理信息系统。有助于中小型企业在一定范围内实现设计、 生产、管理的信息共享。
系统 CAD 模块的主要图元类有 CRefCur、 CRefPt、CDim 等，都继承自 CEntity。由这些类 实现基本的线、点、标注的绘制CBlock（图块 类）定义了一个 CEntity 对象的聚合，可通过它的子部件调用各自函数实现绘制。而 CTable、 CSG、CRaw 则是系统针对钢格板设计开发的图元类。CSG 实现了钢格板特征的绘制，包括板号、 扁钢方向、横杆数、扁钢数等基本信息。设计信息由CTable 实现汇总处理后生成材料明细表 （BOM），并传输至 CAM 模块。最终 CRaw 负责实现优化结果的可视化，即排料示意图的绘制与交互调整等。
异形钢格板设计案例
系统确认备选信息源后可自动生成BOM表，从而为模块间的集成架设了桥梁。系统的工作量统计以BOM表为直接处理对象，可对设计信息进行二次提取：通过板号对异形与矩形板加以分类处理；通过扁钢方向对横向隔焊与纵向满焊进行计算；通过几何信息对接板料与异形板的切割长度进行计算。普通的钢格板产品为平面矩形，因此可通过计算包围盒区分通用与异形设计。板特征轮廓与包围盒不重合部分即为非规则边界，可定性为异形板。进而标记轮廓中的该曲线计算出其长度信息。整个过程完全取代了传统设计流程中的人工计算处理。工作量统计信息汇总完毕后可按指定格式导出Excel文件，以导入企业管理信息系统。钢格板BOM表系统生成G代码接板补料处理是否为异形板设计宽度是否大于原板宽度设计宽度是否卡模数进行二次切割隔焊包边处理满焊+隔焊包边处理计算生成工作量统计表。
目前大部分企业采用人工计算下料方案，不仅需要耗费大量的时间精力，同时也对相关人员的设计、生产经验提出了很高的要求。因此，相当一部分工艺方案无法满足生产需求，方案可调性、兼顾生产效率等指标不尽如人意。针对这些问题，本系统提出了基于混合遗传算法的钢格板自动优化排料解决方案。
