VBA造船板材切割优化以及切割代码管理(4)

菜单

（3）概率优化技术建立在排样的优化目标(最大化材料利用率)与概率优化技术的优化目标之间的映射关系上，通过概率优化技术在整个排样空间寻找最优解。目前有遗传算法和模拟退火算法两种概率优化技术来解决排样问题。在进行理论研究的同时，随着优化技术和计算机技术的高速发展，已经出现了一些计算机辅助排样的商用软件或者子系统，成为套料CAD／CAM软件的主要组成部分。国外的有美国Unigraphics Solution公司的UG／Sheet MetalNesting、英国RADAN公司的Nesting等。Radan-Nesting系统通过零件图形的几何排样来提高材料利用率。用户提供板材的规格与数量，待排零件信息，零件的优先级及允许旋转的角度等信息，系统根据用户提供的参数对零件进行排样，用户可以对排样结果进行修改。英国JETCAM公司推出的智能套料CAD／CAM软件包括零件排样自动优化系统。零件存储在数据库中供用户来排样和查看。JETCAM的CAD／CAM系统的钣金排样模块提供了单个零件排样、矩形零件排样和任意形状零件排样这三个子模块，排样策略为单个零件自动旋转排样、矩形多零件自动旋转排样和套排及任意形状零件自动旋转排样和套排，还提供了多种形式的优先级别，该系统还可以直接将排样结果转化为Nc代码来进行数控加工。国内也有很多高校、科研单位和软件公司进行过排样软件的开发，上海交通大学、清华大学、华中理工大学等学校一直从事排样算法的研究及软件系统的开发，比如武汉世科公司的优化排样系列产品：形件排样系统和异形件优化排样系统、线性材料排样系统、冲裁件优化排样系统。

1.3 船舶板材排样的特点

对于船舶行业来说，板材套料有着自己的特点。一方面它要求在给定的平面区域内对被排样件进行最优化的排样，使得材料的利用率最高，并且零件之间不能重合，另一方面由于船舶板材较为复杂，大多是不规则零件，制造特征和方法各异，船舶产品多为单件生产，当采用火焰切割时，还要考虑变形的特点。能否降低成本是一家企业是否能在市场经济环境下正常运作的关键。由于材料成本在工业生产成本中占有很大的比重，所以如果能够研究出一种比较有效的排样方法，用来提高材料的利用率，自然是很有意义的。船舶零件的套料工作是船舶生产中的一个很重要工序，它对于缩短造船周期，提高板材利用率有着很重要的意义。

目前虽然船厂已经有不少使用了CAD/CAM系统进行套料工作，但是由于使用的方法（模拟手工套了的交互式方法）和评价准则不合理，所以效果并不令人满意。船舶板材套料是一种2-D布局问题，其实质就是将若干个不同形状的零件，按照其互不重合的要求，依次排列在一张矩形钢板上，使得钢板领用率最高。

从这个问题的性质和求解的目标来说，他是一个极为复杂的多目标、多约束非线性规划问题，而且难以用表达式来表示，这也是目前为什么多采用交互式方法排样的原因，交互式方法效率低，而且没有合理的数学模型和方案评价准则，所以难以得到合理的布局方案。

1.4 套料技术问题综述以及国内外研究现状

排样问题通常根据维数的不同，可以分为一维、二维、三维排样问题。

目前国内外有一些学者已经对套料问题进行了一些研究，并且取得了一些成果。其中以浙江大学、西安交大、华中理工大学和美国的A.Albano、M.Adamowicz的工作最为突出，他们的主要方法有：多边形边界移动法和最小矩阵包络法，自动碰撞理论求边界位置等。但都存在一些缺点，例如A.Albano研究的匹配边的方法，就只适用于零件数量较小的情况下。国内对这类问题的研究从上世纪80年代开始，集中在院校和研究所，例如曹矩采用将零件图形处理为多边形的方法进行的研究；于洋等提出的基于遗传算法进行卫星舱布局的研究。但这些成果主要集中在排样cad上，而板材套料是一个很具体的生产过程，不仅需要在算法上有所突破，而且需要在图形识别，图形处理，人工智能，计算机辅助自动编程，数控仿真等方面突破。Cad和cam是密不可分互为补充的，二者相结合才能真正应用于实际生产。