钢结构下料优化与材料管理系统

钢结构制造企业是建筑施工、船舶制造、装备制造等行业的重要组成部分，是行业的成本中心之一，提升生产效率和降低生产成本是迅速提升钢结构制造企业竞争力的基本途径。长期以来，原材料成本在企业的总成本中占据比重。据统计，国内钢结构制造企业的原材料利用率在50%到70%之间，对于钢结构企业而言，在提升钢材的利用率和减少材料损耗方面，仍有较大的改进空间。利用率每提升1%，一个中型企业每年即可节省数拾万元甚至数百万元费用，因而提升利用率也是降低企业成本的关键所在。

同时，在钢结构制造过程中，排样/下料对工程人员的经验要求较高，由不同的工程人员制作的下料方案，其材料利用率差异较大，尤其对于不规则零件较多的方案，工程人员的经验显得非常重要。另一方面，基于经验的排样/下料过程复杂、劳动强度高，而且效率低下，其方案的优化程度无法得到保证。

提升材料利用率的研究和应用开发一直是一个热点难点领域，因其理论高度和实践中的强烈需求，吸引了许多科研人员和技术力量深入探索，提出了许多优化理论、方法，开发出了一批实用性较强的应用系统。矩形排样问题（RP）是领域内公认的难题，被证明为NP-hard问题，即不存在常规的求解方法，其求解的难度随零件数量的增加呈指数级增长，传统的线性规划、整数规划、单纯形法等优化方法无法求解该问题，而不规则形状的排样问题远比矩形排样问题复杂，有效的计算机算法是这类应用系统的核心。按难度的不同，国内外现有的应用系统可分为两大类：（1）线材下料优化系统和（2）板材下料优化系统。第（1）类中比较有代表性的产品有济南黑格软件公司的《极限切割》，该软件仅提供线材切割方案的计算，没有板材切割计算功能，也不能对原材料和余材料进行管理；第（2）类中比较有代表性的有FastCAM的套料切割系统，它由一家美国公司研发，功能比较丰富，但对操作人员的要求极高，不适应国内企业的管理模式，并且价格昂贵。现有的系统因功能的单一无法满足企业的需要或是本土化不足而难于应用，其市场接受率都相当低，大部分企业仅在部分业务中使用下料优化软件。

鉴于国内外钢结构制造领域的研究与应用现状，开发一款基于先进排样算法和本土钢结构制造流程的优化与管理软件工具显得十分必要和迫切，该工具软件将，并且把国内钢结构制造企业的技术应用推向全新的高度，无论是在节约材料成本、提升作业效率上，还是响应国家号召建设节约型社会上，都有着十分重大的意义。