CN102622663A - 金属结构件的下料方法及其制造系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属结构件的下料优化方法及其制造系统，该方法包括下列步骤：(1)按照金属结构件的组成零件的材料和厚度，对其执行第一次分组；(2)按照组成零件的加工工艺要求，对第一次分组后的零件执行第二次分组；(3)按照组成零件的形状特征，利用聚类算法对第二次分组后的零件执行第三次分组；以及(4)将完成分组后的零件按组导入到排样模块中予以排样，由此实现下料的优化过程。通过按照本发明的下料优化方法及其制造系统，能够更有效地利用原材料、大幅降低成本且效率更高，并能实现从订单管理、计划调度、优化排料、加工成型到构件焊接的整个生产过程管控一体化。

Description

金属结构件的下料方法及其制造系统

技术领域

本发明涉及机械加工零件排料领域，更具体地，涉及一种金属结构件的下料优化方法及其相应的制造系统。

背景技术

金属结构件被广泛应用于工程机械、船舶行业、港口机械、重工机械和航天航空等多个领域。它们大都具有相同的工艺流程例如订单→图纸审核→工艺设计→制定生产作业计划→优化排料→钢板切割→校平→机械加工→折弯成型→构件焊合→入库。

随着市场的竞争的加剧，金属结构件制造业和其他行业企业一样，面临着激烈的竞争。当今激烈的竞争，迫切要求企业对整体制造流程进行优化，提高生产效率和材料的利用率，进而提升企业的经济效益。在金属结构件制造领域，之前采用的手工排样，效率低，材料浪费比较大，缺乏对整个下料生产过程的优化与有效管控，材料利用难以全局优化，设备产能难以有效均衡与提升；而且，具体对金属结构件的制造工艺而言，现有的下料排样方法往往没有考虑到金属结构件自身的工艺要求，例如组成金属结构件的各种零件往往具备固定的形状和尺寸，能够在很多情况下予以组合排列，许多零件都需要进行类似的加工工序如铣加工工序、成型工序和焊接工序等，因此不能很好地适用于金属结构件的优化排样。此外，目前的金属结构件制造过程缺乏生产管理信息化平台，不能对包括下料、加工、成型及焊合的整个生产过程进行信息化管理，整个生产效率受到影响，制约着企业产能的进一步提升。

鉴于以上情况，如何根据金属结构件的特定工艺要求及其自身的特性，来制定更能符合金属结构件的加工要求，并能够更有效地利用原材料、大幅降低成本并且效率更高的下料优化方法，已经构成为业内迫切的技术需求。此外，基于优化下料方法来对整个金属结构件的整个生产过程进行统一控制和管理，构建金属结构件产品信数字化模型和车间生产管理软硬件平台，对于实现从订单管理、计划调度、优化排料、加工成型到构件焊接的整个生产过程管控一体化具备重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种能够更有效地降低产品的材料消耗、效率高而且满足金属结构件特定工艺要求的下料优化方法及其相应的制造系统。

按照本发明的一个方面，提供了一种用于金属结构件的下料优化方法，该方法包括下列步骤：

(1)按照金属结构件的组成零件的材料和厚度，对其执行第一次分组，由此使得材料和厚度相同的零件被分入相同的组；

(2)按照金属结构件的组成零件的加工工艺要求，对第一次分组后的零件执行第二次分组，由此使得加工工艺相同的零件被分入相同的组；

(3)按照金属结构件的组成零件的形状特征，对第二次分组后的零件执行第三次分组，由此使得形状相似的零件被分入相同的组，该步骤具体包括以下子步骤：

(31)利用公式一计算出零件组的轮廓面积差阀值D，

$D=\left[\frac{\sqrt{{(E_{\max }-E_{\min })}^2+{(W_{\max }-W_{\min })}^2}}{\sqrt{N}}\right]$ (公式一)

其中E_max为所有零件组中外轮廓面积最大的零件所具备的外轮廓面积，E_min为所有零件组中外轮廓面积最小的零件所具备的外轮廓面积，W_max为所有零件组中内轮廓面积最大的零件所具备的内轮廓面积，W_min为所有零件组中内轮廓面积最小的零件所具备的内轮廓面积，N为所有零件组的零件总数量，该公式中的[x]表示取x的整数部分；

(32)设定i＝1，j＝1，且将零件P₁归入C₁；

(33)设定i＝i+1；

(34)利用公式二计算出零件P_i与零件组C_h之间的平均面积综合偏差d_ih，其中h＝1，2，…，j；

$d_{\mathrm{ih}}=\sqrt{{(E_i-E_j)}^2+{(W_i-W_j)}^2}$ (公式二)

其中E_i为零件P_i的外轮廓面积，E_j为零件组C_j外轮廓的平均面积，W_i为零件P_i的内轮廓面积，W_j为零件组C_j内轮廓的平均面积；

(35)利用公式三获得由步骤(34)所计算出的d_ih中的最小值d，

d＝min d_ih＝min(d_i1，d_i2，d_i3，…d_ij)(公式三三)

(36)将通过步骤(35)所获得的d与所述阀值D进行比较，当d≤D时，将零件P_i归入所述最小值d所对应的零件组；而当d＞D时，则令j＝j+1且将P_i归入零件组C_j；

(37)判别i分别是否大于二次分组后各个零件组的零件数量M，如果i≤M，则转到步骤(33)重复执行后续步骤；如果对于所有零件组i＞M，程序结束并输出结果；由此将二次分组后各个零件组的零件按照形状相似性归入不同的组；

(4)将执行上述三次分组后的零件按组导入到排样模块中予以排样，由此完成对金属结构件的下料优化过程。

作为进一步优选地，对于所述按照零件的加工工序要求执行第二次分组的步骤，该步骤具体包括以下子步骤：

(21)遍历材料和厚度相同的零件，把需要经过铣加工工序或钻孔工艺的零件找出来组成A组，剩余的金属结构件组成B组；

(22)遍历A组，把需要经过成型工序的零件找出组成A₁组，剩余的零件组成A₂组；同时遍历B组，把经过成型工序成型的零件找出组成B₁组，剩余的零件组成B₂组；

(23)分别遍历所述A₁组、A₂组、B₁组和B₂组，然后依次把A₁组、A₂组、B₁组和B₂组中含有焊接工序的零件找出并分别组成A₁₁组、A₂₁组、B₁₁组和B₂₁组，同时将上述各组剩余的零件分别组成A₁₂组、A₂₂组、B₁₂组和B₂₂组。

作为进一步优选地，在所述步骤(2)之后，可以根据每个组的零件工艺路线的长短，来安排各组零件的下料顺序。

作为进一步优选地，在所述步骤(3)之后，可以根据适当的规则例如将内轮廓面积大的零件组与外轮廓面积小的零件组合并为一组，这样在排样时两组的零件可以相互嵌套以便提高材料利用率。

按照本发明的另一方面，相应提供了一种用于制造金属结构件的系统，该系统包括：

订单管理单元，该订单管理单元用于对包括客户信息、订单内容、交货日期在内的金属结构件订单相关信息进行统计，并实现订单状态的全程追踪与查询；

设备管理单元，该设备管理单元用于对包括工艺性能、生产能力、在制负荷在内的金属结构件生产设备相关信息进行统计，并以甘特图的形式对切割设备的切割任务进行监控；

计划管理单元，该计划管理模块用于根据所述订单管理单元和设备管理单元所提供的信息来制定相应的生产计划，并对生产计划的执行情况进行追踪与查询；

产品信息单元，该产品信息单元用于从所述计划管理单元获取已制定的生产计划，并对该生产计划中所涉及的金属结构件及其所包含的零件建立数字化模型，由此以结构树的形式统计包括零件的下料图、零件形状尺寸、零件数量、零件加工工艺要求以及零件之间的集配关系在内的零件相关信息；

下料优化单元，该下料优化单元用于从所述产品信息单元获取所述零件相关信息，利用聚类算法按照上述下料优化方法来对零件执行分组，并将分组后的零件按组导入到排样模块中予以排样，由此实现下料的优化过程；以及

产品制造单元，该产品制造单元根据所述下料优化单元所确定的排样模块，执行切割下料并执行相关制造工艺，由此制得客户所需的金属结构件。

作为进一步优选地，所述下料优化单元从所述产品信息单元获得的零件相关信息例如包括各个零件的下料图、零件加工工艺要求、各个零件P_i的外轮廓面积E_i、各个零件P_i的内轮廓面积W_i、零件数量以及零件之间的集配关系等。

作为进一步优选地，所述用于制造金属结构件的系统还可以包括实时监控及预警单元，该实时监控及预警单元用于对所述产品制造单元的生产过程执行实时数据采集、生产过程监控、物料跟踪、质量监控和信息传递功能，并对突发事件进行预警及快速响应。

通过按照本发明的下料优化方法及其相应的制造系统，一方面，考虑到了金属结构件自身的形状特征及特定工艺要求等技术特征因素来对下料流程进行优化，由此能够实现更有效地利用原材料、大幅降低成本且下料效率更高的技术效果；另一方面，基于该优化下料方法来对整个金属结构件的整个生产过程进行统一信息化控制和管理，由此能够实现从订单管理、计划调度、优化排料、加工成型到构件焊接的整个生产过程管控一体化。

附图说明

图1是按照本发明的用于金属结构件的下料优化方法的流程方框图；

图2是按照本发明的用于描述金属结构件的产品结构和工艺信息的结构化模型示意图；

图3是按照本发明的利用聚类算法对金属结构件的零件进行分组的流程方框图；

图4是按照本发明的用于制造金属结构件的系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是按照本发明的用于金属结构件的下料优化方法的流程方框图。如图1中所示，本发明的用于金属结构件的下料优化方法可以包括下列步骤：

首先，将金属结构件的组成零件按材质、板厚分组：同一组零件必须是同种材料，且具有相同厚度，由此保证同一组的零部件在优化排样后，可放在同一张板材上排样。

接着，按照金属结构件的组成零件的加工工艺要求，对第一次分组后的零件执行第二次分组：金属结构件的组成零件的常规加工工序通常依次包括铣加工工序、钻孔工序、成型工序以及焊接工序等。可以将这些工序分别用符号代替，例如W₁代表切割工序，W₂代表铣加工或钻孔工序，W₃代表成型工序，W₄代表焊接工序。通过分析产品信息数字化模型，可以得到一种综合描述零部件的产品结构和工艺信息的结构化模型，并将其定义为产品结构信息树。如图2所示，产品金属结构件P由零部件P₁、P₂、P₃和P₄组成，零部件P₁由零件P₁₁、P₁₂和P₁₃组成，零件P₁₁经过W₁、W₂和W₃等三道加工工序加工过完成，以此类推。

下面具体描述按照所制定好的产品结构信息树，对组成金属结构件的零件按工艺相似性进行分组，其具体分组步骤如下：

Step1：第一次遍历产品结构信息树，把需要经过工序W₂的零件找出组成A组，剩余的零件组成B组；

Step2：遍历A组，把经过工序W₃的零件找出组成A₁组，剩余的零件组成A₂组，同时遍历B组，把经过工序W₃的零件找出组成B₁组，剩余的零件组成B₂组；

Step3：分别遍历A₁组、A₂组、B₁组和B₂组，把A₁组中含有工序W₄的零件找出组成A₁₁组，剩余的零件组A₁₂组；把A₂组中含有工序W₄的零件找出组成A₂₁组，剩余的零件组成A₂₂组；把B₁组中含有工序W₄的零件找出组成B₁₁组，剩余的零件组B₁₂组；把B₂组中含有工序W₄的零件找出组成B₂₁组，剩余的零件组成B₂₂组。

由此根据加工工艺的相似性，可以将所有零件分为8个组，分别为A₁₁(W₁W₂W₃W₄)、A₁₂(W₁W₂W₃)、A₂₁(W₁W₂W₄)、A₂₂(W₁W₂)、B₁₁(W₁W₃W₄)、B₁₂(W₁W₃)、B₂₁(W₁W₄)和B₂₂(W₁)。对于这些二次分组后的零件，可以每个组工艺路线的长短，来安排各组的下料顺序。

接着，按照金属结构件的组成零件的形状特征，对第二次分组后的零件执行第三次分组：基于零件形状特征的优化分组主要是运用了划分法聚类分析技术，其算法采用基于距离的聚类算法。该算法采用轮廓面积差值作为相似性的评价指标，即认为两个对象的轮廓面积差值越小，其相似性就越大。

首先对分组过程中涉及到的参数予以定义，其中：

P_i：零件编号分别为i＝1，2，3，…的零件

E_i：零件P_i的外轮廓面积

W_i：零件P_i的内轮廓面积

C_h：编号分别为1，2，…，j的零件组

C_j：编号为j的零件组

E_j：零件组C_j的外轮廓的平均面积

W_j：零件组C_j的内轮廓的平均面积

E_max：所有零件组中外轮廓面积最大的零件所具备的外轮廓面积

W_max：所有零件组中内轮廓面积最大的零件所具备的内轮廓面积

E_min：所有零件组中外轮廓面积最小的零件所具备的外轮廓面积

W_min：所有零件组中内轮廓面积最小的零件所具备的内轮廓面积

D：零件组的轮廓面积差阀值

d_ih：零件P_i与零件组C_h之间的平均面积综合偏差，其中h＝1，2，…，j

N：所有零件组的零件总数量

M：各个零件组的零件数量

令 $D=\left[\frac{\sqrt{{(E_{\max }-E_{\min })}^2+{(W_{\max }-W_{\min })}^2}}{\sqrt{N}}\right]---\left(1\right)$

式中[x]表示取x的整数部分

$d_{\mathrm{ih}}=\sqrt{{(E_i-E_j)}^2+{(W_i-W_j)}^2}---\left(2\right)$

d＝min d_ih＝min(d_i1，d_i2，…，d_ij)(3)

利用聚类算法对金属结构件的零件进行分组的流程如图3所示，其具体步骤如下：

Step1：利用公式(1)计算出零件组的轮廓面积差阀值D；

Step2：设定i＝1，j＝1，且将零件P₁归入C₁；

Step3：设定i＝i+1；

Step4：利用公式二计算出零件P_i与零件组C_h之间的平均面积综合偏差d_ih，其中h＝1，2，…，j

Step5：利用公式(3)获得由上述所计算出的d_ih中的最小值d；

Step6：将所获得的d与阀值D进行比较，当d≤D时，将零件P_i归入所述最小值d所对应的零件组；而当d＞D时，则令j＝j+1且将P_i归入零件组C_j；

Step7：判别i分别是否大于二次分组后各个零件组的零件数量M，如果i≤M，则转到步骤(33)重复执行后续步骤；如果对于所有零件组i＞M，程序结束并输出结果；由此将二次分组后各个零件组的零件按照形状相似性归入不同的组。

下面将通过一个具体示例来进一步说明以上的第三次分组步骤。例如现在有10个零件需要零件形状特征优化分组，首先，利用公式(1)计算出所有零件组的轮廓面积差阀值D备用；设定i＝1，j＝1，且将零件P₁归入C₁；经过第三步后i＝2，然后经第四步计算出d＝min d_ih＝d₂₁，假设d≤D，则P₂属于C₁；然后i＝3，再次经第四步计算出d＝min d_ih＝d₃₁，假设d＞D，则j＝j+1＝2，且P₃属于C₂；然后i＝4，经第三步计算d＝min d_ih(d₄₁，d₄₂)＝d₄₂，假设d≤D则P₄属于C₂(备注：因为min d_ih＝d₄₂，所以j＝2，其所对应的组为C₂)；然后i＝5，经第三步计算d＝min d_ih(d₅₁，d₅₂)＝d₅₁，假设d＞D，则j＝j+1＝3，且P₅属于C₃；然后i＝6，经第三步计算d＝min d_ih(d₆₁，d₆₂，d₆₃)＝d₆₁，假设d≤D，则P₆属于C₁(备注：因为min d_ih＝d₆₁，所以j＝1，其所对应的组为C₁)；然后i＝7，经第三步计算d＝min d_ih(d₇₁，d₇₂，d₇₃)＝d₇₂，假设d≤D，则P₇属于C₂(备注：因为min d_ih＝d₇₂，所以j＝2，其所对应的组为C₂)；然后i＝8，经第三步计算d＝min d_ih(d₈₁，d₈₂，d₈₃)＝d₈₂，假设d＞D，则j＝j+1＝4，且P₈属于C₄；然后i＝9，经第三步计算d＝min d_ih(d₉₁，d₉₂，d₉₃，d₉₄)＝d₉₃，假设d≤D，则P₉属于C₃(备注：因为min d_ih＝d₉₃，所以j＝3，其所对应的组为C₃)；然后i＝10，经第三步计算d＝min d_ih(d₁₀₁，d₁₀₂，d₁₀₃，d₁₀₄)＝d₁₀₄，假设d≤D，则P₁₀属于C₄(备注：因为min d_ih＝d₁₀₄，所以j＝4，其所对应的组为C₄)这样10个零件就分入了4个小组，其中C₁组零件包括零件P₁、零件P₂和零件P₆，C₂组零件包括零件P₃、零件P₄和零件P₇，C₃组零件包括零件P₅和零件P₉，C₄组零件包括零件P₈和零件P₁₀。

经过上述聚类分组后，可以把经过第二次分组后各个组的所有零件分成若干个小组，其中零件形状相似的零件分别组成一组。在完成分组之后，可以根据相关规则将某些分组合并，如内轮廓面积大的分组与外轮廓面积小的分组合并为一组，这样在排样时两组的零件可以相互嵌套以提高材料利用率。

最后，将执行上述三次分组后的零件按组导入到排样模块中予以排样，由此完成对金属结构件的下料优化过程。

图4是按照本发明的用于制造金属结构件的系统的结构示意图。如图4中所示，该系统主要包括订单管理单元、设备管理单元、计划管理单元、产品信息单元、下料优化单元、产品制造单元以及实时监控及预警单元。下面将对这些功能单元分别予以具体描述。

订单管理单元主要用于对包括客户信息、订单内容、交货日期在内的金属结构件订单相关信息进行统计，并实现订单状态的全程追踪与查询。订单内容可从产品管理中动态生成，也可以通过Excel文件导入，并且通过不同的颜色进行标示不同的订单状态。

设备管理单元主要用于对包括工艺性能、生产能力、在制负荷在内的金属结构件生产设备相关信息进行统计，并以甘特图的形式对切割设备的切割任务进行监控。

计划管理单元主要用于根据订单管理单元和设备管理单元所提供的信息来制定相应的生产计划，并对生产计划的执行情况进行追踪与查询。例如，计划管理单元可以根据订单内容、订单优先级、产品工艺流程、车间设备产能与负荷、库房物品情况等信息综合制定各工段的生产计划，具有计划下达功能，并能对生产计划执行情况进行追踪与查询。

产品信息单元主要用于从所述计划管理单元获取已制定的生产计划，并对该生产计划中所涉及的金属结构件及其所包含的零件建立数字化模型，由此以结构树的形式统计包括零件形状尺寸、零件数量、零件加工工艺要求以及零件之间的集配关系在内的零件相关信息。零件相关信息可通过Excel表从ERP或PDM数据库中导入产品结构信息，亦可通过人工输入与修改。

下料优化单元用于从产品信息单元获取零件相关信息，利用聚类算法按照上述下料优化方法来对零件执行多次分组，并将分组后的零件按组导入到排样模块中予以排样，由此实现下料的优化过程。其中，为了执行分组过程中的运算及相关处理，下料优化单元从产品信息单元获得的零件相关信息例如包括各个零件的下料图、零件加工工艺要求、各个零件P_i的外轮廓面积E_i、各个零P_i的内轮廓面积W_i、零件数量以及零件之间的集配关系等。

产品制造单元用于根据下料优化单元所确定的排样模块，通过金属结构件的相关加工设备来执行切割下料并执行各个制造流程，由此制得客户所需的金属结构件。

实时监控及预警单元主要用于对产品制造单元的生产过程执行实时数据采集、生产过程监控、物料跟踪、质量监控和信息传递功能，并对突发事件进行预警及快速响应。此外，它还可以用来管理和优化从计划下达到生产完成全过程中的所有活动的硬件或软件组件，通过控制和利用准确的制造信息，能够对车间生产活动中的实时事件做出快速响应，同时向企业决策支持过程提供相关生产活动的重要信息。

下面，将描述上述用于制造金属结构件的系统的工作流程。

首先，企业的商务部接到订单后，通过订单管理单元对该订单信息进行审核和维护。具体操作如下：创建一个新订单，将该定单信息(产品内容、交货期、客户信息)输入系统中，然后技术部对该订单产品信息进行审核，其中包括产品图纸、加工工艺等，若本企业能够生产该订单的产品，则通过产品信息管理单元制定该订单产品生产加工图纸、下料图和加工工艺看板等信息，并建立金属结构件产品结构模型。若本企业不能生产该订单的产品，则通知商务部进行外协采购或拒绝接受该定单。根据订单客户的关键度、订单效益率、交货期紧迫度对订单进行综合评判得到订单优先级。

接着，通过计划管理单元根据订单内容、订单优先级、产品工艺流程、车间设备产能与负荷、库房物品情况等信息综合制定生产作业计划。然后根据生产计划和金属结构件产品结构信息将待下料的零件归类分组，并将零件按组导入优化排样模块中。

接着，优化排样。把第三步导入的零件进行选择相应的自动排样算法进行自动优化排样，然后为了提高切割效率和质量，对其切割工艺进行优化，例如轮廓切割顺序、切割起点、切割方向和切割引线的设计，以及多零件连接、搭桥、共边、轮廓微连接等切割工艺优化。最后生成NC代码，并提交排料图和NC程序。

接着，通过产品制造单元根据生产计划、排料图和NC程序组织生产，并且能够对所述产品制造单元的生产过程执行实时数据采集、生产过程监控、物料跟踪、质量监控、信息传递等功能，并对突发事件进行预警及快速响应。

最后，零件入库，把零件交付给客户，订单完成。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于金属结构件的下料优化方法，该方法包括下列步骤：

(1)按照金属结构件的组成零件的材料和厚度，对其执行第一次分组，由此使得材料和厚度相同的零件被分入相同的组；

(2)按照金属结构件的组成零件的加工工艺要求，对第一次分组后的零件执行第二次分组，由此使得加工工艺相同的零件被分入相同的组；

(3)按照金属结构件的组成零件的形状特征，对第二次分组后的零件执行第三次分组，由此使得形状相似的零件被分入相同的组，该步骤具体包括以下子步骤：

(31)利用公式一计算出零件组的轮廓面积差阀值D，

$D=\left[\frac{\sqrt{{(E_{\max }-E_{\min })}^2+{(W_{\max }-W_{\min })}^2}}{\sqrt{N}}\right]$ (公式一)

其中E_max为所有零件组中外轮廓面积最大的零件所具备的外轮廓面积，E_min为所有零件组中外轮廓面积最小的零件所具备的外轮廓面积，W_max为所有零件组中内轮廓面积最大的零件所具备的内轮廓面积，W_min为所有零件组中内轮廓面积最小的零件所具备的内轮廓面积，N为所有零件组的零件总数量，该公式中的[x]表示取x的整数部分；

(32)设定i＝1，j＝1，且将第一个零件P₁归入第一零件组C₁；

(33)设定i＝i+1；

(34)利用公式二计算出零件P_i与零件组C_h之间的平均面积综合偏差d_ih，其中h＝1，2，…，j；

$d_{\mathrm{ih}}=\sqrt{{(E_i-E_j)}^2+{(W_i-W_j)}^2}$ (公式二)

其中E_i为零件P_i的外轮廓面积，E_j为零件组C_j外轮廓的平均面积，W_i为零件P_i的内轮廓面积，W_j为零件组C_j内轮廓的平均面积；

(35)利用公式三获得由步骤(34)所计算出的d_ih中的最小值d，

d＝min d_ih＝min(d_i1，d_i2，…，d_ij，)(公式三三)

(36)将通过步骤(35)所获得的d与所述阀值D进行比较，当d≤D时，将零件P_i归入所述最小值d所对应的零件组；而当d＞D时，则令j＝j+1且将P_i归入零件组C_j；

(37)判别i分别是否大于二次分组后各个零件组的零件数量M，如果i≤M，则转到步骤(33)重复执行后续步骤；如果对于所有零件组i＞M，程序结束并输出结果；由此将二次分组后各个零件组的零件按照形状相似性归入不同的组；

(4)将执行上述三次分组后的零件按组导入到排样模块中予以排样，由此完成对金属结构件的下料优化过程。

2.如权利要求1所述的用于金属结构件的下料优化方法，其特征在于，对于所述按照零件的加工工序要求执行第二次分组的步骤，该步骤具体包括以下子步骤：

(21)遍历材料和厚度相同的零件，把需要经过铣加工工序或钻孔工艺的零件找出来组成A组，剩余的金属结构件组成B组；

(22)遍历A组，把需要经过成型工序的零件找出组成A₁组，剩余的零件组成A₂组；同时遍历B组，把经过成型工序成型的零件找出组成B₁组，剩余的零件组成B₂组；

(23)分别遍历所述A₁组、A₂组、B₁组和B₂组，然后依次把A₁组、A₂组、B₁组和B₂组中含有焊接工序的零件找出并分别组成A₁₁组、A₂₁组、B₁₁组和B₂₁组，同时将上述各组剩余的零件分别组成A₁₂组、A₂₂组、B₁₂组和B₂₂组。

3.如权利要求1或2所述的用于金属结构件的下料优化方法，其特征在于，在所述步骤(2)之后，根据每个组的零件工艺路线的长短，来安排各组零件的下料顺序。

4.如权利要求1-3任意一项所述的用于金属结构件的下料优化方法，其特征在于，在所述步骤(3)之后，将内轮廓面积大的零件组与外轮廓面积小的零件组合并为一组，由此在排样时两组的零件能够相互嵌套以便提高材料利用率。

5.一种用于制造金属结构件的系统，该系统包括：

订单管理单元，该订单管理单元用于对包括客户信息、订单内容、交货日期在内的金属结构件订单相关信息进行统计，并实现订单状态的全程追踪与查询；

设备管理单元，该设备管理单元用于对包括工艺性能、生产能力、在制负荷在内的金属结构件生产设备相关信息进行统计，并以甘特图的形式对切割设备的切割任务进行监控；

计划管理单元，该计划管理模块用于根据所述订单管理单元和设备管理单元所提供的信息来制定相应的生产计划，并对生产计划的执行情况进行追踪与查询；

产品信息单元，该产品信息单元用于从所述计划管理单元获取已制定的生产计划，并对该生产计划中所涉及的金属结构件及其所包含的零件建立数字化模型，由此以结构树的形式统计包括零件的下料图、零件形状尺寸、零件数量、零件加工工艺要求以及零件之间的集配关系在内的零件相关信息；

下料优化单元，该下料优化单元用于按照如权利要求1-4任意一项所述的下料优化方法对零件执行分组，并将分组后的零件按组导入到排样模块中予以排样，由此实现下料的优化过程；以及

产品制造单元，该产品制造单元根据所述下料优化单元所确定的排样模块，执行切割下料并执行相关制造工艺，由此制得客户所需的金属结构件。

6.如权利要求5所述的用于制造金属结构件的系统，其特征在于，所述下料优化单元从所述产品信息单元获得的零件相关信息例如包括各个零件的下料图、零件加工工艺要求、各个零件P_i的外轮廓面积E_i、各个零件P_i的内轮廓面积W_i、零件数量以及零件之间的集配关系等。

7.如权利要求5所述的用于制造金属结构件的系统，其特征在于，该系统还包括实时监控及预警单元，该实时监控及预警单元用于对所述产品制造单元的生产过程执行实时数据采集、生产过程监控、物料跟踪、质量监控和信息传递功能，并对突发事件进行预警及快速响应。

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