CN1742283A

CN1742283A - 用于最优化待切削的选定部件的布局的方法

Info

Publication number: CN1742283A
Application number: CNA2003801047946A
Authority: CN
Inventors: 马丁·卡伦; 皮埃尔·库隆布
Original assignee: CT DE RECH IND DU QUEBEC
Current assignee: CT DE RECH IND DU QUEBEC; Centre de Recherche Industrielle du Quebec CRIQ
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2006-03-01
Also published as: AU2003291863A1; WO2004051523A1; EP1576509A1; CA2469548A1; CA2469548C; US6690990B1

Abstract

一种用于最优化从木材工件上切削的选定部件的布局的方法使用表示各工件的几何和缺陷相关特性的数据和表示几何和等级特性的数据。定义具有预定等级值并且与预定尺寸值集合相关联的部件子组，以及通过采用初级切削操作获得的细分的部件表面段的布置。根据几何和缺陷相关特性，定义包含在每个段中的分段，并且定义从通过次级切削操作获得的部件子组选择的多个布置。估计与该布置相关的效率值并进行比较，以选出具有最高效率值的部件布置。估计该布置的基本效率值，并且对新的布置重复上述最优化顺序，以估计基本效率值，从而选择最好的布置。

Description

用于最优化待切削的选定部件的布局的方法

技术领域

本发明一般涉及产品制造最优化领域，以及更具体地，涉及用于最优化将从原材料工件上切削的选定部件的布局的方法，例如在木材加工工业中使用的方法。

背景技术

过去几年来，人们已发展了多种产品制造最优化技术，以提高与诸如手工或自动化部件切削或锯切等工业加工相关联的生产率。通常，根据所考虑的特定应用，这些最优化技术使得能够实现部件布置的确定，以使具有缺陷存在的给定原材料工件具有最高的原材料使用效率和/或经济价值，其中所述缺陷已经被确认并且在参考系内的空间坐标中定位，参考系可以是二维或者三维，以考虑该原材料工件的两个相对主表面或者两对相对的表面。典型地，从原材料工件中切削的一组部件的信息由加工清单或订单定义，该信息包括每种部件类型所要求的数量、与每种所要求的产品相关联的质量等级、几何特性(如长度和宽度)、单位成本、标识码等。产品切削最优化通常由计算机软件来执行，该软件寻求符合切削清单设定的所要求的数量，同时最优化所要求部件的空间布置，以使从所用的原材料工件获得的原材料使用效率和/或经济价值最大化。典型地，最优化软件可以提供生产信息的详细情况，诸如原材料产量、经济价值产值或价格、切削布局、部件分配、需要的切削操作的数量等。公知的最优化计算机软件通常设计成集成在生产设备(如自动锯木机器)或被用作根据生产数据执行仿真的单机系统。在木材加工中，尤其是在硬木切削成木质产品(如家具部件、平板和地板部件等)的情况下，横切优先(crosscut-first)粗铣操作被认为是主要的切削工艺类型。然而，大木材工件的短缺、原材料价格上涨以及木材工业产品多元化的趋势以及更高的生产率使得一些锯木工厂转向纵向锯优先(Rip-first)切削工艺，使得横切优先和纵向锯优先工艺成为当前锯木工厂使用的两种基本锯切工艺。横切优先和纵向锯优先工艺各有优缺点，以及根据它们所应用的产品环境，这些主要工艺方法各自的产品切削性能可能改变，使得切削工艺的选择成为一件相当困难的任务，如Wiedenbeck，J.K.在文献“Deciding between Crosscut and Rip-firstprocessing″，Wood and Wood Products，August，2001中广泛讨论的那样。通常，纵向锯优先工艺在邻近原材料部件边缘处提供缺陷区域的有效清除，并且在单段内清除更容易，而横切优先工艺通过除去整个缺陷部分而在工件的短长度部分上实现缺陷区域的有效清除。大多数常规锯切工艺倾向于将每块部件分割成多段，例如纵切或横切段，以根据第一坐标轴优化原材料表面，如Thomas，R.E.在″ROMI-RIP version 2.0：a new analysis tool forrip-first rough mill operations″，Forest Products Journal，vol.49，no.5，p.35-40，1999中所讨论的那样。这些段被进一步加工，在遵守尺寸要求的同时清除缺陷区域，如Thomas，R.E等在″Decision-support software for o ptimizingrip-first and chop-first systems″Scan Pro，8 international conference onscanning technology and process optimization for the wood products industry.中所讨论的那样。地板木材加工是一种长度尺寸没有在切削清单中定义的特殊类型的纵向锯优先工艺，以及平板加工是一种宽度尺寸没有定义的特定类型的横切优先加工。相对于布置部件的一维自由轴，上述两种工艺都具有优势。这种单轴(one-axis)最优化技术在Muller等人的于1990年9月9日公开的题目为“木材检测和最优化系统(Lumber inspection andoptimization system)”的美国专利US 4,221,974中公开。另外一种单轴最优化方法在1979年8月7公开的授予Cunningham的题目为“长条状树干切削的排序方法(Method for sequencing the cutting of elongated stock)”的美国专利US4,163,321中公开。其公开了一种如包含缺陷的不可用长度随机的木板的长条状树干的切削最优化方法，该方法包括产品订单的要求、废弃因子的确定、每种加工等级中具有给定长度可用树干的概率估计，以及从上面信息中确定切削部件的布置，同时切削可实现整个切削的消耗最低。另外一种公知的单轴最优化方法在1977年4月19日公开的授予Barr等的题目为“最大化使用长条状树干的装置和方法(Apparatus andmethod for maximum utilization of elongated stock)”的美国专利US4,017,976中公开，其使用了一种产量最优化方法来横切包含缺陷的不可用长度随机的木板的树干的可用长度，其中所需的树干长度被确定，描述所需长度的信息被储存，每一种所需长度的估价因子以及描述不同树干等级的可用长度的统计资料被计算并储存；被加工的各种等级的比例信息被储存；增加切削预期长度可能性的优先因子被确定并储存，最后，基于上面的信息计算后挡指示器(backgauge indicator)的位置，其表示了对于每种可切至预期长度的可用长度的最佳可能的长度组合，位置指示器以全尺寸打印在连续的纸张上。

为了提高公知的单轴技术的最优化性能，开发了双轴最优化方法和软件，例如Thomas，R.E.在″ROMI-RIP version 2.0：a new analysis toolfor rip-first rough mill operations″，Forest Products Journal，vol.49，no.5，p.35-40，1999.中所讨论的纵向锯优先软件，以及同样由Thomas在″ROMI-CROSS：An analysis tool for crosscut-first roughmill operations″，Forest Products Journal，Vol.48，no.3，pp.68-72中讨论的横切优先软件。这种最优化系统使得同时考虑两条参考最优化轴的最佳切削方案的产生，该方案包括部件的选定布置数据、切削位置以及产量。ROMI-RIP和ROMI-CROSS是双轴最优化软件产品，根据切削清单中定义的产品数量/等级执行连续的最优化步骤，从最高等级至最低等级。一种类似的双轴最优化技术在1967年7月4日公开的授予Buss等的题目为“从具有不规则和随机缺陷的材料中切削选配长度的装置和方法”的美国专利US3,329,181中公开。另外一种从木板等中最优化可用部件产量的双轴装置在1976年3月2日公开的授予Buss等的美国专利US3,942,021中公开，其采用了一种产量最优化方法，其中，构成一个对应于包含已处理木板的扫描不可用缺陷图案的初级比特矩阵并将其存储在计算机中。预定的可合并的不可用缺陷区域和预定的可合并的不可用无缺陷区域从初级比特矩阵中确定，并且确定的可合并的不可用缺陷和无缺陷区域结合产生一个定义可用区域图案列表。确定并存储预定清单要求，工件的不同切削模式在可用区域信息和清单需要的基础上连续地确定，并且选择工件具有最佳效率值的切削模式。

尽管被当作粗铣操作中使用的传统单轴最优化系统的一种有前途的备选方案，大多数在最优化方法基础上构思的现有双轴最优化系统没有提供足够的灵活性以确保特定应用时具有最佳性能，因此，它们在木材工业中仍没有得到普通接受。

发明内容

因此，本发明的一个主要目地是提供一种使得待切削的选定部件的布局最优化方法，该方法能在确保可靠的最优化结果的同时具有使用的灵活性。

根据上述目的，从大的方面说，提供一种最优化方法，用于使用表示原材料工件之几何和缺陷相关特性的数据和表示待切削的部件组的几何和等级特性的数据，来相对于第一和第二正交参考轴，最优化从所述原材料工件切削的选定部件的布局，所述方法包括下列步骤：i)定义所述部件组的一个子组，其具有预定等级值并与相对于所述第一轴定义的第一尺寸值的预定集合相关联；ii)产生定义细分的若干工件表面段的布置的数据，所述细分的部件表面段将通过相对于所述第二参考轴的初级切削操作并且根据所述第一尺寸值其中至少之一来获得；iii)根据所述工件的几何和缺陷相关特性，产生定义每个所述工件表面段中包含的一个或多个分段的数据；iv)产生对于每个所述分段定义将包括在其中并且选自所述部件子组的多个部件布置的数据，所述分段将通过相对于所述第一参考轴的次级切削操作获得；v)估计与所述部件布置相关联的效率值；vi)比较所述效率值，以选择具有最高效率值的一个所述部件布置；vii)估计对于所述细分的工件表面段的布置的基本效率值；viii)对于一个或多个细分的工件表面段的新布置，重复所述步骤ii)至vii)，以估计相应的基本效率值；以及ix)相互比较所有的所述基本效率值，以选择与具有最大基本效率值的所述部件布置相关联的所述细分的部件表面段的布置，所述细分的部件表面段的布置将包含在待切削的选定部件的所述最优化布局中。

根据同样的主要目的，从本发明的更大的方面说，提供一种软件产品数据记录介质，其内存储有程序代码，程序代码将促使计算机执行一种最优化方法，用于使用表示原材料工件之几何和缺陷相关特性的数据和表示待切削的部件组的几何和等级特性的数据，来相对于第一和第二正交参考轴，最优化从所述原材料工件切削的选定部件的布局，所述方法包括下列步骤：i)定义所述部件组的一个子组，其具有预定等级值并与相对于所述第一轴定义的第一尺寸值的预定集合相关联；ii)产生定义细分的若干工件表面段的布置的数据，所述细分的部件表面段将通过相对于所述第二参考轴的初级切削操作并且根据所述第一尺寸值其中至少之一来获得；iii)根据所述工件的几何和缺陷相关特性，产生定义每个所述工件表面段中包含的一个或多个分段的数据；iv)产生对于每个所述分段定义将包括在其中并且选自所述部件子组的多个部件布置的数据，所述分段将通过相对于所述第一参考轴的次级切削操作获得；v)估计与所述部件布置相关联的效率值；vi)比较所述效率值，以选择具有最高效率值的一个所述部件布置；vii)估计对于所述细分的工件表面段的布置的基本效率值；viii)对于一个或多个细分的工件表面段的新布置，重复所述步骤ii)至vii)，以估计相应的基本效率值；以及ix)相互比较所有的所述基本效率值，以选择与具有最大基本效率值的所述部件布置相关联的所述细分的部件表面段的布置，所述细分的部件表面段的布置将包含在待切削的选定部件的所述最优化布局中。

附图说明

现在，参照附图，详细描述根据本发明的用于使选定部件的布局最优化方法的优选实施例，其中：

图1a是工艺流程图，描述了作为本发明方法的优选实施例一部分的主要方法步骤；

图1b是补充图1a的工艺流程图，其描述了进一步的方法步骤，包括递减的切削优先顺序的n个预定等级值集合以及用来选择具有最大基本效率值的部件布置方式的进一步的最优化模式；

图1c是补充图1b的工艺流程图，描述了与该优选实施例方法的循环功能相关的步骤顺序，根据该步骤顺序，包含在部件分段的自由区域的一个或多个附加部件选自更多的部件子组；

图1d是补充图1c的工艺流程图，表示了用进一步的最优化模式来执行循环功能的一种情况；

图1e是补充图1d的工艺流程图，描述了本发明最优化方法的优选实施例提供的与再生功能有关的方法步骤；

图2的工艺流程图是图1c所示的附加产品数据生成步骤中包含的方法步骤顺序；

图3是示意图，描述一种显示了两相对主面的给定木材的切削布局，该木材已经经过适合纵向锯优先切削工艺的最优化模式处理；

图4是示意图，描述了与图3中同样的木材，其应用的是一种适合横切优先工艺的最优化模式的本发明的方法；

图5a和5b是描述木材的示意图，分别显示了根据第一种纵向锯优先最优化模式和第二种横切优先最优化模式的细分部件表面段的布置；

图6描述了由计算机软件生成的图形显示屏，显示了能在给定仿真工艺中考虑的若干预定等级的特征数据表格；

图7是示意图，描述了在两相对主表面上存在几处不同类型的缺陷区域的木材；

图8是相对面上具有几处缺陷区域的另一木材的示意图，鉴于单面可接受缺陷判据而对该木材作进一步的分段；

图9描述了由实现本发明的方法的计算机软件生成的主图形显示屏，显示了部件数据；

图10描述了由计算机软件生成的图形显示屏，显示了激活“文件”标签时出现的子菜单；

图11描述了由计算机软件生成的图形显示屏，显示了可与本发明的方法结合的众多纵切锯的位置信息，，纵切锯根据选定的最优化模式执行初级的或次级的切削操作；

图12描述了由计算机软件生成的图形显示屏，显示了激活“操作”标签时出现的子菜单；

图13描述了由计算机软件生成的图形显示屏，显示了激活“显示”标签时出现的子菜单；

图14描述了由计算机软件生成的图形显示屏，显示了输入计算机的具体切削清单的待切部件列表，给出了列表中各部件的信息；

图15是其上有根据本发明的最优化工艺放置选定产品的木材段的示意图，显示了根据循环方法可能接收附加部件的环绕区域；

图16是由本发明提供的计算机软件生成的图形显示屏，显示了图2中提出的第一数据平移步骤的结果；

图17是由执行本发明的方法的计算机软件生成的图形显示屏，显示了图2中提出的第二数据平移步骤的结果；

图18是由执行本发明的方法的计算机软件生成的图形显示屏，显示了图2中最后步骤提出的执行交替平移步骤的结果；

图19描述了由计算机软件生成的图形显示屏，显示了依照效率值最大的选定部件布置以及各选定部件特定信息的选定待切部件布局；

图20描述了由计算机软件生成的图形显示屏，列出了与当前仿真工艺相关的参数列表，包括所考虑的各等级的最终效率值数据；以及

图21描述了由计算机软件生成的图形显示屏，显示了切削清单中包含的各部件的产品数据表。

具体实施方式

现参考图1a，在涉及木材加工应用的优选领域的环境中，将详细描述根据本发明的用于最优化待切削的选定部件的布局的方法。但是，应该意识到，不管企图相对于正交坐标轴切削何种图案以及待切削的部件组的几何和等级特性，根据本发明的方法也可以有利地应用于在涉及各种原材料的其它制造环境中执行切削最优化，例如纸张、玻璃、纤维、塑料或橡胶材料。也应该意识到，尽管下面详细描述所参考的特定实施例涉及例如木板的长条状木材，但是根据本发明的最优化方法的对象也可以是其它类型的木质原材料，如胶合板或其它类型的木质压制平板。根据本发明的双轴最优化方法使得能够在布局内找到部件的最佳布置，该布局适于匹配具有预定已知尺寸并存在缺陷的特定木材工件，缺陷的位置和类型也都是已知的，并储存在计算机存储器中的数据形式存在。待切削的部件都来自表示产品要求的加工清单或订单，产品要求由例如生产车间管理者所规定的商业需求品的制造来确定。该最优化方法的主要功能在于识别部件的布局，以符合切削清单所指出的要求量，同时寻求在包含待切削部件的区域之间回收残余的可用原材料。该最优化方法优选地提供涉及仿真工艺结果的相关信息，包括原材料和/或经济效率值数据。根据本发明的最优化方法可以作为生产装置的一部分来实现，如用于粗铣，或者作为能够执行仿真工艺的单机计算机系统以提供另外的应用灵活性。根据以前的实现方式，可以预先确定几个最优化参数，从而需要操作者最少量的数据输入和控制任务。本发明的最优化方法可以很容易地以程序代码的形式作为计算机软件来实施，该计算机软件适于在市场上容易买到的现有计算机硬件上运行，如配置在奔腾II 500MHz或等价、具有128M的RAM、使用windows NT^TM4.0操作软件的个人计算机上。

现在转至图1a，根据本发明的最优化方法能够根据如数据块30所表示的表示工件的几何和缺陷相关特性的数据以及如数据块32所表示的表述待切削部件组的几何和等级特性的数据，来确定从原材料工件中切削的选定部件相对于第一和第二正交参考轴的布局。

如图3所示，木材工件38的第一和第二相对主表面34、36的各自轮廓线分别设定为靠近或处于参考坐标系的原点，参考坐标系由第一和第二轴Y和X组成，表示为41和43。通过定义，给定木材工件38的尺寸对应于覆盖组成木材工件的所有部件的最小尺寸。从图3还可以看出，木材工件38的每个表面34、36都存在几处缺陷40，根据下面将要详细解释的预定图形代码，缺陷的种类由不同的图形纹路来表示。

回到图1a，最优化方法从初级步骤62中设定的当前最优化模式开始。尽管该方法能在考虑单独的最优化模式如基本纵向锯优先或横切优先模式的情形下实现，但计算机软件最好编成允许在若干最优化模式中选择一种预期的最优化模式，所述的若干最优化模式包括纵向锯优先、横切优先、单长/全宽横切优先(平板切削)、全长/单宽纵向锯优先，以及这些基本最优化模式的任意组合，如混合和比较效率最优化模式。如图3中实例所示，纵向锯优先最优化模式考虑相对于以41表示第一轴Y所定义第一尺寸值，根据第一尺寸值，定义系列对准部件42和44的各自宽度。例如，部件42、44可以是地板木质产品，其具有共同的标准宽度(例如，3英寸)，而与切削清单上具体的长度要求无关，从而计算机软件可以确定每一木质部件42、44的特定值，使得原材料或经济效率最大化。从图3和图5a可以意识到，根据典型的纵向锯优先最优化模式，所示的长条状木材工件38具有与第二参考轴X平行的纵轴46，同时相同木材工件38的横轴48平行于第一参考轴Y。

从图4可以看出，对于典型的横切优先工艺，在一种模拟方式下，包含系列平板54、55、56、57和58的给定分段中包括的各平板具有预定的标准长度，尽管各平板的宽度尺寸没有对应于切削清单中的所有要求，各平板的宽度值根据最高效率值准则确定，这将在下面作更详细的解释。在图4所示的横切优选实例中，可以看到长条状木材工件38当前的纵轴46平行于以41’表示的第一参考轴Y，同时其横轴平行于以43’表示的第二参考轴X。纵向锯优先切削工艺的特征还在于图5a中的切削轴50所表示的初级切削平行于木材工件38的纵轴46延伸。在下面将更详细地说明，为了产生图3所示的系列选定部件42、44，在图5a中所示的顺着轴50的初级切削过程之后，沿平行于图3所示的长条状木材工件38的纵轴46方向执行次级切削操作。最优化方法的横切优先模式涉及一种切削工艺方法，根据该方法，相对于图4中以41’表示的第一参考轴Y，定义优先考虑的第一尺寸值，其中长条状木材工件38的纵轴46平行于以41’表示的第一参考轴Y，而其横轴48平行于以43’表示的第二参考轴X。横切优先切削工艺特征还在于图5b中的参考轴52所示的初级切削首先沿与木材工件38的横轴48的方向进行，然后，沿与图4中所示的木材工件38的纵轴46平行的方向进行次级切削操作，以产生系列部件54、55、56、57和58，这将在下面更详细的描述。图3和图4分别显示了涉及全长、全宽纵向锯优先和横切优先最优化模式的一般情况。平板切削最优化模式是上面描述的横切优先模式的一种特例，其中待选部件具有单一的、共同的长度，然而宽度不同，从而在给定木材工件的整个宽度上进行初级切削操作。全长/单宽切削工艺是一种上面描述的基本纵向锯优先模式的一种特殊情形，其中选定产品具有单一的、同样的宽度，然而长度不同，并且初级切削操作是在给定木材工件的整个长度上进行的。混合最优化模式包含一种以上的基本最优化模式，以确定出使与待生产的最优化布局有关的效率值最大化的部件布置方式。例如，这种混合最优化模式可以产生一种最优化布局，包括如平板42、44以及图3中点划线显示的具有不同尺寸的元件60等部件的布置。与图3中显示的平板42、44和图4中显示的地板木质部件54、55、56、57、58不同，图3中所示的每一元件60在平行于轴Y和X的方向具有对应于切削清单要求的尺寸，根据切削清单得到最优化布局。优选地，对于混合最优化模式，应该确定一个处理各部件的最优化时限，并在所涉及的两种最优化模式之间共享。

回到图1a，在参考轴分配原理的基础上，当前最优化模式设定步骤62通过定义一个适于选定最优化模式的参考坐标系而方便地启动一个最优化工艺，根据坐标轴分配原理随意选择坐标轴Y和X作为第一和第二正交坐标轴，以执行图3中实例所采用的纵向锯优先最优化工艺。然而，在执行图4中实例所采用的横切优先最优化工艺时同样的坐标轴X和Y被选作第一和第二正交坐标轴。这种参考轴的转换使得能使用实质上相同的算法执行两种或更多种最优化模式的本发明的最优化工艺。

再转至图1a，该方法还包括一个定义切削清单中所列部件组的子组的步骤63，其有预定等级值I并且与相对第一参考轴定义的预定第一尺寸值集合相关联，在图3所示的纵向锯优先最优化工艺情况下，也就是相对参考轴Y的值。在针对木材工件的本发明方法的应用中，赋给等级i的值指定了木材质量的预定等级，每一等级i与未加工的木材特性的一个或多个标准相关，所述未加工的木材将被用来生产一种具有特定等级i的给定产品。优选地，对于赋予每一待切削产品的预定等级值数n，渐增的切削优先等级i＝1，n被认为可以允许部件布置的系统生成，该部件布置提供最佳的原材料或经济效率值。根据本发明，最理想的切削布局方案是在子组的基础上寻找，子组是从待切削部件组上根据切削清单确定的最优化模式和当前处理等级定义的。在图6中显示屏所述的实例中，表格64所示描述了6个不同等级的标准，以最优化优先顺序列出了递减等级，亦即光亮、单面光亮、优良、灰暗、单薄和再生，每一种等级与缺陷特征的不同组合相关，缺陷特性包含存在或不存在树结、翘板、着色以及缺木。赋予各等级的给定优先顺序确定了相应部件的放置顺序。例如，当未加工木材部件存在任一种上述缺陷时，就不能用光亮等级来标定产品，假定着色特性在所考虑的未加工木材部件的单面上发现，那么一种仅具有着色而无其它种类缺陷的未加工木材段总可以满足灰暗、单薄或再生等级的需要，并且可以满足单面光亮或优良等级的需要。为了使能选择更高等级的选择部件上进行准确的初级切削操作和次级切削操作，用来执行本发明最优化方法的计算机软件的算法最好考虑处理木材的双面，单面缺陷是否应被认定为合格或不合格时取决于所考虑的特定等级，这将在下面参考附图7和8详细说明。从图6的表64可以看出，每一等级可以与一种特定颜色/图案代码相联系，这可以方便地用来帮助辨认给定切削清单所列的相同等级的部件，这将在下面参考附图14进行更详细的说明。

现转至图9，其显示了由计算机软件生成的主显示屏，代表给定木材(如目前实例中的平板6)的几何和缺陷相关特性的相关数据图形化地显示。图9中的主显示屏提供了不同种类的信息，亦即赋予显示数据的平板的标识号；包括长度、宽度和表面积的平板尺寸数据；相对于所用参考坐标系原点的初级和最终清除位置，选择这些值用来确保平板的清除端部主要包括不可使用的未加工木质材料；以及在当前平板的任一主表面上发现的已标识缺陷数量。此外，该主显示屏优选包括一个表59，用于显示每个所列缺陷的具体数值，如赋予的缺陷标识号；以一对坐标(X_min，Y_min)，(X_max，Y_max)描述的每个缺陷的位置坐标，该对坐标描述了完全包含所述缺陷的最小矩形面积；缺陷存在的表面标识；以及缺陷的种类标识，亦即树结、翘板、着色或缺木，如图9中通常用图例66所显示的。构造执行所述方法的计算机软件，以便图9的主显示屏还包括当前木板的第一面和第二面34、36的示意平面图，使用图例66中给出的合适的图形代码来描述所列缺陷的相应的矩形面积。在所示实例中，一个小树结68、较大的树结70和着色区域72、74与第一面34有关，而树结76和着色区域78、80与第二面36有关。最终，在图9的显示屏底部部分，使用适当比例的坐标轴Y和X来表示给定的第一和第二面34、36。为了方便，表示所有指定类型缺陷定义的数据被包含在一个配置文件中供计算机软件存取。被考虑的缺陷种类可根据涉及的特定应用而由本领域普通技术人员来定义。在木材最优化应用的情况下，典型的缺陷包括：在木材边缘部缺失木材的边缘相关缺陷，通常是由于木材件的边缘变形或自然弯曲形成；缺失木材的翘板，通常位于木材的边缘，主要是由于木材通常的环状横截面或在筹备阶段的额外切削操作产生；在木材表面上缺失木材，通常是由于剥皮阶段、预切或计划阶段的额外切削产生；以及不合格的黑树结和着色区域，这在诸如家居制造等特定应用中是不能使用的。

现转至图10，激活“文件”标签84时出现的下拉子菜单82供操作者访问“打开最优化工艺”功能86，其允许打开一个以前保存在存储器中的仿真数据文件，激活该功能将清除任意当前下载的数据以替代与选定仿真文件相关的数据。优选地，每个引用多个子程序数据文件的仿真数据文件具有不同标识的扩展名，例如，原材料数据文件列表，切削清单数据文件，等级定义数据文件，仿真结果数据文件以及替代部件数据文件，后面的数据类型用来通过一个切削清单所列的新的所需部件替代已经在一种布局中选定的部件。一个典型的仿真数据文件包括与切削清单相关的数据，一个原材料如木材的列表，所有的仿真参数以及关于选定等级的信息。表1用示例值给出了包含在仿真数据文件中的典型的仿真参数列表。

表1

仿真参数	值
仿真参数	值	仿真名	仿真-1
仿真开始索引(部件数数据文件)	1	仿真名	仿真-1
仿真开始索引(部件数数据文件)	1	仿真终止索引(部件数数据文件)	5
仿真模式	纵向锯优先	仿真终止索引(部件数数据文件)	5
仿真模式	纵向锯优先	第二仿真模式	无
第三仿真模式	无	第二仿真模式	无
第三仿真模式	无	最低效率值参考值(％)	50
单位制	公制(mm)	最低效率值参考值(％)	50
单位制	公制(mm)	工件厚度	20
最优化时限(s)	600	工件厚度	20
最优化时限(s)	600	权重类型	再生和因子
权重	是	权重类型	再生和因子
权重	是	权重因子-平板	0.75
权重因子-地板木材	0.75	权重因子-平板	0.75
权重因子-地板木材	0.75	最小宽度-平板	13
最大宽度-平板	175	最小宽度-平板	13
最大宽度-平板	175	最小长度-地板木材	254
最大长度-地板木材	2134	最小长度-地板木材	254
最大长度-地板木材	2134	再生功能	是
最小再生长度	483	再生功能	是

最大再生长度	1397
最大再生长度	1397	最小再生宽度	12
最大再生宽度	482	最小再生宽度	12
最大再生宽度	482	直锯系统长度	508
横切系统长度	3048	直锯系统长度	508
横切系统长度	3048	全长值	是
全宽值	是	全长值	是
全宽值	是	最大剩余长度	25
边缘有锯齿切口	是	最大剩余长度	25
边缘有锯齿切口	是	直锯锯齿宽度	4
横切锯齿宽度	4	直锯锯齿宽度	4
横切锯齿宽度	4	替代规则	规则1
允许所有优先	是	替代规则	规则1
允许所有优先	是	替代长度临界值	51
最优化等级	是	替代长度临界值	51

如果当前下载的仿真文件在后面被修改，为了方便，计算机软件会显示一个保存确认对话框让操作者在退出对话以前保存更新的数据。快捷功能如“保存”、“导入文件”、“导出文件”、“打印文件”、“打印全部最优化”、“预览”、“打印机设置”和“退出”的访问通过子菜单82优选提供，这种基本功能通过常规编程容易地写入计算机软件中。特别是“打印”可以用来打印显示与当前木材数据有关的当前显示屏，而“打印全部最优化”可以用来打印下载在存储器中的与最优化工艺考虑的所有木材相关的全部最优化布局。

现在参见图11显示的由计算机软件生成的图形显示屏，其描述了与众多锯齿相关的位置信息，所述锯齿可用来执行选定纵向锯优先最优化模式下的初级切削操作，或者用来执行选定的横切优先最优化模式下的次级切削操作。锯系统的特性诸如长度和锯数量如图所示，并且表105中给出了与每一个锯相关的信息，亦即锯的标记号、锯的位置(初级)、切削宽度、锯缝宽度以及每个锯是可移动或固定的指示。每一个锯位置的图形描述显示在框架107内。

现在参见图12，显示了激活“操作”标签103时出现的另一层下拉子菜单88，子菜单88提供了操作者访问一组更进一步功能的途径，所述功能包括最初的“开始仿真”功能90、“新仿真工艺”功能92以及“仿真序列”功能94。“开始仿真”功能90供操作者使用当前下载的包含在选定仿真数据文件中的数据开始仿真工艺，“新仿真工艺”功能92清除当前仿真工艺的数据和当前切削清单定义的已仿真部件数据，并产生一个新的空白屏幕供操作者开始一个新的仿真工艺，“仿真序列”功能94供操作者在不中止预定序列仿真工艺的情况下使计算机软件执行，在两仿真过程之间的具体参数值根据预编程控制的“批”文件下载，“批”文件涉及子文件，如仿真数据文件、仿真结果数据文件以及当切削清单与特定工厂产品相关时的产品数据文件。每一个所列文件都在执行每一步仿真工艺之前下载，并且相应的系列仿真结果文件被生成和存储在存储器中。

转至图13，显示了激活“显示”标签11时出现的另一层下拉子菜单109，子菜单109提供了对例如工具条和状态条设置功能等功能的直接访问，图9中所示的主平板屏幕和其它显示屏幕将在后面详细描述，也就是仿真参数、等级、切削方案、结果和错误屏。如果方便的话，可以设置一个“工具”标签113供任意可选数据分析功能的访问，在需要时能将所述数据分析功能集成在计算机软件中。

参见图14，切削清单显示屏显示了与当前待切部件组有关的长度值数值，待切部件的特征以表115的形式显示，包括各所列部件的下列数据：长度值、宽度值、产品类型、所要求的数量、剩余数量(单位)、剩余数量的百分比、等级、产品标记号、部件代码、替代优先指示、权重因子值、价格(对于以经济价值为基础的效率)、有效产品组指针和无穷大数量指针，当没有赋予生产的特定部件有限数量时，使用后面的参数。为了方便，与当前有效部件组的每个部件相关的数据以黑色字符显示，而与剩余的替代部件相关的数据以灰色字符显示。部件替代功能和相关规则将在后面更详细地解释。计算机软件优选地提供其它功能，诸如在当前切削清单加入部件、供同时编辑不同部件的参数、增加部件的等级、在不同的显示屏上排序数据或打印数据报表等。

回到图1a，在步骤63中设定的第一尺寸值集合供确定每一仿真试验的仿真参数，现在将在下述试验的基础上进行说明，其中具有150mm宽度的木质板采用纵向锯优先最优化模式，考虑三个不同宽度值的子组，即100mm、50mm和25mm。对于每一试验生成一个数值矢量，如表2中所示，每一列与一种具体的索引相联系，索引表示由部件子组中确定的组的第一尺寸值，每一试验中的布置由其定义。

表2

索引1	索引2	索引3	索引4	索引5	索引6
索引1	索引2	索引3	索引4	索引5	索引6	1	2	-1	-1	-1	-1
1	3	3	-1	-1	-1	1	2	-1	-1	-1	-1
1	3	3	-1	-1	-1	2	1	-1	-1	-1	-1
2	2	2	-1	-1	-1	2	1	-1	-1	-1	-1
2	2	2	-1	-1	-1	2	2	3	3	-1	-1
2	3	3	3	3	-1	2	2	3	3	-1	-1
2	3	3	3	3	-1	3	1	3	-1	-1	-1
3	2	2	3	-1	-1	3	1	3	-1	-1	-1
3	2	2	3	-1	-1	3	2	3	3	3	-1
3	3	3	3	3	3	3	2	3	3	3	-1

矢量值由下面关系确定：

VectorDim＝PieceWidth/(SmallWidth+KerfWidth) (1)

其中，

PieceWidth是部件的宽度值；

SmallWidth是第一尺寸组的最小宽度值；以及

KerfWidth是所用纵切锯产生的锯缝的宽度。

VectorDim表示考虑选定的最优化模式和等级时，通过相对于图3a和图5中的第二参考轴X进行的第一步纵向锯优先切削操作，可以获得的该最优化试验方案的工件细分的最大值。在表2给出的实例中，VectorDim等于6，例如由索引1到索引6，并且10种不同的最优化试验方案已经根据现在将要介绍的矩阵填充算法生成。在每一次跌代步骤的开始，当前矩阵中的所有矩阵元素填充一个初级值，该值随机选取“-1”以表示没有相应的细分数，与相应索引相关的宽度尺寸已经在起初赋给了索引参数。索引值通过下面的操作顺序的第一次跌代步骤获得。

    CurrentWidth＝Piece Width

    FROM i＝0 to i＝NumWidth

    {

        Width＝GetWidth(i)+KerfWidth

        IF Width＜CurrentWidth

        {

            Repeat＝CurrentWidth/Width

            MatrixIndex＝0

            FOR each Repeat

            {

                 CurrentWidth＝CurrentWidth-Width

                 Matrix[MatrixIndex]＝I

                 MatrixIndex＝MatrixIndex+1

             }

        }

    }

其中：

CurrentWidth是剩余工件宽度的当前值的参数；

NumWidth是第一尺寸值组中包含的宽度值数目的参数；

Width是与当前矩阵索引相应的有效宽度值参数；

GetWidth(i)是与索引i的宽度值相应的宽度值参数；

Repeat表示与当前矩阵索引相关的细分数目；和

MatrixIndex是指定当前索引的参数。

通过查找可以分解的最终索引值执行后续的矩阵行填充步骤，并且通过替代这样一个最终索引，一个与下一个较小宽度值相应的后续索引值将被用来填充剩余的可利用部件表面。可以意识到，在表2中实例所示的索引值i＝1，6与递减的宽度尺寸有关。所述最终索引查找步骤根据下面的位置查找顺序来进行。

DecompIndex＝0

FROM i＝0 to i＝VectorDim

{

IF Matrix[I]<SmallWidthIndex

{

DecompIndex＝I

}

其中：

DecompIndex是与待分解的当前位置相应的索引值参数；

SmallWidthIndex是与该集合中最小宽度相应的索引值参数。

然后，可进一步修改矩阵以分解所找到的位置，通过首先重新计算剩余的可利用宽度，直至到达刚好在待分解矩形位置前方的位置。然后，选定的位置被分解，同时通过计算所用材料的宽度填充矩阵的剩余单元，顺序如下：

    CurrentWidth＝PieceWidth
        <!-- SIPO <DP n="18"> -->
        <dp n="d18"/>
    FROM i＝0 to i＝(DecompIndex-1)

    {

        CurrentWidth＝CurrentWidth-GetWidth(Matrix[1])

    }

    Index＝Matrix[DecompIndex

    Index＝Index+1

    Matrix[DecompIndex]＝Index

    CurrentWidth＝CurrentWidth-GetWidth(Matrix[DecompIndex])

    FROM j＝0 to j＝NumWidth

    {

        Width＝GetWidth(j)+KerfWidth

        IF Width＜CurrentWidth

        {

             Repeat＝CurrentWidth/Width

             MatrixIndex＝DecompIndex+1

             FOR each Repeat

            {

                 CurrentWidth＝Current Width-Width

                 Matrix[MatrixIndex]＝I

                 MatrixIndex＝MatrixIndex+1

            }

        }

    }

    FROM k＝0 to k＝MatrixDimension

    {

        Index＝Matrix[k]

        IF IndexSmall＜＞WidthIndex

        {
        <!-- SIPO <DP n="19"> -->
        <dp n="d19"/>
            FilledMatrix＝FALSE

        }

    }

    FilledMatrix＝TRUE

其中，

Index是递增参数；

MatrixDimension指与nxn最终值相等的矩阵的具体尺寸；

FilledMatrix是一个指示矩阵填充完成与否的标记。

构成即将生成的最优化试验方案的当前矩阵的不同行的数目由表现当前处理部件的PieceWidth值和构成部件子组的集合的宽度值数目表示，当前处理部件的切削布局必须最优化，部件子组作为最优化试验的基础。当所有的试验已经被执行，最优化工艺也就完成，从而最终试验的所有单元与表2中所示最小宽度的索引值相对应。应该意识到，通过设置合适的坐标轴系统布置，如前面针对流程图1a中所示的最优化模式设置步骤62所描述的那样以前的用于纵向锯优先最优化模式的构造试验矩阵的算法可以容易地适应其它类型的最优化模式，如横切优先模式或混合最优化模式。例如，对于一个涉及横切优先最优化模式的应用，部件的长度大小将由前面例子中涉及纵向锯优先最优化模式中的宽度值代替，同时每一部件的细分由相对轴Y的第一尺寸值的长度集合确定，轴Y在图4和图5b中被认为是第一坐标轴。应该指出，前面的算法使得能生成通过第一步切削操作获得的细分部件表面段布置的数据，与图1a中的步骤65相应，图5a和5b中用数字67和69表示的部件表面段分别与上面描述的纵向锯优先和模式横切优先相关。还应指出，在该方法的这一阶段，没有一种最优化试验方案包括具有部件宽度/长度值的任意细分部件表面段，该部件指定与当前最优化工艺选定等级不同的任意等级。在最优化工艺的后一阶段，根据后面将要详细说明的再生方法，最好的最优化模式试验方案将考虑更低质量的其它等级。数据生成步骤65由充满宽度指示索引值的矩阵中完成，所述宽度索引值选自被当作第一尺寸值的宽度值集合，其中每一宽度值对应许多部件，其共有的宽度值在当前切削清单中定义。

回到图1a，步骤65后面是生成数据的更进一步的步骤71，其根据处理中的木材的几何和缺陷相关特性，寻找包含在前面步骤65中生成的各部件表面段中的一个或多个分段。通过初级切削操作，每一次最优化试验生成很多部件表面段。每一部件表面段在此后被单独细分以实现基本切削最优化方案，该方案将在后面更详细地说明。这种在步骤71生成的数据基础上对部件表面段进行的基本切削优选考虑各木材的双面侧向探测，其中鉴别出的所有缺陷被排序，从而获得按照坐标X_min和Y_max给出的缺陷列表。

现在转至图7，典型的木材段采用第一面73的顶视图和第二面73’的底视图来示意性地表示。可以看出，次级切削线75、77、79的各自位置被确定以使通过这些次级切削线生成三个分段的每一个，在第一面73上标记为81、83、85，在第二面73’上标记为81’、83’、85’，每一个分段要么没有任何缺陷，要么包括一个或多个现有等级可接受的缺陷，如上面参见图6所描述的那样。此外，每一分段具有大于所考虑子组中包含的部件最小长度的长度，并且具有等于图7中显示的面73、73’的整个宽度相等的宽度值。根据后面将要详细说明的设定最优化模式，沿着最优化当前分段的必须步骤87、89、91、93和95，数据生成步骤71可以按下面的算法集嵌入计算机软件中：

    NumDefect＝GetNumDefect(Piece)

    XMax＝XSectionMax

    XMin＝XSectionMinSelectFace＝1

    FROM i＝0 to i＝NumDefect

    {

        CurrentDefect＝GetDefect(i)

        IF CurrentDefect intersects the current piece section

        {

            DefectCategory＝GetDefectCategory(CurrentDefect，SelectGr
        <!-- SIPO <DP n="21"> -->
        <dp n="d21"/>
    ade，SelectFace)

          IF DefectCategory＜＞Acceptable

          {

               AvailLength＝XMinIntersection-Xmin

               IF AvailLengh＞MinLength

               {

                    Generate the Subsection

                    Optimize the Subsection according to set

    optimization mode

               }

               IF SingleFaceDefec＝＝TRUE

               {

                    XMin＝XMinDefect

                    IF SelectFace＝＝1

                    {

                    SelectFace＝2

                    }

                }

                IF NOT

                    XMin＝XMaxDefect

                }

            }

        }

    }

    AvailableLength＝XMax-XMin

    IF AvailableLength＞MinLength

    {

        Generate the Subsection
        <!-- SIPO <DP n="22"> -->
        <dp n="d22"/>
        Optimize the Subsection according to set optimization mode

    }

其中：

NumDefect表示识别出的当前处理木材的缺陷数量；

Xmax表示沿当前处理分段的第二轴X的最大坐标值；

XSectionMax表示沿当前处理段的第二轴X的最大坐标值；

Xmin表示沿当前处理分段的第二轴X的最小坐标值；

XsectionMin表示沿当前处理段的第二轴X的最小坐标值；

SelectFace表示木材第一和第二面的其中一个选定面；

CurrentDefect表示当前处理的缺陷；

GetDefect(i)表示与缺陷i相关的缺陷数据；

DefectCategory表示当前处理的缺陷类型；

GetDefectCategory表示根据当前缺陷、选定等级和选定面的缺陷类型数据；

SelectGrade表示正在处理中选定等级；

AvailableLength表示当前处理分段的有用长度值；

XminIntersection表示沿着当前缺陷与当前处理段交叉的第二坐标轴X的坐标值；

MinLength表示所考虑的部件子组的最小长度值；

SingleFaceDefect是一个逻辑参数，指示是否需要消除单面缺陷；

XminDefect表示沿正在处理中的当前缺陷的第二坐标轴X的最小坐标值；以及

XMaxDefect表示沿正在处理中的当前缺陷的第二坐标轴X的最大坐标值。

再转至图1a的数据生成步骤87，现在将更详细地说明对于每一分段，选自通过次级切削操作获得的部件子组的部件的若干布置。数据生成步骤87的最终目的在于填充在先步骤71生成的无缺陷分段，通过这样放置，选自先前确定的部件子组中的部件布置使当前处理段的表面使用率最多。为了这样做，必须考虑和限定多个不同的部件布置，使用一种与步骤65中用于生成最优化试验相似的基于矩阵的方法。通过选定部件的位置交换生成试验矩阵。应该指出的是，与前面描述的针对步骤65的试验生成算法相反，在同一分段中的布置顺序对最终原材料效率值没有影响。最好生成部件的每一种布置方式，从而使已经选定的每种宽度值的至少一种产品维持其部件具有起初选定的最大宽度。例如，对于100mm宽和400mm长的分段，可以采取表3确定下列部件子组：

表3

部件号	宽度Mm	长度mm
部件号	宽度Mm	长度mm	1	120	350
2	100	200	1	120	350
2	100	200	3	90	150
4	75	150	3	90	150
4	75	150	5	50	100

表4中所示的第二最优化试验矩阵的每行可以填充适当的索引值，考虑上述工况，在实例中仅生成了两行，根据上述工况执行分解，同时确保已经选定的每一宽度的至少一种产品包含在所述布置中。

表4

索引1	索引2	索引3	索引4
索引1	索引2	索引3	索引4	2	2	-1	-1
2	3	-1	-1	2	2	-1	-1

数据生成步骤87可以使用下面的算法实现：

    WHILE LastTrialCompleted＝FALSE

    {

        Surface＝0

        LastTrialCompleted＝FIND.DECOMPINDEX

        FILL.MATRIXSECONDCUT

        NumPart＝GetNumPart(Subsection)

        FOR i＝0 to i＝NumPart

        {

              Part＝GetPart(MatrixIndex[I])

              Surface＝Surface+GetSurface(Part)

        }

    }

其中

LastTrialCompleted是指示上次仿真试验完成与否的标记；

Surface是一个参数，其值表示由与当前处理分段有关的当前部件布置方式获得的表面面积；

FIND.DECOMPINDEX是一个子程序，其目的在于找出当前可分解索引的值并返回一个标记值作为分解过程完成的指示；

FILL.MATRIXSECONDCUT是一个子程序，其目的是填充与当前处理分段有关的最优化试验矩阵；

NumPart是一个参数，其值表示包含在与当前最优化试验相关的布置中的部件数目；

GetNumPart(Subsection)是一个函数，该函数将当前生成布置中包含的部件数目赋给NumPart参数；

Part是一个参数，表示与当前最优化试验相关的部件布置中的具体部件的标志；

GetPart(MatrixIndex[i])是一个函数，该函数获得与当前处理的MatrixIndex[i]值相应的部件参数值；以及

GetSurface(Part)是一个函数，该函数获得用于表面计算的与具体部件相关的表面值。

FIND.DECOMPINDEX子程序可以根据下列算法实现：

    IF Matrix[0]＝-1

        Return FALSE

    FROM i＝0 to i＝VectorDim

    {

        Index＝GetIndex(i)

        IF IndexSmall＜＞WidthIndex

        {

             IF LastPiece＝FALSE

             {

                 DecompIndex＝i

                 Return FALSE

             }

        }

    }

其中：

GetIndex(i)是一个函数，根据该函数，找到相应于当前值i的给定值并赋给索引参数。

可以理解，根据上面的算法，只要当前矩阵没有先初级化，无论何时在第一位“0”的矩阵值相应于值“0”，并且返回标记值“FALSE”使算法在当前矩阵中生成第一行。只要再没有待分解的矩阵位置索引，算法将返回一个标记值“TRUE”，而在存在一个或多个更进一步的可分解索引位置时将返回一个标记值“false”。只要满足条件Matrix[0]＝-1，第一矩阵行可如下生成。

    CurrentLength＝SubsectionLength

    Position＝0

    FROM i＝PartStartIndex to i＝PartEndIndex

    {

        Part＝GetPart(i)

        PartLength＝GetLength(Part)+KerfWidth

        PartWidth＝GetWidth(Part)

        WHILE(PartLength＜CurrentLength)AND(PartWidth＜SubsectionWidt

    h)

        {

           CurrentLength＝CurrentLength-PartLength

           Matrix[Position]＝i

           Position＝Position+1

        }

    }

其中：

CurrentLength是表示可用分段长度当前值的参数；

SubsectionLength表示当前分段的总长度值；

SubsectionWidth表示当前分段的总宽度值；

PartStartIndex表示根据当前等级和最优化模式选定的与部件子组相关的初级索引值；

PartEndIndex表示根据当前等级和最优化模式选定的与部件子组相关的最终索引值；

GetPart(i)是一个函数，该函数获得与选自部件子组的部件i相应的数据；

PartLength表示考虑锯缝宽度值时部件i的最终长度估计值；

PartWidth表示与部件i相关的宽度值；

GetPartWidth是一个函数，该函数将部件i的当前宽度值赋给PartWidth参数。

一旦分段试验矩阵的第一行生成，一行或更多行索引值可以由下面作为子函数FILL.MATRIXSECONDCUT一部分的算法生成：

    CurrentLength＝SubsectionLength

    FROM i＝0 to i＝(DecompIndex-1)

    {

        Part＝GetPart(i)

        PartLength＝GetLength(Part)+KerfWidth

        CurrentLength＝CurrentLength-PartLength

    }

    Index＝Matrix[DecompIndex]

    Index＝Index+1

    SelectPart＝FALSE

    WHILE(SelectPart＝FALSE AND Index＜PartEndIndex)

    {

        Part＝GetPart(Index)

        PartLength＝GetLength(Part)+KerfWidth

        IF Length＜CurrentLength

        {

            SelectPart＝TRUE

            CurrentLength＝CurrentLength-PartLength

            Matrix[DecompIndex]＝Index

        }

        IF NOT

        {

        Matrix[DecompIndex]＝-1

        }

    }
        <!-- SIPO <DP n="28"> -->
        <dp n="d28"/>
    FROM j＝DecompIndex to j＝VectorLength

    {

        Matrix[j]＝-1

    }

    NextIndex＝DecompIndex+1

    FROM k＝Index to k＝PartEndIndex

    {

        Part＝GetPart(k)

        PartLength＝GetLength(Part)+KerfLength

        PartWidth＝GetWidth(Part)

        WHILE(PartLength＜CurrentLength)AND(PartWidth＜SubsectionWidt

    h)

        {

               CurrentLength＝CurrentLength-PartLength

               Matrix[NextIndex]＝k

               NextIndex＝NextIndex+1

        }

    }

其中：

SelectPart是一个标记参数，标志是否选择了其它的部件；以及

NextIndex是一个渐增参数，用在算法中完成更多行中剩余索引位置的矩阵填充。

在表4的实例中，所示的矩阵包括两(2)行索引值，与当前分段的两(2)种最优化试验方案对应。在生成当前分段的数据后，若干部件布置包含在其中并且选自部件子组，即上面实例中的部件1-5，部件通过图3和图5a中所示的相对第一坐标轴Y的次级切削操作效率，本发明的方法还包括图1a中所示的步骤89，该步骤用于估计与所有部件布置相关的效率值。从表4可以看出，第一试验方案涉及两个(2)部件，索引“2”赋给索引1和索引2，结果当前分段的表面覆盖达到100％(40000mm2)，而同样分段的第二最优化试验方案涉及包含索引“2”的一个部件(1)和索引“3”的一个部件(2)，分别赋给索引1和索引2，部件的后一种布置留下了未使用的剩余表面积(500mm2)。该方法还包括步骤91，该步骤比较效率值的大小以选择具有最高效率值的部件布置。在最优化结果显示在表4的实例中，与索引值在矩阵第二行的当前分段的第二最优化试验方案的效率值相比，索引值在矩阵第一行的当前分段的第一最优化试验方案被发现具有最高的表面效率值。现在考虑提出的涉及部件子组的方法的另外一隔实例，其特性值在表5中给出，其获得的分段最优化矩阵显示在表6中。

表5

部件号	宽度(mm)	长度(mm)
部件号	宽度(mm)	长度(mm)	1	120	350
2	100	200	1	120	350
2	100	200	3	100	120
4	90	170	3	100	120
4	90	170	5	50	100

表6

索引1	索引2	索引3	索引4
索引1	索引2	索引3	索引4	2	2	-1	-1
2	3	3	-1	2	2	-1	-1
2	3	3	-1	2	3	4	-1

可以意识到，在将第三最优化试验方案得到的表面效率值(49000mm²)与第一试验方案获得的效率值(40000mm²)以及第二试验方案获得的效率值(44000mm²)相比后发现，第三试验方案是最佳方案。即便部件号4的宽度值小于部件号3的相应宽度值，第三试验方案获得的布置部件长度使得可以完全填满当前分段的可用表面积。应该意识到，尽管在上面的实例中优选采用最大表面判据，一种基于节约的判据或混合的经济/表面效率值判据也可以应用，其使用如上所述的相同的基本算法。尽管上面的算法适于纵向锯优先最优化模式，这些算法也容易被计算机编程领域的技术人员改造以用于其它最优化模式，改造可以使用前面描述的轴交换原理，或其它任意等效的方法。例如，使用下面的操作顺序可以实现轴交换：

Store＝XMin

Xmin＝YMin

YMin＝Store

Store＝YMax

YMax＝Xmax

Xmax＝Store

其中，Store是传递变量。

在平板生产的特定情形下，下面的算法可以被横切优先最优化模式用来针对当前分段执行图1a的步骤87：

    CurrentLength＝SubsectionLength

    PositionX＝XminSubsection

    AvailWidth＝SubsectionWidth

    FROM i＝PartStartIndex to i＝PartEndIndex

    {

        Part＝GetPart(i)

        Length＝GetLength(Part)

        IF Length＜CurrentLength

        {

           Repeat＝AvailWidth/(MaxBoardWidth+KirfWidth)

           WHILE Repeat＞0
        <!-- SIPO <DP n="31"> -->
        <dp n="d31"/>
        {

                Select a Panel having width＝MaxBoardWidth

                AvailWidth＝AvailWidth-MaxBoardWidth

             }

        IF AvailWidth＞MinBoardWidth

        {

                Select a Panel having width＝AvailWidth

                AvailWidth＝0

             }

         }

    }

其中，

PositionX表示图4和5b中所示的沿第一坐标轴X的坐标值；

XminSubsection表示沿第一坐标轴X的最小坐标；

MaxBoardWidth表示可以赋值给选定平板的最大宽度值；

MinBoardWidth表示可以赋值给选定平板的最小宽度值；以及

AvailWidth表示当前分段的可用表面积相关的宽度值。

选择了具有最大效率值的部件布置后，在图1a中显示的后续步骤93中估计基本效率值，基本效率值与细分部件表面段有关，每一个细分部件表面段对应一种具有最高效率值的部件布置。这样，累积各部件表面段的所有分段相关的与部件布置对应的所有最高效率值。然后，当待处理的细分部件表面段具有新的布置时，在图1a中所示的条件判断块102给出肯定的结论后，重复步骤65、71、87、89、91和93，如图1a中接线A-2所示。当待处理的细分部件表面段没有新的布置时，在条件判断块102给出否定结论后，在步骤95中相互比较获得的所有基本效率值，以选择与具有最大基本效率值的部件布置相关的细分部件表面段的布置，该布置包含在选定待切部件的最优化布局中。

现在转至图1b，本发明的最优化方法最好包括进一步的步骤序列，提供考虑与选定等级相关的最小效率值参考值或临界值时改良的最优化效率，根据该步骤，在比当前处理等级优先级别低的至少一个最优化等级值时重复前面参考图1a说明的最优化程序。最小效率值参考值可以从部件的混合等级以及当前最优化模式可获得的平均效率值来选择。木材的每标准NHLA等级和选定的最优化模式的预期平均效率值的实例在表7中给出：

表7

NHLA等级	纵向切优先	横切优先	地板材料
NHLA等级	纵向切优先	横切优先	地板材料	1C	65	63	70
2C	60	58	67	1C	65	63	70
2C	60	58	67	3C	55	53	65

各NHLA等级和最优化模式的预期效率值(平均％)

如图1b所示，进一步的步骤序列从由条件检验块104表示的对比步骤开始，根据该步骤，最大的基本效率值与预定等级i的预定最小效率值参考值或临界值进行比较，最好在肯定情况下作进一步的测试，该测试由条件检验块106表示，根据该测试，使最优化工艺能在未达到预定处理时限时继续，在达到预定处理时限时，终止最优化工艺被并将获得的最大基本效率值以一种后面将要详细说明的方式进行比较。换句话说，基本最优化模式使得能在预定处理时限内进行基本的最优化工艺，直到在后续步骤108中获得具有最大基本效率值的细分部件表面段布置。只要时限条件不满足，在重复步骤63前，步骤110中等级值增加以定义部件组中进一步的子组，进一步预定等级值i＝i+1的部件子组与相对图3所示关于纵向锯优先最优化模式(宽度值集合)的第一坐标轴Y或相对图4所示关于横切优先最优化模式(长度值集合)的坐标轴X定义的第一尺寸值的进一步预定集合相关。然后，只要满足步骤104所设定的条件且没有达到条件检验块106所要求的时限，再执行步骤65，71，87，89，91，93，102和95，以估计与进一步预定等级值i+1和相应的细分部件表面段相关的最大效率值。否则，获得的最大基本效率值在步骤108中相互比较，以选择选定待切部件最优化布局中包含的具有最大基本效率值的细分部件表面段布置。换句话说，倘若步骤104中设定的条件满足条件步骤106中提出的时限，在降低切削优先级顺序i＝1，n的n个预定等级值集合中，在获得第一预定等级值i＝1的基本效率值后获得每个预定等级值i＝2，n时的基本效率值。最小效率值参考值的选择对等级安排顺序有很大的影响。当仅考虑主要选定等级时，一个低的参考值将造成最优化工艺终止，反之，一个高的参考值将造成最优化工艺考虑其它更低的等级以增大效率值，从而限制了与选定主要等级相关的部件布置。

只要该方法考虑了超过一种基本的最优化模式，根据条件检验块112中获得的肯定输出，最优化工艺从初级步骤62开始重复，并且新的最优化模式被设为当前的最优化模式，以接线A-1表示。然后，重复图1a中的后续步骤63，65，71，87，89，91，93，102，95以及图1b中的步骤104，106，108，以获得与选定最优化模式下具有最大基本效率值的相应部件布置相关的相应细分部件表面段布置。当在后续步骤114中不考虑进一步的最优化模式时，步骤108中获得的所有最优化模式时的最大效率值被相互比较，从而选出选定待切部件最优化布局中包含的具有最大基本效率值的部件布置。

根据本发明的最优化方法最好执行一个称作“再生”的第二次部件选择，现在参考图1c，1d和2加以描述。前面描述的第一次部件选择在每块被处理木材的一部分的分段上留下了未使用表面区域。这些未使用表面区域可以是缺陷相邻区域、部件相邻区域或自由区域，自由区域不能被其它种类的部件使用，这是由于特定的缺陷分布导致其无法被第一次选择考虑到。本发明的第二次选择包括扫描给定部件段的表面剩余的自由区域以从高优先等级开始选择所有预定等级的部件。现在参见图1c，第一步骤116设定当前最优化模式，最好为几种最优化模式中的一种，每一种模式赋予一个相对的优先级标记。在步骤118中，在等级i＝1，n中定义当前等级值i的部件组的子组。由于当前处理等级值改变，第二选择功能中需要进一步的子组构造。在后续步骤120中，对于前面描述的具有最大基本效率值的各部件表面段包含的各分段中的部件布置，给出根据部件的几何和缺陷相关特性的一个或多个自由区域的数据。当前最优化方案部分的选定部件被分组以进行各段处理，对于每种相应段，计算机软件可能扫描部件列表以提供有效的搜索。在生产中，可以通过第二和第三切削操作获得附加部件，所述操作对于纵向锯优先(Rip-first)最优化模式而言是相对于第一和第二坐标轴Y，X；对横切优先最优化模式而言是相对于轴X，Y。

现在参见图15，环绕给出的选定部件5的表面被细分为9个区域，其分组如下：部件在前定位区域(1，2，3)，部件定位区域(4，5，6)以及作为当前处理段67一部分的部件在后定位区域(7，8，9)。一般的第二部件选择过程可以使用下面的算法在计算机软件中实现：

    PartStartIndex＝FindPartStartIndex(Order)

    PartEndIndex＝FindPartEndIndex(Order)

    MinLength＝FindMinLength(Order)

    MinWidth＝FindMinWidth(Order)

    IF PartStartIndex＜＞-1

    {

        Sort parts for the current Solution

        NumPart＝GetNumPart(Solution)

        NumSection＝GetNumSection(Solution)

        FROM i＝0 to i＝NumSection

        {

        Section＝GetSection(i)

        PreceedPart＝NULL

        FROM k＝0 to k＝NumPart

        {

            Part＝GetPart(Solution，k)

            IF GetSection(Part)＝＝Section
        <!-- SIPO <DP n="35"> -->
        <dp n="d35"/>
            {

                IF PreceedPart＝NULL

                {

                    FreeArea＝PrePartArea

                    Optimize FreeArea

            }

            IF NOT

            {

                    FreeArea＝InterPartArea

                    Optimize FreeArea

            {

            IF Part is located near the lower edge of the section

            {

                    FreeArea＝OverPartArea

                    Optimize FreeArea

            }

            IF NOT

                    FreeArea＝UnderPartArea

                    Optimize FreeArea

            }

            PreceedPart＝Part

        }

    }

    IF Part＜＞NULL

    {

        FreeArea＝PostPartArea

        Optimize FreeArea

    }
        <!-- SIPO <DP n="36"> -->
        <dp n="d36"/>
            IF NOT

            {

                FreeArea＝Section

                Optimize FreeArea

            }

        }

    }

其中：

FindPartStartIndex(Order)是根据当前切削清单检索PartStartIndex值的函数；

FindPartEndIndex(Order)是根据当前切削清单检索PartEndIndex值的函数；

FindMinLength(Order)是根据当前切削清单检索MinLength值的函数；

MinWidth表示一个部件的当前最小宽度值；

FindMinWidth(Order)是用来检索当前切削清单中包含的部件的最小宽度值的函数；

NumPart是当前部件的编号；

GetNumPart(Solution)是用来检索当前处理方案中部件编号的函数；

NumSection是当前段的编号；

GetNumSection(Solution)是用来检索当前处理方案中段编号的函数；

Section指当前处理段；

PreceedPart表示在当前处理部件之前是否存在待处理部件以及该待处理部件是否存在的参数；

GetPart(Solution，k)是检索部分正在处理的方案的部件k相关数据的函数；

GetSection(Part)是检索包含当前处理部件的段的相关数据的函数；

FreeArea是可用于在该处放置部件的原材料的当前处理自由区域；

PrePartArea指位于通过主选择过程引入当前方案中的部件前的自由区域；

InterPartArea指位于通过主选择过程引入当前方案中的两部件之间的自由区域；

OverPartArea指位于通过主选择过程引入当前方案中的部件上方的自由区域；

UnderPartArea指位于通过主选择过程引入当前方案中的部件下面的自由区域；以及

PostPartArea指位于通过主选择过程引入当前方案中的部件后面的自由区域。

为了优化上面算法中的自由区域，考虑到当前的等级限制，计算机软件在检查当前处理木材的缺陷数据时必须扫描相应的自由区域，以检验那些与所考虑自由区域交叉的缺陷，从而生成更大的可在自由区域内定义的无缺陷区域。因此，如果发现最终的无缺陷区域大于由当前等级和最优化模式确定的部件子组中包含的部件的最小尺寸(宽度，长度)，可能是选择了附加的部件包含在该无缺陷区域内。该优化自由区域的子程序可以用下面的算法来编程：

    Piece＝GetCurrentPiece

    NumDefect＝GetNumDefect(Piece)

    FROM i＝0 to NumDefect

    {

        CurrentDefect＝GetDefect(Piece，i)

        DefectCategory＝GetDefectCategory(CurrentDefect，SelectGrade,
SelectFace)

        IF DefectCategory＝Unacceptable OR SingleFaceAcceptable

        {

             Extract the largest defect-free area
        <!-- SIPO <DP n="38"> -->
        <dp n="d38"/>
        }

        IF the defect-free area does no intersect any existing selected
parts

        {

        Place additional selected parts within the defect-free area

        }

    }

其中：

Piece指木材的具体工件；

GetCurrentPiece是用来检索当前处理木材的标志数据的函数；

GetDefect(Piece，i)是用来检索标记当前处理缺陷i的数据的函数；

Unacceptable是表示给定的缺陷属于一种不可接受缺陷类型的参数；

SingleFaceAcceptable是表示给定缺陷属于木材单面的缺陷可接受类型的参数。

现在参考图15描述可以获得最大无缺陷区域的方法。所用的方法包括鉴别和从所考虑部件区域隔离每个不可接受或单面可接受缺陷的区域，用于随后确定使放置区域最大化的矩形无缺陷区域的尺寸和位置。从图15可以看出，环绕预先选定部件5的包括区域1、2和3的部件前区域，包括区域4的部件上区域，包括区域6的部件下区域和包括区域7、8、9的部件后区域。应该指出，当两个或多个选定部件出现在一块木材的给定区域上时，部件中间的区域也可被识别。。每组上面提及的区域将被计算表面积，以确定最终最大无缺陷区域的空间坐标，最终最大无缺陷区域的尺寸(宽度、长度)必须大于可被包包含的任意附加部件的最小尺寸。一旦最大的无缺陷区域被建立起来，有可能将一个或多个连续的附加部件按照下述算法水平地或者垂直地放置：

    RepeatX＝0

    RepeatY＝0

    AvailLength＝GetLength(DefectFreeArea)
        <!-- SIPO <DP n="39"> -->
        <dp n="d39"/>
    AvailWidth＝GetWidth(DefectFreeArea)

    NumPart＝GetNumPart(Order)

    FROM i＝PartStartIndex to i＝PartEndIndex

    {

        Part＝GetPart，(Order，i)

        PartLength＝GetLength(Part)

        PartWidth＝GetWidth(Part)

        RepeatX＝/PartLength

        RepeatY＝/productWidth

        IF RepeatX＜＞0 and RepeatY＜＞0

        {

              RemainWidth＝AvailWidth

              RemainLength＝AvailLength

              WHILE RemainLength＞＝PartLength

              {

                  WHILE RemainWidth＞＝PartWidth

                  {

              Add a subsection

                      Add a part

                  }

              }

         }

    }

其中：

RepeatX是一个参数，它的值相应于当前部分的长度通过当前处理的无缺陷区域而沿第二轴X能安装到可提供的长度内的次数；

RepeatY是一个参数，它的值表示了当前部分的宽度通过当前处理的无缺陷区域安装到沿第一轴Y限定的长度之内的次数；

DefectFreeArea是一个识别当前处理的无缺陷区域的参数；

GetLength(DefectFreeArea)指定了允许恢复当前处理的无缺陷区域的长度值的函数；

GetWidth(DefectFreeArea)指定了允许恢复当前处理的无缺陷区域的宽度值的函数；

GetNumPart(Order)指定了允许恢复包括在当前切削清单中的部件的数量；

RemainWidth表示了在无缺陷区域的处理过程中由其剩余表面部分所限定的宽度值。

上述算法与显示在图1c的工艺流程图中的方法步骤122相对应，其包括对于至少一些自由区域，产生定义一个或多个附加部件的数据，其中一个或多个附加部件将包括在该自由区域中并且从部件的进一步子组中选择出来，其中步骤122优选地按照图2所示的顺序执行系列三个子步骤124，125和126而被执行。在第一子步骤124中，在相应的分段之内，在沿第二坐标轴的第一方向上，平移定义具有最大基本效率值的部件布置的数据，以便扩展该自由区域，并且相应地选择来自其它部件子组的附加部件。这种在纵向锯优先最优化模式下的平移效果显示图16上，作为计算机显示屏的一部分，其中每一选定部件128和129作为初级选择工艺的结果已被沿X轴方向平移过了，以便在如先前的描述那样从其它部件子组选择附加部件之前，扩展分别靠近选定部件128，129的自由区域130，131。在图16所示的例子中，所列出的剩余部件中没有一个被发现能满足无缺陷区域130和131的特性所要求的尺寸，因此次级选择过程对由初级选择而得到的总基本表面效率没有贡献。在图2所示的随后子步骤125中，在相应的分段内，结果数据进一步在与沿着第二坐标轴X的第一方向相对的第二方向被平移，以便在以前解释过了的从其它部件子组中选择新的附加部件之前，进一步扩展自由区域。如图17所示，选定部件128，129沿左方向并朝着原始X轴的平移给出了使用靠近选定部件128，129的其它无缺陷区域132，133的机会。有时，当剩余部件当中不存在满足任何其它无缺陷区域132或133的特性所要求的尺寸需要时，选定到左侧部件平移可能不一定提供表面效率增加。但是，由第一平移步骤124得到的任何附加部件的插入可能对后面的平移步骤产生效果，并且中间平移步骤125是后面平移步骤126的前提，该步骤126将参照图18来解释。在图2所示的步骤126中，在相应的所述分段中，在上述第一方向上，进一步平移定义一个或多个所述分段并且由所述步骤b)得到的数据，以便进一步扩展所述自由区域，并从相应的所述其它部件子组中选择新的所述附加部件。由先前的平移步骤125得到的部件129的数据沿第一方向，即在相应的分部内沿轴X向右被进一步平移，从而允许从将被包括在无缺陷区域内的那部分的其它子组中选择新的附加部件135，136，该无缺陷区域作为施加在步骤126中的进一步平移的结果而扩展，并作为新的方式以便进一步扩展可提供的中间分部的表面区域。可以理解，步骤126沿第一方向的进一步平移可施加到多于一个部件，这取决于所包括的分部的数量。图19表示了由计算机软件在另一最优化处理例子的上下文中所产生切削解决方案的显示屏幕，其显示了两个表面117，117’的最终选定部件布局以及以表119的形式给出的每一选定部件的具体信息。该计算机软件还可被编程来显示其它与特定选定部件有关的补充数据，例如产品识别号，位置数据(X_MIN，X_MAX，Y_MIN，Y_MAX)和表面数据。

现在看图7和图8，以下将更详细解释用于将每一部件表面段分割成分段的两面方法。为了执行将被包括在由处理所产生的每一分段中的精确产生的部分的配置，而合并为最高等级部分的布局，缺陷位置的分析通过使用前述的算法来执行，其考虑在处理过程中的木材块的两面73，73’。为了这样做，根据公知的与特别种类的单面种类有关的缺陷，该功能可通操作者所需的计算机软件被识别。可从图7和8看出，示出的原材料的每一块部分具有第一和二级相反的表面73，73’，它们优选地被选择为木材块的主表面，其中，数据表示几何学以及在图1a的后续图表的步骤71所效率的与缺陷有关的部件特性，包括每一表面73，73’的数据特性，其中与缺陷有关的特性根据预定的缺陷类别被限定，每一与大量包括可接受的缺陷有关的缺陷接受种类中的一个相关，列于显示在计算机屏幕上的表中的单面可接受缺陷和不可接受缺陷种类，已在先前解释过并显示在图6中。在上下文中，显示于图1a的数据产生步骤71优选被执行，以便基本上指定在81，83，85处的分段中没有一个是用于第一表面73并且在图7中还显示了用于块部的二级表面73’的81’，83’，85’包括两个(2)与单面种类有关的缺陷，当分享原材料的块部的同一部分或分段83时，它们分别显示在第一和二级表面73，73’上。从图7可以看出，单面可接受的缺陷96中没有一个出现在具有相应的缺陷的第一表面73上，该缺陷与展现在二级表面73’上的单面种类相应并作为指定在83，83’的相同分段的部分。还可以看出，单面可接受缺陷96’出现在二级表面73’上，其与出现在第一表面73上的指定在85，85’的相同分段的任何单面可接受的缺陷不一致。

现在看图8，可看出，对于分别显示于所示部件段的第一表面73和二级表面73’上的两个单面可接受缺陷97，97’，由于两个单面可接受缺陷97，97’共享相同段区域88，88’处，因此上述条件并不能满足。计算机软件导致共享的部分将由次级切削轴101移动，该轴位于与图8所示的X轴相关的XMAX区域中。可以理解，剩余的缺陷部件99，99’各自与遵从于上述条件的分段83和85’相关。从图7和8可以看出即使在次级表面73的相应部分102上没有缺陷出现，位于第一表面73上的不可接受的缺陷100的存在将导致计算机软件产生次级切削线75，77。所有不可接受的缺陷系统地导致计算机软件产生一个次级切削线以限定当前部分的尾部，而更深一层的次级切削线限定接下来的分段的起始部分。然而，当第一个遭遇到的单面的可接受缺陷被识别，同时位于该第一缺陷上的特定表面也被发现时，计算机软件不产生次级切削线。任何随后的与首次发现的单面的可接受缺陷出现在相同表面上的单面的可接受缺陷被忽略掉，直到在相对表面上发现另一单面的可接受缺陷，以便产生次级切削线以完成当前的分段。换句话说，如图8中的例子中所示，当在两个或多个缺陷相互布置成直线但未展现在相同表面上的地方的情形下，与存在于给定表面上的缺陷相关的XMAX限制被用于决定当前分段的下一个边界，该表面在其它表面之前具有直线布置的缺陷。

再回到图1c，下列数据产生步骤122是一比较步骤，其通过条件校验块135来表示，根据该校验块的结果，当前等级值i与预定等级值n的数量进行比较，并且不管该限制值未达到，当前等级值i通过连接线C-2先于步骤118的重复之前，在步骤137中得以增加，用以限定来自由更进一步的预定等级值i＝i+1的特性的更深一层的子组。数据产生步骤120和122以先前解释过了的同样方式来执行，在前述信息组135中的条件被再次应用于i的当前值。无论何时当i＝n时，与从应用于等级值为n的当前最优化模式的循环功能所得到的附加部件的包含物相关的附加效率值在步骤139中被估计出来。现在看图1d，无论何时当考虑的循环功能多于一个基本最优化模式时，根据在校验信息组141的条件下所产生的肯定性输出，循环步骤的顺序由初级步骤116来重复，从而一新的最优化模式像由连接线C-1所示那样被设置为当前最优化模式。无论何时当没有如在141的测试所考虑的进一步优化模式时，与所有测试的最优化模式相关的作为结果的附加效率值在步骤143中进行比较，用于选择附加部件以提供最大的附加效率值。

现在参照图1e，一可选择的功能允许合并到最优化解决方案中，以提供各种尺寸的其它附加元件的最大效率值，其功能被称为恢复功能，这将马上被显示。部分的初级布置以及循环部分的次级布置可仍然离开位于木材的处理块的一些部分之内的由未使用的原材料制成的自由区域。在计算机软件内的恢复功能程序包括在预定限制之内的插入的一个或多个各种尺寸的附加元件，无论何时当与恢复等级相关的标准，即不管特定类型的缺陷是否表示在正在处理的部分上时都可以满足。由于预定尺寸的特性不是特定的，由当前切削清单限定的该系列的部分不需被考虑。换句话说，恢复功能对于附加的元件布置包括所有长度/所有宽度方法。更特别地，如图1e所示，恢复功能包括产生数据限制的步骤145，以用于包括在每一部件表面段中的每一分部的部分的每一配置，并提供根据几何学和与缺陷有关的部件特性的一个或多个剩余自由区域的最大基本效率值。随后，提供了步骤147，其包括产生数据限制，用于至少一些剩余自由区域，一个或多个恢复元件将被包括在其中，并作为将被切削的选定部件的最优化布局。最后，与恢复元件相关的附加效率值可在步骤149中被估计。

正如先前所描述的，计算机软件具有所选择的用于对当前仿真进行处理的替换数据文件的入口，其用于替换已在布局中被选择的部分，并因此从有效的系列部分中回收，通过列在当前切削清单中的所需部分，从非活动区减去。这种替换功能可根据给定每一部分类别的替换优先指示器值来执行，并根据下述任一规则的基础上：(1)与那些替换部件相比，替换部件必须是相同等级，同样生产，并且在预定尺寸范围内基本上是同样的尺寸(长度或宽度)；(2)与那些替换部件相比，替换部件必须是同样等级，同样生产，尺寸最接近(长度或宽度)；(3)与那些替换部件相比，替换部件必须是同样等级，在预定尺寸范围内基本上具有相同的尺寸(长度或宽度)；(4)与那些替换部件相比，替换部件必须是同样等级，并具有最接近的尺寸(长度或宽度)。应该理解，其它规则允许具有较高或较低等级的替换部件，或允许具有不同类别的替换部件被建立。优选地，替换功能必须确保维持最小的，预定数量的每一类别的呈活性系列的部分。满足这种目标的方法包括施加权重因子给每一选定部件的估计区域，其值在“0-1”的范围内被选择，这取决于给定这些部分的每一类别的优先权。在平板切削最优化的特定情形中，用于平板的高权重因子可增加作为结果的效率，而导致固定大小部件的产品减少。在该情形中，用于最小效率参考的较低值将允许部件的较快替换。与单个部分相关的的权重因子也可被认为是与最优化试探解法的比较，其中最大的基本效率值因此是相互比较以便选择的细分块表面的配置并提供在前面已经解释过了的最高的最大基本效率值。权重因子与比较规则一起使用，根据该规则，初级和二级(循环)效率值，或与它的联合，在表面或经济效率值的基础上被认为是最后解决方案的选择。

现在转向图20，仿真结果显示在由计算机软件生成的显示屏上，其给定了与当前仿真工艺相关的参数，包括初级最优化的选择等级，和对每一个考虑的等级产生数据的结果。参照图21，由计算机软件产生的生产结果显示屏，其给出了相关数据的仿真，例如仿真的名字，最优化模式，所包括的部件数量，所选择的部件数量，部件输入表面，产生的部件表面和货币值($)，以及与每一选择部件相关的产品数据表，即；部件代码，产品类别，生产数量，产生的表面，输入表面的表面百分比，和部件输入表面。

Claims

1、一种最优化方法，用于使用表示原材料工件之几何和缺陷相关特性的数据和表示待切削的部件组的几何和等级特性的数据，来相对于第一和第二正交参考轴，最优化从所述原材料工件切削的选定部件的布局，所述方法包括下列步骤：

i)定义所述部件组的一个子组，其具有预定等级值并与相对于所述第一轴定义的第一尺寸值的预定集合相关联；

ii)产生定义细分的若干工件表面段的布置的数据，所述细分的部件表面段将通过相对于所述第二参考轴的初级切削操作并且根据所述第一尺寸值其中至少之一来获得；

iii)根据所述工件的几何和缺陷相关特性，产生定义每个所述工件表面段中包含的一个或多个分段的数据；

iv)产生对于每个所述分段定义将包括在其中并且选自所述部件子组的多个部件布置的数据，所述分段将通过相对于所述第一参考轴的次级切削操作获得；

v)估计与所述部件布置相关联的效率值；

vi)比较所述效率值，以选择具有最高效率值的一个所述部件布置；

vii)估计对于所述细分的工件表面段的布置的基本效率值；

viii)对于一个或多个细分的工件表面段的新布置，重复所述步骤ii)至vii)，以估计相应的基本效率值；以及

ix)相互比较所有的所述基本效率值，以选择与具有最大基本效率值的所述部件布置相关联的所述细分的部件表面段的布置，所述细分的部件表面段的布置将包含在待切削的选定部件的所述最优化布局中。

2、如权利要求1所述的方法，其中，所述工件是一长条状工件，其纵轴平行于所述第二参考轴，所述工件的横轴平行于所述第一参考轴。

3、如权利要求1所述的方法，其中，所述工件是一长条状部件，其纵轴平行于所述第一参考轴，所述工件的横轴平行于所述第二参考轴。

4、如权利要求1所述的方法，还包括步骤：

x)将所述最大基本效率值和与所述预定等级相关联的预定的最小效率参考值进行比较，以及当所述最大基本效率值低于所述最小效率参考值时，执行以下步骤：

xi)定义所述部件组的另一个子组，其具有另一个预定等级值并且与相对于所述第一轴定义的第一尺寸的另一预定集合相关联；

xii)对于相应的所述细分的工件表面段的布置；重复所述步骤ii)至ix)，以估计与所述另一预定等级值相关联的另一个最大效率值；

xiii)将所述最大基本效率值相互比较，以选择具有最高的最大基本效率值的所述细分部件表面段的布置，所述细分部件表面段的布置包含在所述待切削的选定部件的所述最优化布局中。

5、如权利要求4所述的方法，其中，所述步骤ii)至xiii)在预定处理时限内执行，直到获得提供有最高的最大基本效率值的所述细分部件表面段的布置。

6、如权利要求1所述的方法，其中，所述预定等级值是递减的切削优先顺序i＝1，n的n个预定等级值集合中的第一个，对于每一个所述预定等级值i＝2，n，该方法还包括步骤：

x)将所述最大基本效率值和与所述第一预定等级相关联的预定最小效率参考值进行比较，并且当所述最大基本效率值低于所述最小效率参考值，执行步骤：

xi)定义所述部件组的另一个子组，其具有所述预定等级值i并且与相对于所述第一轴定义的第一尺寸值的相应另一个预定集合相关联；

xii)对于所述细分的工件表面段的布置，重复所述步骤ii)至ix)，以估计与所述预定等级值i相关联的另一个最大效率值；

7、如权利要求6所述的方法，其中，步骤ii)至xiii)在预定处理时限内执行，直到获得提供有最高的最大基本效率值的所述细分部件表面段的布置。

8、如权利要求1所述的方法，其中，所述工件是定义有纵轴和横轴的长条状工件，所述第一和第二正交参考轴定义了第一和第二最优化模式中的一个，根据所述第一最优化模式，所述纵轴和横轴分别平行于所述第二和第一参考轴，根据所述第二最优化模式，所述纵轴和横轴分别平行于所述二和第一参考轴，根据所述第一最优化模式，所述步骤i)至ix)被首先执行，该方法还包括步骤：

x)选择所述第二最优化模式；

xi)根据所述第二最优化模式，重复所述步骤i)至ix)，以获得相应的所述细分部件表面段的布置，该布置与具有最大基本效率值的相应的所述部件的布置相关联；以及

xii)将从根据所述第一和第二最优化模式的所述步骤ix)和xi)得到的最大基本效率值进行比较，以选择提供有最大基本效率值的所述部件的布置，所述部件的布置包含在待切削的选定部件的所述最优化布局中。

9、如权利要求1所述的方法，其中，所述预定等级值是递减的切削优先顺序i＝1，n的n个预定等级值集合中的第一个，对于每一个所述预定等级值i＝1，n，该方法还包括步骤：

x)定义所述部件组的另一个子组，其具有所述预定等级值i；

xi)对于包含在每一所述部件表面段中并具有最大基本效率值的每一个所述细分中的每一个所述部件布置，根据所述工件的几何和缺陷相关特性，产生定义一个或多个自由区域的数据；

xii)对于至少一些所述自由区域，产生定义将包含在其中并选自所述另一个部件子组的一个或多个附加部件的数据，所述一个或者多个附加部件作为待切削的选定部件的所述最优化布局的一部分。

10、如权利要求9所述的方法，还包括步骤：

xiii)估计与所述附加部件的包含相关的附加效率值。

11、如权利要求9所述的方法，其中，所述附加部件分别通过相对于所述第一和第二参考轴的次级和级切削操作获得。

12、如权利要求9所述的方法，其中，所述工件是一长条状工件，其纵轴平行于所述第二参考轴，所述步骤xii)包括以下步骤：

a)在相应的所述分段内，沿所述第二坐标轴的第一方向，平移定义具有最大基本效率值的所述部件的布置的数据，以扩展所述自由区域，并且相应地从所述另一个部件子组中选择所述附加部件；

b)在相应的所述分段内，在与沿所述第二坐标轴的所述第一方向相反的第二方向上，平移来自所述步骤a)的数据，以进一步扩展所述自由区域，并且相应地从所述另一个部件子组中选择新的所述附加部件；以及

c)在相应的所述分段内，在所述第一方向上，进一步移动定义一个或多个所述部件并且从步骤b)获得的数据，以进一步扩展所述自由区域，并相应地从所述另一个部件子组中选择新的所述附加部件。

13、如权利要求12所述的方法，其中，所述附加部件将分别通过相对于所述第一和第二参考轴的次级和三级切削操作获得。

14、如权利要求9所述的方法，还包括步骤：

xiii)对于包含在每一所述工件表面段中并具有最大基本效率值的每一所述细分的部件的每个所述布置，根据所述工件的几何和缺陷相关特性，产生定义一个或多个自由区域的数据；以及

xiv)对于至少一些所述的剩余自由区域，产生定义包含在其中的一个或多个再生元件的数据，所述一个或者多个再生元件作为待切削的选定部件的所述最优化布局的一部分。

15、如权利要求14所述的方法，还包括步骤：

xv)估计与所述再生元件的包含相关联的附加的效率值。

16、如权利要求9所述的方法，其中，所述预定等级值是递减的切削优先顺序的i＝1，n的n个预定等级值的集合中的第一个，其中所述工件是定义具有纵轴和横轴的长条状工件，所述第一和第二正交参考轴定义了第一和第二最优化模式中的一个，根据所述第一最优化模式，所述纵轴和横轴分别平行于所述第二和第一参考轴，根据所述第二最优化模式，所述纵轴和横轴分别平行于所述二和第一参考轴，根据所述第一最优化模式，所述步骤i)至ix)被首先执行，对每一个所述的预定等级值i＝1，n，该方法还包括步骤：

x)定义所述部件组的另一个子组，其具有所述预定等级值i；

xi)对于包含在每一所述工件表面段中并具有最大基本效率值的每一所述细分的部件的所述布置，根据所述工件的几何和缺陷相关特性，产生定义一个或多个自由区域的数据；以及

xii)对于至少一些所述自由区域，产生定义包含在其中并选自所述另一个部件子组中的一个或多个附加部件的数据；所述方法还包括步骤：

xiii)估计与所述附加部件相关联的附加效率值；

xiv)根据所述第二最优化模式，重复步骤x)至xii)，并估计与相应的所述附加部件相关联的附加效率值；

xv)分别比较从所述步骤xiii)和xiv)得到的附加效率值，以选择具有提供最大附加效率值的所述附加部件，其被包含在待切削的选定部件的所述最优化布局中。

17、如权利要求16所述的方法，还包括步骤：

xvi)对于包含在每一所述工件表面段中并提供有最大基本效率值的每一所述细分的部件的每个所述布置，根据所述工件的几何和缺陷相关特性，产生定义一个或多个自由区域的数据；以及

xii)对于至少一些所述的剩余自由区域，产生定义待包含在其中的一个或多个再生元件的数据，所述一个或者多个再生元件作为待切削的选定部件的所述最优化布局的一部分。

18、如权利要求1所述的方法，其中，所述原材料工件具有至少第一和第二相对表面，所述数据表示所述工件的几何和缺陷相关特性，包括所述第一和第二相对表面各自的数据，所述缺陷相关特性根据预定的缺陷类别被定义，每一个预定缺陷类别与多种缺陷可接受性种类的一种相关联，所述缺陷可接受性种类包括可接受的缺陷、单面可接受的缺陷以及不可接受的缺陷，执行所述数据产生步骤iii)，使得基本上没有一个所述分段包括两种缺陷，所述两种缺陷与单面种类相关联并分别出现在所述第一和第二表面上。

19、一种软件产品数据记录介质，其内存储有程序代码，该程序代码将促使计算机执行一一种最优化方法，用于使用表示原材料工件之几何和缺陷相关特性的数据和表示待切削部件组的几何和等级特性的数据，来相对于第一和第二正交参考轴，最优化从所述原材料工件上切削的选定部件的布局，所述方法包括下列步骤：

i)定义所述部件组的一个子组，其具有预定等级值并且与相对于所述第一轴定义的第一尺寸值的预定集合相关联；

v)估计与所述部件布置相关联的效率值；

vii)估计对于所述细分的工件表面段的布置的基本效率值；