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《极限切割2009专业版》功能完全剖析

《极限切割专业版》最初发布于 2004 年,前后经历了七年的研发历程。目前正在销售的版本是去年发布的2009版,后续版本的开发仍在继续。从发布的产品安装光盘的内容上看,第一个版本仅仅包含2兆内容,而最新的这个版本则包含多达500多兆的内容。从此可以大概看出这款软件的进步速度。本文将从各个方面对最新的《极限切割2009专业版》进行详细的剖析,以便帮助大家了解这款非常强劲的套料优化计算软件。

第一部分 界面篇

一、更简洁、更漂亮、更顺手的默认界面

运行《极限切割2009专业版》,漂亮大方的界面让人眼前一亮,Vista风格的界面设计的确让人有一种赏心悦目的感觉。录入原材料、零件数据后,用鼠标点击“计算”按钮,一个漂亮的计算结果就展现在窗口的右侧。利用分页式的作业标签,您可以自由浏览每个作业的排料图和相关数据。

数据录入编辑操作按照微软的 Excel 操作模式设计,但是根据本软件特点,提供了更方便的操作改进。因此,操作起来非常顺手,无论数据添加,还是修改删除,都非常快捷。

二、百变金刚——定制个性化的操作界面

通过设置,我们还可以修改《极限切割2009专业版》界面的形式和数据项目。例如很多用户可能会喜欢下面这种形式:

实际上,《极限切割2009专业版》的菜单和工具条都是可以自由定义的,秘密都在安装文件夹内一个叫做 xcut.ini 的配置文件里。下图用记事本展示了这个文件的一小段内容:

呵呵,从程序名称、到登录窗口、到菜单内容定义、再到工具条的设置,甚至我们公司的标志都可以修改。这样使得本软件可以很“友好”地集成到其他企业管理软件中。

《极限切割2009专业版》的切割任务文件结构都是可以定制的。如果您有这方面需求,所需要做的就是用Access数据库软件打开安装目录下的 default.mdb 文件即可。有时候,您会发现《极限切割2009专业版》一些小的升级可能会添加一些数据项,其实就是利用的这个方法加入的新内容,根本就不需要去修改《极限切割》的程序代码。

第二部分 算法篇

算法是套料计算软件核心的核心,而《极限切割2009专业版》恰恰拥有一个无比强大的计算核心。计算窗口的模样参见下图:

一、100分基准测试

为衡量算法性能的优劣,2005年我们发明了100分基准测试。就是用出材率能够达到100%的切割任务让软件计算,看看软件计算结果是否能够达到100%的出材率。

《极限切割专业版》自2005年开始,就通过了100分基准测试。现在《极限切割2009专业版》给出了更好的成绩。下面对比一下2006版和2009版计算结果的区别:

上图是《极限切割2006专业版》计算的结果。下图是《极限切割2009专业版》给出的计算结果。

我们看到,排料方案更容易切割,而且只需要两个排料图就能完成切割任务。

小常识

很多排料软件采用所谓的“贪心算法”,一般而言,贪心算法是无法完成100%基准测试的。完成该测试,要求算法至少具备某种高级智能化的“启发式”搜索策略。

二、计算速度

排料优化算法的基本原理是,比较各种可能的排料方案,选出最优的那个切割方案。

原理很简单,困难在哪里呢?困难就在于各种可能的排料方案可能是一个天文数字。如果不讲究策略去挨个方案比较,即使看上去很简单的切割任务,我们都可能要等上一亿年才能得到结果。因此,各种排料算法应运而生,这些算法的杀手锏就是提高计算速度,力争在比较短的时间内给出计算结果。

各家都有自己的杀手锏,我们可能会特别担心《极限切割》这款软件的表现。那么,《极限切割2009专业版》计算速度有多快呢?有客户在选购套料软件的时候做过一次比较全面的对比。其中一个典型的切割任务,包含900种不同尺寸,共计40万个零件。《极限切割》用 2 分钟时间给出答案。其他参加测试的软件,全部呈现死机的状态。(《极限切割2009专业版》之前的各个版本,对此海量数据也呈现无能为力的结果。)

《极限切割2009专业版》能取得这样的成绩,完全取决于她的算法采取的独特的思路。一般来讲,切割任务中包含的零件越多,零件之间排列组合的机会就越大,就越有可能提高原材料利用率。但是,数量的增加也会导致计算量骤增。常规算法如果不能在提速方面有所突破,零件数量多不仅不再是提高出材率的优势,而且会导致计算机死机,根本就算不出任何结果。

《极限切割2009专业版》突破常规思路,零件数量增加不仅不能降低其计算速度,反而会有效提高材料的利用率。更深入的原理性介绍参见本网站其它相关文章。

40万个零件仅需2分钟就能完成排料,这样计算速度,在套料计算领域堪称全球第一。因此,完全不需要担心《极限切割》在计算速度方面的表现。可是有用户问,我不会一次切割几十万个零件,我需要这么高的计算速度吗?答案是,无论你的数据量有多大,算法速度绝对是这类软件的命根子。计算速度高,意味着同样的计算时间,软件有可能寻找到更好的答案。

小常识

几乎所有的排料算法都畏惧大数据量的切割任务,但《极限切割》却恰恰相反,大数据量不仅无法降低她的计算速度,反而可能提高出材率。这显得非常奇怪!

仅仅靠某种高级的启发式搜索,是无法获得如此高速的计算性能的。极限切割综合运用了现代算法理论和计算几何学最新研究成果,才取得目前的计算能力。编制这样的算法,已经超出了纯软件工程师的能力,因为这需要强大的数学理论做支撑。


讨论:《极限切割》为什么这么“神速”?

前面讲过,既是一个很普通的开料任务,如果逐个搜索所有可能的排料方案,我们都有可能要等上一亿年的时间。

各种算法的本质,就是提供某种策略,“忽略”掉绝大部分排料方案,仅仅在“极少数”排料方案中选择最优。这个“极少”是多少呢?你想想,要把一亿年减少到几分钟,你的搜索范围得缩小到全部范围的百分子几呢?

如果拿抓犯人与排料算法作比较的话,这个原理就很容易理解了。为迅速抓住罪犯,我们不可能把全世界的人都排查一遍,只能选择重点人群进行审查。

《极限切割》采用了非常独特的技术,能够迅速确定嫌疑犯,并结合强悍的人工智能推理,迅速锁定真正的目标。如果给定的搜索时间足够长,《极限切割》还会自动扩大嫌疑人群的搜索范围,以便防止产生漏网之鱼。


讨论:《极限切割》真的强悍到永不“失手”的境界了吗?

即使是福尔摩斯,要抓到狡猾的罪犯也可能会有周折;即使蹩脚的侦探,也有可能因罪犯误撞枪口迅速破案。

在进行比较算法性能的时候,《极限切割》完全有可能遇到如此尴尬的事情。

在《极限切割》新算法研发过程中,我们一般会提供100个左右的实际排料任务,用于和老版本比较。如果在70%以上的情况下,新算法表现优异,我们则认为新算法优于老算法。

用户在选择套料计算软件时,也应该多使用一些内容不同的测试任务,切忌不要仅仅靠一组数据“一试定终身”。即使性能较差的算法,其原理也包含合理的因素,完全有可能在少数案例中表现不错。例如有些算法只是简单地按照“先排大零件、后排小零件”的策略进行排料,个别情况下,竟然能得到不错的结果。

《极限切割》算法非常先进,但还远远没达到永不“失手”的境界,这也是我们后续版本研发工作始终不敢怠慢的动力所在!

三、切割方案的易切割性

很多情况下,出材率并非企业最求得唯一目标。如果排料方案不适合切割工艺,会严重影响切割作业效率。《极限切割》在开发初期曾经很尴尬地遇到过这个问题。不过,现在这个问题已经很圆满地解决了。下图给出一个板式家具排料方案的实例,可以看出,这种风格的排料方式非常适合一刀切作业方式。

本文还会给出《极限切割2009专业版》的许多排料实例,如果您留意一下,就会发现,这些实例一定都会充分考虑切割工艺的要求。

小常识

有句俗话“鱼和熊掌不可兼得”,用这句话来形容出材率和易切割性做恰当不过了。

《极限切割2009专业版》很好的处理了二者的关系,在大部分清情况下,我们得到的是出材率理想而又容易切割的排料方案。

在此前的软件版本中,我们一直被该问题困扰。如今,我们已经有了成熟的处理技术,所以能带给用户更大的便利。

四、余料优化技术

余料在开料作业中不可避免,如何提高余料的再利用率是一个关键技术。我们在这里比较一下《极限切割2006专业版》和《极限切割2009专业版》这两个版本在预料处理方面的差别。

极限切割的余料优化能力是非常强悍的,2005、2006版已经有不俗的表现,2009版余料处理算法更是获得理论上的突破。下面我们通过2006版和2009版对一系列切割任务的比较,看看2009在余料优化处理方面表现吧!

在尺寸为1000x800的原片上,切割尺寸为300x200的零件。下面给出13个例子,零件数量依次为1、2、3、...、13,我们可以看出,2009版在出材率优先和首刀水平模式下,都能给出很好的余料优化结果,相比2006版,进步非常明显。(计算时间为,2006版:5秒,2009版:1秒)

2006版 2009版:出材率优先模式 2009版:首刀水平模式

很好

很好

很好

很好

很好

很好

很好

很好

很好

较差

很好,出材率优先,效果明显

较好

较差

很好

很好

较差

很好,余料最大化

很好,比较容易切割

很好

很好,余料最大化

稍差

较好

很好

较好

较差

较好,余料最大化

很好

较差

很好,余料最大化

很好(很多人喜欢这样的余料)

较差

很好

很好

很好

很好

很好

很好

很好

很好

《极限切割》完美地解决了余料优化问题,同时,它提供的一系列更有价值的技术,使得用户能够更好地利用原材料,降低生产成本。

小常识

2005年,我们发明了切割余料优化技术。现在,我们已经从理论上彻底理清余料优化的数学原理。从上面的对比可以看出,《极限切割2009专业版》表现非常出色。

第三部分 材料篇

《极限切割2009专业版》从多个角度提供了对切割材料、材质的技术支持。

一、线材(型材)、矩形板材、卷材、自由矩形板材、坯材

《极限切割》排料算法是针对多维立方体最优分割的通用算法,可以有效地计算一维(线材、型材)、二维(板材、卷材、自由板材)、三维(坯材)。呵呵,如果真的存在四维立方体,她一样计算不误。

上面的说法有点太专业,下面咱们结合实际工作来点具体的解释。

(1)线材(型材)排料

在门窗生产时,需要对边框、立撑、横梁等部件开料。这类部件是从若干定长规格的型材切割而成的。如何用最少的型材切割出所需部件,就需要排料优化计算软件支持。

市面上有一些专门的型材排料优化计算软件。《极限切割2009专业版》本身可以进行这类计算,而且无论速度还是出材率,都比市面上这些专门的型材优化计算软件更好一些。主要原因是,开发这类软件的门槛很低,不少在校学生都能搞出来(就是算法教材里介绍的背包问题)。但是,想设计出高性能的算法,仍然需要解决很多技术问题。由于《极限切割》采用了多维立方体最优分割技术,对此问题的处理自然比大学教材这类练习题的解法要有明显的改善。

(2)矩形板材

这个不用多讲了,平面排料算法的核心就是矩形材料排料。

(3)卷材

许多行业都会用到卷材。例如钢材卷板、布匹等。

一般排料软件会要求先把卷板切割成标准矩形,然后再按照矩形排料算法进行计算。这样做的好处是,算法比较简单,但是牺牲了出材率。

《极限切割2009专业版》按照与实际工作一致的方式解决的卷材排料问题,极大地提高了材料的利用率。

(4)自由矩形材料

有些企业原材料可以从供应商那里根据自己需要的尺寸定制生产。这样,在计算排料方案的时候,只需要说明原材料尺寸的允许范围。《极限切割》会根据待加工零件的规格和数量,自动确定原材料的采购使村和数量。

这种作业方式,材料利用率比通常会高出很多。

(5)坯材

坯材就是三维的材料。例如石材坯料、模具钢等材料。《极限切割》自2006版开始,就支持这类材料。

二、纹理处理

家具、石材、装饰等行业在开料时往往需要考虑材料纹理方向。为此,《极限切割》提供了最完备的纹理处理功能。

(1)“允许旋转”选项

如上图,在输入零件数据时,如果选中“允许旋转”选项,则意味着零件没有纹理方向的限制,可以正常排料,也可以旋转90度排料。

如果没有选择“允许旋转”选项,则表示零件有纹理方向,不允许旋转90度排料。

(2)纹理号

有时,某一组零件要求纹理方向必须保持一致,如果正常排料的话,这一组零件必须全部按照正常排料操作;如果旋转90度排料,这一组零件必须全部旋转90度排料。这个时候,只需要把这组零件的纹理号设成同一个非零的数值即可。参见下图:

三、多材质排料任务

多材质排料任务指:同一个排料任务种包含不同材质的零件、或者包含不同厚度的零件、或者同时包含线材、板材、坯材等。

例如很多按照订单生产的企业,往往一个订单内包含多种材质的零件。这个时候,就要求同一个排料任务单中,可能包含多种不同的材质。参见下图:

《极限切割2009专业版》允许这类排料任务,软件会自动按照材质对零件自动分类。

第四部分 参数篇

《极限切割2009专业版》提供了许多计算参数,以满足不同类型切割作业的需要。

一、刀具参数

(1)刀口宽度:又称锯缝、刀损等,常用于板式家具、等离子、激光、火焰切割等领域。

(2)刀口长度:某些切割设备或工艺可能会对切割线长度有限制,例如剪板机刀具的宽度等。

(3)最小切割尺寸(玻璃掰边距):切割工艺或切割设备对最小切割尺寸会有限制。最常见的就是玻璃的掰边距,当零件或余料尺寸小于某个数值时,就无法顺利实现分片操作。

(4)清边距离:一般用于自动或半自动切割设备。在切割零件之前,先切上一刀清边,作为后续切割的基准。

(5)修边(毛边):在切割之前对原材料进行修整操作,除去不能用的毛边。

(6)切割层数:有些切割设备一次能切多层,为充份利用这些设备的切割效率,软件会根据设备的最大切割层数自动优化排料策略。

二、计算模式

(1)出材率优先:对于全自动切割设备,或者切割路线无限制的情形,设置此参数,将会优先考虑出材率,以最大可能地降低开料成本。

(2)尽量易于切割:设置此参数,将优化切割路线,使排料方案能够以最高效的方式执行。在该模式下,还允许用户选择第一刀的切割方向。

三、零件参数设定

(1)磨边:许多零件切割完成后还要进行后续磨边操作,因此,软件在计算排料方案的时候,会自动添加磨边量,使得切割产生的毛坯零件预留磨边量。

(2)允许正负工差:设置正负工差后,软件会在许可范围内尝试调整切割尺寸,以便提高出材率、或者产生更好的切割路线。

四、余料参数

(1)最小余料尺寸:凡是小于该尺寸的余料一律按照废料处理。大于此尺寸的余料则允许保存到余料库,或者在滚动作业模式下,自动滚入下一个切割任务中参加排料。

第五部分 功能篇

一、库存管理

(1)原材料库管理

这是一个简易的库存管理系统,可以把常用的原材料分门别类地管理起来。

(2)余料库管理

每次的切割余料,可以保存到余料库,供下次使用。

二、 与 Excel 交流数据

(1)数据复制、粘贴

《极限切割》的数据编辑表格可以和 Excel 互相复制粘贴数据,是用此方法与 Excel 交换数据非常方便。

(2)数据导入、导出

不少用户喜欢采用专门的导入导出程序与Excel交换数据,《极限切割》提供了一个很棒的导入、导出程序,很容易就能实现数据交换。

(3)统计报表

《极限切割2009专业版》提供了多种统计报表,下面给出的例子是一种常见的Excel报表生成程序,可以生成6个常规报表。

 

三、与 AutoCad 交流数据

《极限切割》可以把排料结果以 DXF 格式的文件输出。利用该功能,可以和许多数控设备实现接口。

四、打印

(1)排料方案打印

《极限切割2009专业版》提供了很强大的打印功能。用户通过打印设置功能,可以订制自己所需的打印内容和格式。打印预览界面如下:

打印设置窗口:

(2)标签打印

排料算法会打乱零件顺序。切割作业完成后,需要重新排列零件顺序,以便和订单顺序相符合。标签打印可以帮助切割工人快速整理零件顺序。

五、滚动式作业模式

许多用户希望在开料的时候,排料图的出材率必须达到95%(或某个合适的值)以上。低于期望值的排料图废弃掉,其中包含的零件滚动到下一个切割任务去完成。如此下来,可以保障材料的利用率在给定范围之内。

《极限切割》提供了如此功能,在新建切割任务的时候,允许把本次未完成的零件以及切割余料,滚动到下一个任务中去。

第六部分 二次开发篇

一、界面定制

(1)平铺视图、多页视图

软件默认平铺视图:

可以通过“视图”菜单设置成多页方式:

二、启动画面定制

软件自带的启动画面如下:

该图片文件保存在安装目录内,文件名为 logo.jpg,可以把此文件更换为您自己喜欢的画面即可,画面尺寸为600x400像素。

当然,也可以通过更换安装目录下的 logo.exe 程序,随心所欲地设计自己喜欢的开机画面的显示方式。

三、软件名称、公司信息定制

软件名称、我们公司的信息都保存在安装目录内的 xcut.ini 文件内,可以随意修改。提供这个功能主要是为第三方开发商准备的,以便能把《极限切割》集成到第三方环境。

四、菜单、工具条定制

《极限切割2009专业版》的全部菜单、工具条都是通过 xcut.ini 文件配置的。您也可以通过修改这份文件,把软件修改成自己喜欢的样子。

五、与 ERP 系统的开发接口

(1)动态链接库

我们提供了一套动态链接库,可以把《极限切割》的套料算法单独拿出来集成到第三方应用系统中。目前国内多家ERP厂家集成了这一套组件。

(2)中间文件

《极限切割2009专业版》也可以通过中间格式的文见于其它系统交换数据。文件格式可以是XML、或者Access数据库格式。

第七部分 用户手册、视频教程

一、用户手册

《极限切割2009专业版》随安装光盘提供了一套完整的用户手册,全面详尽地介绍这套软件的使用方法。

推荐下载:极限切割2009用户手册(如果打不开,请下载安装PDF阅读器:PDF 阅读器免费下载)

二、视频教程

《极限切割2009专业版》随安装光盘提供了一套完整视频教程,通过具体操作演示这套软件的具体用法。

三、极限切割-开料软件 下载

极限切割-套料软件 专业版

《极限切割》开发组 2010-3-25

 

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