线材套裁优化 · CuttingOptimizer
一套完整的型材/线材套裁优化工具，帮助工程师在给定材料列表中自动计算最优切割方案并生成套裁单
📖 功能概述
线材套裁优化是一个面向工程实践的智能排料工具，输入需要切割的零件清单，设定锯缝、料头等加工参数，组件自动计算最优的原材料使用方案，并直接导出可直接交付工厂的 Excel 套裁单。
- 支持正向优化：给定可用原材料长度，求解最优切割方案
- 支持反向优化：给定零件需求，反向推荐最优原材料长度
- 自动对同一规格（相同模号+物料编码+工程属性）的零件合并优化
- 自动检测超长零件并弹出预警窗口，避免超出原材料可切割范围
- 支持多原材料长度混合排样，自动权衡利用率与原材料种类数
- 输出带切割示意图的 Excel 套裁单，包含原材料统计表和切料明细
- 所有参数通过右键菜单面板可视化配置，无需额外输入端口
📥 输入参数
| 名称 | 类型 | 必填 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 材料信息 (M) | Text 列表 | 必需 | 零件清单，每行8个字段，英文逗号分隔： 名称, 模号, 物料编码, 工程属性, 长度(mm), 数量(支), 备注1, 备注2 详见下方"输入格式详解"。 |
| 导出路径 (P) | FilePath | 可选 | Excel 导出路径。为空时点击面板导出按钮会弹出保存对话框。 |
📤 输出参数
| 名称 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
| 统计表 (T) | Text 列表 | 逗号分隔的原材料统计表，含序号、型材信息、长度、数量、总长度、利用率等 |
| 调试日志 (L) | Text 列表 | 输入验证错误、超长预警及反向优化运算过程的详细日志 |
▲ Grasshopper 画布上的组件外观与输出预览
📝 输入格式详解
每行必须严格按照 8 个字段、英文逗号分隔 的格式输入，字段可为空但不能省略逗号。空行会自动跳过。
| 序号 | 字段名 | 必填 | 类型要求 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 名称 | 选填 | 文本 | 仅用于显示和导出，不参与材料分组和优化判断 |
| 2 | 模号 | 必填 | 文本 | 核心分组依据，与物料编码、工程属性共同决定是否归为同一规格进行合并优化 |
| 3 | 物料编码 | 选填 | 文本 | 辅助分组字段，参与规格判定 |
| 4 | 工程属性 | 选填 | 文本 | 辅助分组字段，参与规格判定 |
| 5 | 长度 | 必填 | 数字（mm） | 零件的切割长度，单位毫米。如 3000、4500.5 |
| 6 | 数量 | 必填 | 整数 | 需要切割的数量。20.0 视为整数 20，但 5.3 会报错 |
| 7 | 备注1 | 选填 | 文本 | 预留备注字段，当前不在导出中单独展示 |
| 8 | 备注2 | 选填 | 文本 | 预留备注字段，当前不在导出中单独展示 |
💡 规格分组逻辑：模号 + 物料编码 + 工程属性 三者完全相同的零件被视为同一种规格，它们的长度可以各不相同，会被放在一起进行混合排样优化。名称不参与分组判定。
✅ 正确示例：
,M001,,,3000,5,, — 模号M001，长度3000，数量5,M001,MAT-001,EP-001,2500,3,红色,A面 — 含全部字段,M002,,,4500.5,10,, — 小数长度
❌ 错误示例（会被跳过并记录日志）：
,,,,3000,5,, — 缺少模号,M001,,,abc,5,, — 长度不是有效数字,M001,,,3000,5.3,, — 数量不是整数
🖱️ 操作流程
1连接数据
将零件清单（CSV格式文本列表）连接到 M 输入端。
2配置参数
右键组件打开设置面板，配置锯缝宽度、料头尺寸、原材料长度等参数。
3开始运算
在面板中点击"开始运算"，组件自动解析数据并执行优化。
4查看结果
在 GH 画布输出端查看统计表和日志，点击"导出Excel"生成套裁单。
🖥️ 参数设置面板
▲ 右键组件即可打开参数配置面板，包含项目信息、通用参数、优化参数三个标签页
面板包含三个标签页：
- 项目信息 — 文档类型编号、工程编号/名称、套裁单编号、WBS元素号、工序号等，会填入 Excel 导出文件中
- 通用参数 — 料头长度（切除端头）、锯缝宽度（切割损耗）、余料保留阈值（剩余段大于该值则保留标记）
- 优化参数 — 正向/反向模式切换、原材料长度列表、反向优化的搜索范围和步长、早停阈值等
📐 正向优化模式
适用场景：已经确定了可用的原材料长度（如供应商提供 4200mm 和 6000mm 两种），需要在这些固定长度上排布零件。
配置要点
- 在"优化参数"标签页中，添加可用原材料长度（支持多种长度混合）
- 组件会遍历所有长度组合方案，找到利用率最高的排布方式
- 如果无法全部装下（零件总长超过原材料可用范围），会自动使用FFD 回退算法尽量装下
输出效果
- 利用率通常在 85%-99% 之间，取决于零件长度组合与原材料长度的匹配程度
- 统计表中每行显示一种规格的优化结果：所用原材料长度、数量、总长度、利用率
- Excel 导出包含原材料统计表、套裁单明细、切料表示意图
▲ Excel 原材料统计表示例
▲ Excel 型材套裁单示例
🔍 反向优化模式
适用场景：需要采购原材料但不确定最佳长度，希望根据零件需求反向推荐最经济的原材料规格。
配置要点
- 设定最小长度和最大长度范围（如 3000-6000mm）
- 设定步长（如 500mm，即尝试 3000、3500、4000...6000）
- 设定最大推荐种类数（如 3 种，避免种类过多增加采购复杂度）
- 设定早停阈值（如 97%，当某方案利用率达标即停止更高种类数的搜索）
输出效果
- 推荐 1~3 种最优原材料长度，每种长度给出所需数量
- 统计表中直接显示"推荐长度"和"推荐数量"
- 调试日志详细记录每种组合的搜索过程和利用率对比
💡 早停阈值的作用：阈值越低运算越快但可能不是最优。例如设定 95%，当某方案利用率达到 95% 时就不再尝试更多种类组合，直接采用该方案。这在快速评估采购方案时非常实用。
📊 Excel 导出文件说明
导出文件包含以下工作表：
| 工作表名称 | 内容说明 |
|---|---|
| 原材料统计表 | 汇总每种规格使用的原材料长度、数量和利用率，适合快速核对用料总量 |
| 型材套裁单 | 按规格分组的详细切割指令，含工程信息、下料尺寸、数量、余量等，可直接下发车间 |
| 切料表 | 以切割示意图形式展示每根原材料上各零件的排布情况（料头 → 下料段 → 余料），可选绘图版或文字版 |
| 超长剔除明细 | （如有超长零件）列出被剔除的零件及其原因 |
切料表示意图
▲ 绘图版切料表 — 以彩色图形直观展示每根原材料的料头（红）、下料段（蓝）、余料（灰）
▲ 文字版切料表 — 在单元格内用文字描述切割信息，适合数据量大时快速导出
💡 导出时绘制切割示意图：面板中的"导出时绘制切割示意图"选项可以控制是否生成图形。勾选时每根原材料生成彩色切割图（浮动图片，不能嵌入单元格）；不勾选时用单元格文字描述，数据量大时导出速度更快。
💡 使用技巧与最佳实践
数据准备
- 零件数据通常来自 ERP 系统或 Excel 导出，可以先用 Grasshopper 的 Excel 读取 或 Path 组件将数据转为文本列表
- 模号应保持统一且规范，因为它是分组优化的关键字段
- 同一个模号下可以有不同长度的零件，组件会自动将它们合并优化
正向 vs 反向优化
- 如果原材料长度已确定（仓库有现货、供应商固定规格），使用正向优化
- 如果需要采购原材料但长度未定，使用反向优化来辅助决策
- 反向优化的搜索空间较大，可以适当调低早停阈值来加速运算
利用率优化
- 增加原材料长度种类（正向）或增大反向最大种类数可以提高利用率，但会增加采购和管理复杂度
- 合理设置余料保留阈值，避免过短的余料无法再利用
- 锯缝宽度和料头尺寸直接影响有效切割长度，应按照实际加工参数准确填写
⚠️ 注意事项
- 输入数据中的模号、长度、数量为必填项，缺失或格式错误的行会被自动跳过并在日志中记录
- 零件长度不能超过原材料最大有效长度（原材料长度 - 料头尺寸），超长零件会被弹出预警窗口
- 同一批运算中，按模号+物料编码+工程属性分组的各规格独立优化，相互不影响
- 反向优化搜索空间较大时运算时间较长，可通过增大步长或降低早停阈值加速
- 切料表中的绘图是浮动图片，不嵌入单元格，当数据量大（几百根以上）时建议关闭绘图选项以提高导出速度
- 名称字段不参与分组，仅用于显示和导出标识，可以根据需要自由填写
📋 组件信息
| 名称 | 线材套裁优化 |
| 英文名 | CutOptim (CuttingOptimizer) |
| 分类 | LK → 用户工具 |
| Exposure | tertiary（第三级标签页可见） |
| 基类 | GH_Component |
| GUID | DEAC98E0-B995-4630-AD27-CA45DD4BF20D |