整板套料實現全時切割實現深化設計到加工製造的自動化
（北京華特詳圖軟體開發有限公司）
【摘要】 企業應該開始考慮 Tekla Structures 軟體如何能套用到其他的部門以及其他的項目生產流程中，
AutoNEST 軟體和Tekla Structures 軟體的完美結合將使深化設計到加工製造的流程完全實現自動化，實現高效的板材零件排樣最佳化，控制材料成本，使企業實現製造材料成本的精細管理。
【關鍵字】 AutoNEST Tekla Structures 板材套料排樣材料成本控制 精細管理
伴隨金融危機的爆發，全球經濟處於緩慢的復甦過程中，2009 年被貫以“成本年”，企
業開始對材料成本控制越發重視。對於生產製造行業，高質高效的產品才能在市場中更具競
爭力，在信息化日益發展的今天，手工建造技術早已經被我們甩在了上個世紀，而取而代之
的是數位化建造技術。使用領先的軟體，配備自動化的設備，加之先進的管理理念才能使企
業在這個充斥著競爭和危機的環境中立於不敗之地。
一、Tekla Structures 軟體用戶傳統的生產製造流程
通過對 Tekla Structures 軟體用戶的了解，我們發現中國的Tekla Structures 軟體用戶大多
僅僅局限於使用軟體來解決深化中詳圖設計的工作，而整個項目的其他流程並沒有軟體的參
與，仍然通過人工和採用原始的方法途徑來實現。而歐美等國家的用戶已經實現了在工程項
目的各個流程中使用 軟體來幫助其解決問題。本文將通過生產製造的環節來說明如何使
Tekla Structures 軟體在這個環節中發揮更大的優勢。
生產製造往往需要三個部分組成，即深化設計（圖紙來源）、排樣最佳化（下料依據）、加
工製造（設備切割）。先來看一下國內多數鋼結構加工企業的工作流程：深化設計由Tekla
Structures 軟體完成，將零件圖轉換成AutoCAD 格式的圖紙，然後由設計部門或者生產部門
對零件圖進行二次修改，去掉排樣環節不需要的尺寸線、文字標註、材料表等，一般只剩下
零件圖形和零件編號；接下來將所有的零件圖形按特性的不同人工分類，通過手工或者隨設
備配套的加工軟體的排樣功能排出下料切割的排版圖形；最後利用得到排樣的結果進行加工，
加工過程一般是通過手工或者是數控設備完成的。由上面這個過程我們可以清晰的看到，生
產製造環節僅僅從Tekla Structures 軟體中提取出了零件的圖形信息和編號信息，而且這些信
息也是間接提取的。生產製造的環節並沒有直接有效的利用 軟體中輸出的信息，以致下面一
系列的環節回到手工操作的狀態，這可能導致整個生產製造環節中出現無序和失控的狀態，我
們稱之為粗放型管理。
二、AutoNEST 軟體與Tekla Structures 共同實現數位化建造技術下的生產流程
是否能夠使深化設計環節中Tekla Structures 軟體的所有數據自動的輸入到套料排樣的
環節中？是否能夠快速準確的自動得到材料利用率最高的排樣結果？是否能夠有效的對余
料進行管理和再利用？這些問題都將通過AutoNEST 軟體與Tekla Structures 軟體的協同工作
來幫助企業解決。
1. Tekla Structures 軟體通過NC 檔案輸入AutoNEST 軟體
AutoNEST 軟體區別於其他加工軟體的輸入的格式，不僅可以集成CAD 軟體而且可以
集合NC 軟體。
圖 1 自動轉入NC 檔案圖 2 排樣零件信息輸出
因為一般的加工軟體只能輸入 AutoCAD 格式，但AutoCAD 格式檔案僅是圖形檔案，
無法包含零件的其他特性信息，如：板材厚度，材質、數量、編號等。但NC 檔案（dstv 格
式）包含了所有關於這個零件的形狀、尺寸以及特性信息，而Tekla Structures 軟體正是可以
輸出NC 檔案的NC 軟體，通過這個檔案接口，AutoNEST 軟體可以自動將零件的形狀、尺
寸以及特性信息批量轉入（圖1），所以這些都是自動的，這將為前期的數據輸入節省大量
的時間，並保證所有輸入數據的準確性。
2. AutoNEST 軟體自動區分板厚和材質進行套料分組
AutoNEST 軟體獲取NC 檔案的零件的形狀、尺寸以及特性信息後，可將輸入的所有零
件按板厚不同、材質不同的零件自動進行套料分組，完成每組零件的套料任務，這就減少了
人為區分板厚和材質進行分組的工作，實現了項目中多種厚度、多種材質的零件同時批量進
行套料的功能，從而提高自動化程度，提升工作的效率。
3. AutoNEST 軟體實現快速靈活的套料進程
AutoNEST 軟體具有用戶直觀的套料任務編輯界面，套料任務帶有零件瀏覽器可以幫助
用戶選擇零件，並方便對一些超長零件進行快速檢查。為了增加控制，套料控制系統可對包
括套料起點、排列方向、套料優先權、單一零件套料控制以及共邊等進行多種設定和考慮（圖
3）。AutoNEST 軟體不但支持規則板而且還支持不規則料板排樣、嵌套排樣以及余料保存及
余料排樣。
圖 3 套料控制圖 4 套料結果
AutoNEST 軟體採用智慧型化的組合最佳化算法，無論對於簡單的或者複雜的項目都可以
在短短數秒之內快速得到最優的結果（圖4）。對於項目中任意修改套料選項比如零件數量、
原料板的板幅等，重新運算後自動得到最新的排樣結果。AutoNEST 軟體會讓用戶真正感覺
無與倫比的高效和便捷。
4. AutoNEST 實現項目多零件套料和板材庫存管理
對於項目的排樣結果輸出，AutoNEST 軟體是自動進行的，自動生成Excel 格式的項目
排樣零件統計（圖2），以及AutoCAD 格式的排樣圖形（圖5）和排樣結果報表（圖6），輸
出排樣零件的信息包括圖形，面積、數量，切割距離等詳細統計數據，自動報告每個原料板
的材料利用率和廢料的百分比以及重量信息，從而實現套料項目的卡片式管理，對每一個項
目材料使用情況進行跟蹤和存檔，使加工流程具有科學的下料依據並對加工中存在的消耗和
浪費進行控制。
圖 5 排樣結果圖形圖 6 排樣結果報表
自動生成的余料會被優先使用在當前項目中（圖7、圖8），而未能被使用的余料圖形會
自動保存在余料庫中，用於下一個項目使用。余料管理系統將使余料始終處於可控和可利用
的狀態，避免余料最終成為廢料。由於當前大多數企業對庫存中的余料沒有管理，造成余料
上的利用率很低，造成企業的直接經濟損失，而AutoNEST 軟體將解決這個難題。
圖 7 余料排樣圖 8 余料排樣
5.小結
通過上述介紹，我們可以看到AutoNEST 軟體是一款最佳化板料使用的計算機輔助套料軟
件，其廣泛套用於所有的生產製造行業（造船工業、重型工程、鈑金製造等），可以滿足客
戶精細型管理的要求，如材料定尺採購、對材料的快速估算以及車間切割工藝計畫等功能。
其強大靈活的自動化套料功能將大幅減少人工操作時間，並在不同製造條件下最大化材料的
使用，可對零件、板料、重量和切割工藝報告等信息詳細輸出，同時集成於任何NC 軟體和
CAD 軟體。
如果企業可以從深化設計到加工製造中的套料環節套用AutoNEST 軟體和Tekla
Structures 軟體的協作，那么一切將變成自動化的。Tekla Structures 軟體的所有數據將自動的
輸入到套料排樣的環節中，並快速準確的自動得到材料利用率最高的排樣結果以及實現對余
料進行管理和再利用。這不但使Tekla Structures 軟體的功能擴展套用到了加工製造環節中，
也使企業真正實現了深化設計到加工製造的自動化。
三、AutoNEST 軟體與AutoCAD 或Excel 軟體連線實現套料最佳化
1. AutoNEST 軟體與AutoCAD 軟體的連線
有些企業在某些項目中沒有使用 Tekla Structures 這樣可輸出NC 數據格式的軟體，或者
作為項目的加工製造單位僅僅從深化設計單位中得到了AutoCAD 格式圖紙，而沒有NC 數
據檔案，是不是就無法使用AutoNEST 軟體了？回答是否定的。顯然，AutoNEST 軟體與Tekla
Structures 軟體的連線是最優的，但與AutoCAD 軟體同樣可以實現連線。
AutoCAD 軟體的圖紙中定義的規則板或不規則板圖形，可以一一被保存在AutoNEST
軟體的零件庫中（圖9），並在定義選項中一一定義零件的板厚、材質、零件編號等信息，
通過圖形信息和特性信息兩個步驟的輸入來達到NC 數據輸入的效果，而之後的套料結果和
套料最佳化功能將是相同的。
2. AutoNEST 軟體與Excel 軟體的連線
如果套料的工作是在項目預算環節之後開始的，並沒有完整的圖紙，是不是就無法使用
AutoNEST 軟體了？回答同樣否定的。
AutoNEST 軟體與Excel 的接口，可以使預算部門提供的材料清單Excel 表格被直接導
入到AutoNEST 軟體中（圖10）。AutoNEST 軟體再根據Excel 表格中輸入的零件材質、厚
度信息將零件自動進行分組，繼而迅速的到最優的套料結果。
圖 9 輸入AutoCAD 格式的零件圖形 圖10 輸入Excel 格式的零件信息
四、AutoNEST 軟體實現企業以科學方法在客戶市場和材料供應市場的雙贏
1. 客戶市場
（1）對於業主
目前鋼結構項目中存在業主供料的情況，需要企業提供詳細的排樣圖作為供料依據。而
大多數項目往往在工程初期階段沒有完整的加工詳圖，僅能通過預算部門的項目零件預算清
單進行統計，提料工作仍十分困難。而 AutoNEST 將使一切變的非常簡單，AutoNEST 軟體
與Excel 連線，直接將預算部門提供的材料清單Excel 表格導入到AutoNEST 軟體中並得到
準確的套料結果。既保證企業所提材料夠用，又使業主對排樣圖的真實性確信，並可以讓企
業對業主提出一份具備市場競爭力的報價。
（2）對於分包
有些項目中企業需要將加工進行分包，而如何準確計算出分包的材料用量，從而避免分
包單位多提料呢？AutoNEST 軟體同樣可以幫企業實現，企業可以利用AutoNEST 軟體與
NC 軟體或者AutoCAD 軟體的連線，將零件圖形和特性輸入到AutoNEST 軟體實現自動套
料最佳化，實現科學準確的控制分包單位材料的使用。
2. 材料供應市場
（1）對於採購
企業以往的採購僅僅單一的依據市場的材料價格和供應量等信息，但卻沒有考慮到究竟
何種尺寸的材料在項目中的利用率是最優的，產生的余料是最少的。由於AutoNEST 軟體數
秒就可以得到套料方案，因此企業可以對市場上可以供給的材料分別進行套料最佳化的工作，
選擇套料利用率最優的方案進行材料的採購，進而降低余料和廢料的產生，實現材料供應鏈
的主動控制。
（2）對於庫存
同樣對於庫存中的材料，AutoNEST 軟體也可以進行多方案的比較，在加工中選擇庫存
可利用的材料中最優利用率的板幅，使材料的選擇具備科學的依據。並對庫存中的余料優先
選用，從而降低庫存中的余料數量，減少廢料的產生。
五、AutoNEST 軟體實現製造材料成本的精細管理
原有的企業粗放型管理已經暴露出諸多弊病，所有企業或多或少都存在著以下的問題：
（1）手工套料或老式套料加工軟體，套料水平較低；
（2）手工處理零件圖形，深化設計提供的數據無法直接用於生產，效率很低；
（3）單種零件逐個進行套料,沒有考慮到產品批量情況；
（4）材料採購缺乏科學依據，影響材料在生產中的利用率；
（5）缺乏精確的生產下料計畫，車間實際下料隨意性較大；
（6）沒有對車間產生的余料進行有序管理和再利用；
（7）車間管理制度的漏洞和成本意識薄弱造成材料損失；
（8）缺少有效的管理系統，查詢、統計數據、報表生成、生產變更等操作都比較麻煩
企業總在思考如何使利潤最大化，而上述的所有問題都與成本和利潤直接相關！當前，
企業競爭日趨激烈，已經進入微利時代，惟有靠成本制勝。AutoNEST 軟體實現了從加工制
造企業的計畫源頭，從材料使用的計畫層，通過計算機可視化技術、先進的套料最佳化工具與
企業深化設計和加工生產系統有機集成，實現企業製造材料使用流程的精細管理和控制，從
而達到降低材料成本消耗，縮短材料生產規劃周期，提高生產效率和規範生產執行水平等目
的。
歐洲、美國、日本等國家已經實現了信息化和自動化的生產流程，從建築方案設計到加
工製造生產早已經擺脫了手工操作，並將人工參與的工作量降到最低，從而保證各個流程中
的信息共享，避免信息的重複錄入，降低出錯率。Tekla Structures 軟體的用戶已經通過三維
深化設計解決了以往通過AutoCAD 軟體深化設計中的弊病，更應該開始考慮如何使用Tekla
Structures 軟體與其他軟體進行協同工作，從而使其套用到生產製造環節甚至項目的各個流
程中。
北京華特詳圖軟體開發有限公司作為同時銷售AutoNEST和Tekla Structures 兩個軟體的
北京代理商，希望為所有企業提供自動化生產的完美解決方案，並將鋼結構一體化設計製造
的理念更加廣泛的推廣開來！
