很多领域的工程设计都涉及布局问题和逆向布局问题的优化求解,例如,前者有印刷电路板设计、以及广告设计和卫星舱布局设计等,后者有钢铁企业的组板/坯和坯料设计和大型装备的零部件切割。由于布局问题和逆向布局问题都属于NP-Hard问题,难以求解,国内外很多学者对其进行了研究。对于钢铁企业的宽厚板生产,学者们分别对组板/坯和虚拟板坯设计进行了研究,并提出了行之有效的优化策略和方法,但其订单消化是按组板/坯和虚拟板坯设计的流程依次进行,三部分组成的整体方案一般情况下只能是局部最优解。为此,本文在湖南省高校产学研项目基金(钢铁企业板材生产排程与切割排版的智能化设计的关键技术研究与应用,编号:15CY010)资助下,对钢铁企业的订单智能负载配置与组板/坯以及虚拟板坯设计的整体方案优化的并行启发式方法进行了研究。研究结果表明,本文提出的方法明显提升了算法效率和求解精度。本文的创新主要包含如下三个方面:(1)针对钢铁企业的余板组板问题,提出一种改进的分治启发式方法。首先根据人工总结的约束和规则,对订单和余板进行归并和分组,采用增加了剪枝策略的回溯法获取候选方案集。采用保优策略和随机算法从候选方案集中选取最大无冲突方案集为结果方案。数值实验表明:对于大规模余板组板问题,改进的分治启发式方法比DHSA方法提高了计算效率和求解精度。(2)对于板坯设计和余坯匹配问题,本文提出一种改进的生成候选板坯的方法,采用组板方法生成虚拟大板后,通过配置表信息反推出符合要求的候选板坯集合,进而从候选板坯集合中选取可行的方案当作结果方案,实验结果表明:提出的改进启发式方法提高了计算效率。(3)对于订单负载配置问题,通过分析总结人工知识以及余材属性,将合同划分为优先合同、非优先合同。对于有冲突合同中,采用阈值下降法从中选取最大无冲突方案,对于组/坯和虚拟板坯设计问题,三个部分采用并行处理,而且根据合同属性每部分进一步对合同进行分组,多组并行处理。实验结果表明:本文提出方法以及并行策略的提高了算法的计算效率和求解精度。本文以钢铁企业宽厚板生产与设计为背景,对其生产流程中的余板组板、余坯匹配、板坯设计问题以及三个流程构成的整体(全局)方案重点进行了研究,提出的算法较以前的算法有很大的提升,并且首次将算法用于整体(全局)方案的研究上,希望这些研究对未来的设计者有一定的参考价值。