布局问题是一类寻求几何体在空间中合理布置的离散组合最优化问题,有着广泛的工程应用背景.尤其对一些重要的机械产品,布局方案设计关系到它们主要性能指标的优劣乃至成败.布局问题已被研究多年,而且随着计算机信息技术的发展,研究热潮仍在不断增长.然而,鉴于问题具有建模和求解的高度复杂性,特别是布局过程中还涉及相当部分难以用计算机模拟的人类专家的认知活动,其完全解决还需要长期的研究过程.该文在智能工程理论的指导下,利用虚拟现实技术,提出了一种基于虚拟环境的人机智能结合的理论与方法,旨在探索出一条支持复杂工程布局问题求解的研究道路.首先,总结和分析了布局问题的国内外研究现状,指出了当前的困难与不足.通过对人与机器智能差异的探索,提出了发挥人机各自优势的人机智能结合的布局问题求解理论与方法.并采用智能工程的思想,首次建立了一个较为完善的人机结合的智能布局设计系统的基本理论和总体框架.通过对虚拟现实技术及其在设计领域应用的研究,发现了虚拟现实的高层次三维虚拟视觉环境在人机结合的布局中的作用,并提出了虚拟环境下人机结合的智能系统模型.讨论了问题的计算复杂性理论.针对布局问题的计算复杂性进行了求解方法的探讨,并对组合最优化领域及布局领域的常用启发式方法进行了归纳和总结.然后分析了现有长方体布局启发式算法在处理布局空间上所采用方法的特点和存在的不足,提出了一种基于空间动态分解的启发式算法,并通过算例对算法的有效性进行了验证.并在此基础上给出了人机结合的机主人辅策略的实现方法.虚拟布局采取了人主机辅的策略,实现以人为中心,机器辅助地完成布局设计.文中介绍了聚块布局的序列三元组方法,首次提出了基于序列三元组的代码反解算法,为人工布局与机器算法耦合提供了实现机制.提出了人机结合的虚拟布局优化.文中在虚拟环境下建立了问题的有限且完整解空间,配合代码反解,使人和计算机各擅所长地协同工作.算例显示了人机协同布局优化的结果好于单独采用机器优化的方法.最后,介绍了虚拟现实原型系统实现的体系结构.通过实例计算,验证了该文的研究成果.文末对全文的工作进行了总结并对以后的研究方向作了展望.