Программа предназначена для оптимизации раскроя профиля и других длинномерных материалов (брус, бревно, труба, подоконник).
Использован алгоритм "плотной укладки", то есть взятое изделие укладывается на самый короткий остаток заготовки, на который она помещается. Если никуда не помещается, берется новая заготовка. Задачей оптимизации является нахождение последовательности изделий, при которой будет использовано меньше заготовок и будет больше длина деловых обрезков. На первом такте, изделия размещаются на хлыстах в случайном порядке. Возникает "начальная популяция". В процессе решения, популяция мутирует и размножается, неудачные экземпляры погибают, а лучшие продолжают эволюцию. Всё, как в животном и растительном мире + искусственный отбор.
Живое демо на сайте
Пример ниже - не статическая картинка, а работоспособное веб - приложение.
Вы можете запустить раскрой профиля кнопкой Старт
, задать свои размеры изделий и заготовок, изменить настройки оптимизации и оценить решение.
Конечно, оптимизатор в браузере работает медленнее, чем нативная программа, но позволяет бесплатно получить пригодные для работы результаты без необходимости что либо скачивать и устанавливать на компьютер.
Преимущества
- Окнософт:cutting обеспечивает карты распила высокого качества. Многочисленные внедрения подтверждают реальный коэффициент обрези не более 1% при оптимизации партий от 30 контуров (~120 отрезков)
- Для чтения исходных данных и записи результатов раскроя, программа использует простые форматы текстовых файлов, что упрощает интеграцию с учетными системами, внедренными у заказчика
- При необходимости, раскрой может выполняться под Linux или OS X в браузере или Node.js с передачей параметров через url, web-socket или объекты javascript
Алгоритмы линейного оптимизатора
В окнософт:каттинге использован генетический алгоритм. Суть его вот в чем:
Назовем каждое распределение изделий по хлыстам решением. Определим целевую функцию, позволяющую сравнивать качество решений. Сформируем несколько произвольных решений, назовем их поколением. Определим правила получения следующего поколения. Экземпляры с лучшей целевой функцией передают большую часть своего "генофонда", это наш "искусственный отбор". Теперь остается предоставить систему самой себе, пусть мутирует и оптимизирует результаты раскроя
В процессе разработки испытывался метод "Монте-Карло", когда наши "экземпляры" являются случайными и не зависят друг от друга и "Муравьиные алгоритмы"(ACO- ant colony optimisation). Все методы показали себя вполне работоспособным, но генетический алгоритм оказался чуть более эффективным
Варианты поставки
Есть два варианта поставки модуля раскроя Окнософт:cutting - в составе комплексного решения Управление позаказным производствм и в виде отдельного исполняемого файла. Взаимодействие с раскройной программой при первом сценарии, полностью скрыто от пользователя. Оператор работает со стандартными документами 1С:
- На основании заказов покупателей формируется план производства
- На основании плана - сменные задания со списком продукции и необходимых материалов
- Внутри задания на производство происходит оптимизация раскроя
- В процессе оптимизации, программа забирает из незавершенного производства деловую обрезь и помещает в ячеистый склад вновь образовавшиеся деловые обрезки
- Сменное задание умеет печатать бланки раскроя при ручном производстве или формировать файлы для станков с ЧПУ
- Так же, из сменного задания печатаются этикетки для отрезаемых изделий и схемы раскладки в телеги и пирамиды
- На основании заданий на производство формируются требования - накладные для передачи материалов в цех с учетом потребности и нормоупаковок
Программный интерфейс (API линейного раскроя)
Файл входных данных - setup.ini, помещается в папку с исполняемым файлом.
Файлы выходных данных - result.txt, resultproduct.txt и resultstick.txt - формируются в той же папке.
Скачать файлы с демо-данными Окнософт:cutting можно по ссылке в конце страницы. В файлх используются следующие теги:
- Outputvariant - структура выходного файла файла. Возможные значения: tab, oknosoft, по умолчанию oknosoft
- В варианте "oknosoft", формируются файлы resultproduct.txt и resultstick.txt с информацией о размещении изделий на заготовках и образовавшейся обрези
- В варианте "tab" выводятся пять значений, разделенных символами "tab": длина изделия, номер хлыста, длина хлыста, номер реза и остаток заготовки
- Algorithm - используемый алгоритм. Возможные значения: random, conservative, genetic, по умолчанию genetic
- Random- случайный перебор вариантов
- Conservative- экземпляры следующей итерации происходят от одного "родителя"
- Genetic- от двух родителей
- Variation - изменчивость, параметр алгоритмов "conservative" и "genetic". Чем выше, тем меньше потомство "похоже" на родителей. По умолчанию 1.
- Generations - количество итераций алгоритма, по умолчанию 40000
- Persons - количество "экземпляров" в "популяции", количество решений используемых в одной итерации. В алгоритме "random" просто делается generations*persons итераций с одним экземпляром(решением)
- KnifeWidth - ширина пилы
- StickLength - длина нового хлыста
- Products - длина изделия
- Scraps - длина обрезка, используемого в раскрое
- Wrongsnipmin – минимальная длина «плохого» образка
- Wrongsnipmax – максимальная длина «плохого» обрезка
В результатах оптимизации не будет обрезков с длиной между Wrongsnipmin и Wrongsnipmax
Парный раскрой
Используется при подготовке данных для станков, поддерживающих парный распил. В этом случае, в станок помещают сразу два хлыста профиля и за один такт отрезания, образуется два одинаковых полуфабриката
Задача парного раскроя решается группировкой данных перед их передачей в программу оптимизации и последующего дублирования результатов раскроя на пары изделий и заготовок. При работе раскроя внутри УПзП, система учитывает свойства номенклатуры и использует одиночный или парный раскрой в зависимости от возможностей отрезных станков
Раскрой большого числа изделий
С одной стороны, для достижения высокого качества оптимизации, на вход программы должно поступать значительное количество изделий разной длины, чтобы оптимизатору было "что сортировать". С другой, при очень больших партиях, снижается вероятность нахождения максимума при фиксированном числе итераций перебора. Эксперименты показали, что оптимальной является партия в 60 – 120 заготовок (что соответствует такту производства 30-60 изделий при парном раскрое). Если необходимо оптимизировать более 120 заготовок, лучших результатов можно добиться, разделив задачу на N частей и выполнив последовательные оптимизации для каждой части. Обработка формирования пачек заданий на производство умеет группировать продукции по видам профиля и подбирать в сменные задания изделия с максимальной дисперсией, избавляя оператора от рутинной работы по составлению производственных документов
Скачать примеры раскроя и документацию
- Демо карт одинарного и двойного распила: 60.01 Листы раскроя
- Документация и примеры файлов:
Доброго времени суток уважаемые читатели Блога Андрея Ноака. Среди деревообработчиков имеется множество секретов и хитростей повышающих выход пиломатериала из круглого леса, увеличивающих выход первосортных досок и в конечном итоге все приводит к увеличению доходов. Сегодня я, технолог по призванию, расскажу как пилить лес, фишки и хитрости в этом деле.
Но по разным причинам не каждый станет делиться своими методами работы, своими разработками.
Понятие раскрой леса может как бы быть двухзначным. С одной стороны его можно понимать как распиловка леса на станке и получение доски. С другой стороны можно сказать раскрой леса, это распиловка хлыста на сортименты и получение бревен. При этом оба этих значения правильны, просто необходимо указывать какой именно раскрой имеется ввиду. Специально для своих читателей блог Андрея Ноака сделал подборку мероприятий увеличивающих эффективность раскроя леса.
Увеличение эффективности раскроя леса
- Для эффективного раскроя круглого леса расчет поставов производить только в специальных программах.
- Предварительная подготовка пиловочника к раскрою, а это учет и анализ имеющихся дефектов на древесине и правильная работа лесной биржи.
- Программа раскроя круглого леса более эффективна будет только с наличием высокого ассортимента готовой доски по размерам. Особенно актуальным становится наличие тонкого и узкого ассортимента в сочетании с толстым и широким ассортиментом. Толстый и широкий пиломатериал выпиливается из середины, тонкий пиломатериал выпиливается с заболонной части бревна. Но имеется недостаток, можно в огромном количестве пиломатериала запутаться, особенно если сортировка производится вручную. Это может привести к дополнительным рабочим местам. Выходом из такой ситуации может послужить монтаж автоматических сортировок пиломатериала, где программа по заданным критериям рассортировываем пиломатериал.
- Стоит помнить, что при установке в середину тонкой и узкой доски идет колоссальное увеличение коэффициента выхода.
- Для увеличения прибыли при равных прочих условиях предприятию нужно стремиться производить распил леса так, чтобы больше доски можно было реализовывать и производить толстого и широкого, тонкий и узкий пиломатериал должен производиться как сопутствующий основной (широкой и толстой) доски.
- К предыдущему пункту можно добавить еще и то, что каждый пропил снижает отдачу от раскроя круглого леса. Поэтому для некоторых при равных условиях лучше пилить брус.
- Каждый деревообработчик знает, чем короче бревно круглого леса, тем эффективней его пилить.
- Тщательная разработка ТУ на сортировку досок.
- Тщательная сортировка круглого леса. Чем меньше градация сортированного леса, при этом расчет поставов производится на один сортированный диаметр, тем выше выход пиломатериалов. Более правильным будет градация не через 2 см как по ГОСТ, а диаметр подбирается под постав. Кстати вот интересная технология, где предлагают вообще пилить не сортированный лес, подробнее .
- Распил леса с использованием более тонкого пропила — для этого используют импортные высококачественные пилы и двухвальные многопильные станки.
- Использования современных компьютеризированных линий для распиловки леса и получение качественного пиломатериала.
- Уменьшение припусков на усушку за счет более точных геометрических размеров получаемых доскок.
Оптимизация раскроя леса по длине:
- Оптимизация раскроя предполагает распил кривого пиловочника на более короткий ассортимент, штабелирование в отдельный штабель на лесной бирже, и дальнейшая распиловка этого короткого ассортимента по специально разработанному поставу. Одним из эффективных способов распиловки бревен с кривизной является технология пиления в развал и получения необрезного пиломатериала. Данная технология пиления осуществима в рамных цехах и на ленточных пилорамах.
- При наличии каких либо деффектов (прорость, гниль, торцевые трещины), для получения большей прибыли, бревно отторцовывается (отрезок СD) и отпиливается положенная длина (за счет увеличения отрезка АВ).
- Гибкость технологии лесопиления и использование в лесопилении разной длины бревен. Это позволяет перерабатывать сломанные остатки от бревен длиной от одного метра.
- Применение качественного пиловочника максимально большого диаметра, чем больше диаметр пиловочника, тем ниже коэффициент выхода, ниже процент выхода низкокачественного пиломатериала с обзолом. Больший диаметр позволяет производить больший процент качественного пиломатериала первого и высшего сортов. Коэффициент может колебаться от 1,48 до 2.1 — все зависит от диаметра древесины, оптимального постава, качества круглого леса, качества сортировки и оборудования на котором перерабатываете пиломатериал.
- Рамные цеха 1,48-1,6, подробнее .
- Фрезерно брусующие линии 1,6 на крупном лесе, до 2,1 на лесе диаметром 12 см, подробнее .
О программах для раскроя круглого леса
Уважаемые читатели, хочу добавить что сегодня стоящих платных программ российского производства и отдельно продающихся на рынке для распиловки леса на пиломатериал блог деревообработчика не встречал.
Мы не говорим уже о бесплатных программах. Если кто то имеет другое мнение, пишите в комментариях, делитесь, возможно изменится и наш взгляд! Основной причиной этому является тот факт, что данное направление только начало развиваться. Мы надеемся что через пару лет появится хороший и стоящий продукт. Из отечественных программ стоит отметить
Хочется добавить что на современных лесопильных линиях таких фирм как «Linck», «SAB» имеются уже встроенные программы расчета поставов. Установленные на линии 3D рамки дают сигнал на оптимальную ориентацию бревна и бревно разворачивается специальными механизмами. В это время режущие пилы устанавливаются в размер который приходит на станок с компьютера.
Немаловажным является дальнейшая переработка древесины полученной от лесопиления. Поэтому сейчас так модно выражение «полная переработка древесины». Часто щепа, опилки и горбыль сжигаются в котельных для получения тепла на нужды производства. Н а некоторых европейских предприятиях от бревна не остается даже «рожек да ножек».
Мои услуги
Более подробно о том что у меня тут написано можно узнать в моей суперской книжечке «Организация лесопиления на современном предприятии». В ней дана информация которая в народе называется «КОМЕРЧЕСКАЯ ТАЙНА». Такую информацию вам не расскажут вам ни на одном симпозиуме, ни на одном форуме. Предприятия тоже не делятся ей. К примеру мы вызывали немецких специалистов за 2000 евро в сутки для того чтобы они нам дали только часть. Остальное наработано своим опытом и методом проб и ошибок.
До новых встреч, с вами был Андрей Ноак!
Экономическая эффективность лесопильного производства во многом зависит от степени использования сырья. Оборудование, применяемое на производстве, рациональный раскрой бревен по оптимальным поставам, грамотное планирование раскроя обуславливают эффективное использование ресурсов и, соответственно, высокое качество продукции.
Основные схемы раскроя пиловочного сырья
Способы и схемы раскроя бревен напрямую зависят от требований к качеству и размерам производимой продукции, характеристиками сырья и типом применяемого оборудования.
Основные способы распиловки бревен
а — вразвал; б — с брусовкой; б’ — с получением двух брусьев; б» — вразвал брусьев; в — секторный; в’ — распиловка сектора на радиальные доски; в» — на тангентальные доски; г — сегментный; г’ — развально-сегментный; г» — брусово-сегментный; d — круговой; 1 — необрезные доски; 2 — обрезные доски; 3 — рейка; 4- брусья; 5 — части бревен в виде секторов; 6 — части бревен в виде сегментов; 7 — односторонне- обрезные доски
Раскрой бревна вразвал заключается в его делении по параллельным плоскостям одним или несколькими режущими инструментами. Данная схема позволяет получить необрезные доски с разным расположением пластей относительно годичных слоев. Метод рационален при раскрое бревен до 18 см в диаметре и для пиловочников, имеющих искривление стволов (наиболее часто применяется в случаях раскроя березового сырья, имеющего в 70% случаев простую или сложную кривизну).
Необрезные доски, полученные после раскроя вразвал, перерабатываются в обрезные или передаются для раскроя на заготовки в необрезном виде.
В случае, если преобладающее количество готовой продукции должно иметь установленные размеры поперечного сечения, применяется метод раскроя с брусовкой . Данная схема также применяется для раскроя бревен крупных диаметров при производстве пиломатериалов общего назначения.
Распиловка с брусовкой осуществляется на многопильном оборудовании за два прохода. При этом, на первом этапе из круглого леса получают брусья толщиной, равной ширине необходимой доски. Затем эти брусья делятся на доски требуемых размеров в толщину.
Для раскроя крупномерных кряжей применяют сегментный и секторный методы. Стоит отметить, что данные схемы специфичны и используются в специальных видах производств для получения тангентальных и радиальных пиломатериалов.
Индивидуальный раскрой крупных бревен и бревен, имеющих внутреннюю гниль, осуществляют круговым способом .
Переработка круглого леса методом фрезерования
Формирование сечения пиловочного сырья фрезерованием производят с совмещением этого метода с пилением. При этом применяют три основных схемы раскроя:
- получение на первом узле двухкантного бруса;
- получение необрезных досок и двухкантного бруса на головном станке;
- получение профильного бруса с размерами, соответствующими размерам сечения обрезных пиломатериалов с выработкой досок на одном оборудовании.
Двухкантный брус — это полуфабрикат для дальнейшего производства обрезных пиломатериалов делением бруса на доски.
Основные методы раскроя бревен фрезерованием
а — получение двухкантного бруса на головном станке; б — получение двухкантного бруса и необрезных досок; в — получение профильного бруса; г — получение длинных обрезных пиломатериалов; д — получение обрезных пиломатериалов различной длины; е — получение обрезных пиломатериалов различной длины и ширины; 1 — зона пиломатериалов; 2 — обрезные пиломатериалы; 3 — фигурный брус; 4 — двухкантный брус; 5- необрезные пиломатериалы
Понятие постава на распиловку круглого леса
Постав – это набор пил, зажимных и межпильных прокладок, установленных в пильную рамку, для получения пиломатриалов с заданными параметрами толщины.
Другими словами, постав – это план-схема распиловки однородного по качеству и размерам пиловочного сырья (бревен) на продукцию заданных пераметров и качества.
При распиловке вразвал постав реализуется цифровым рядом, показывающим толщину выпиливаемых досок в миллиметрах:
19-19-32-32-19-19.
Данный ряд цифр означает, что из центральной части бревна выпиливаются две доски толщиной 32 мм, а из боковых частей – четыре доски толщиной 19 мм.
При развале с брусовкой, например, постав записывают двумя рядами из цифр, для распиловки бревна (первый проход) и бруса (второй проход):
19-19-150-19-19 (первый проход);
19-32-40-40-32-19 (второй проход).
Как и в предыдущем примере, данные цифры означают, что на головном станке первого ряда, на котором распиливается бревно, получают один брус толщиной 150 мм и, соответственно, четыре необрезные доски по 19 мм (по две с каждой стороны), а на станке второго ряда распиливают полученный брус на доски толщиной 40, 32 и 19 мм.
При распиловке бревна на однопильных станках постав определяет порядрк раскроя.
Составление поставов
Составление постава по сути означает определение оптимальных размеров и пропорций досок по толщине, обеспечивающее рациональное использование поперечного сечения диаметра бревна.
Основные правила составления постава :
- поставы должны быть симметричными;
- в одном поставе не должно быть досок, различных по толщине менее чем на 5 мм;
- составление постава начинайте с наиболее крупных по сечению пиломатериалов;
- размеры толщин досок должны уменьшаться от оси бревна к периферии;
- не предусматривайте на краю постава выпиловку более двух тонких (16, 19 мм) досок при раскрое сырья на лесопильных рамах;
- высоту бруса на первом проходе выбирайте по ширине ведущих в спецификации по размерам толщин досок;
- пласть бруса, пропиленная на втором проходе, распиливайте на доски равной толщины;
- при составлении поставов на пиломатериалы без задания по спецификации применяйте табличный или графический способы;
- при распиловке с использованием метода с брусовкой толщину бруса определяйте из соотношения (0,06-0,08) вершинного диаметра бревна – d;
- постав не должен превышать величину максимального охвата диаметра бревна;
- наименьшие толщины центральных досок определяйте по данной таблице :
Графический метод составления поставов
Составить рациональный постав в соответствии с ГОСТами можно и без указания конкретных размеров по сечению (без заданий в виде спецификаций) – с помощью специальных графиков.
Пример использования графика предельных толщин пиломатериалов по П.П. Аксенову
Для того чтобы определить предельные толщины на оси абсцисс откладывается расстояние от оси постава до внутренней части пласти постава искомой доски. Затем проводится вертикаль до пересечения с наклонной линией, которая соответствует данному диаметру, и полученная точка пересечения сносится на ось координат.
График оптимальных толщин пиломатериалов по Г.Г. Титкову
