Программы для оптимизации раскроя материалов

Данный каталог включает ссылки на несколько отчественных компьютерных программ для оптимизации раскроя материалов и на несколько публикаций по этой теме .

Метод оптимизации раскроя материалов основывается на работе "Расчет рационального раскроя промышленных материалов", 1951 г., написанной советскими учеными Л. В. Канторовичем и В. А. Залгаллером, в которой систематически изложены алгоритмы линейного программирования, а также, описано динамическое программирование для задачи о раскрое и комбинирование его с алгоритмами линейного программирования.

Программ оптимизации раскроя разработано в мире большое количество, как общего характера, так и сугубо специальных. Ниже даны ссылки на программы, доступные для загрузки с сайтов разработчиков. Там же имеются и их описания.

Раскрой
программа предназначена для автоматического составления оптимальных карт раскроя листовых и рулонных материалов,

например, ДСП, МЛФ (при изготовлении мебели), стекла или любых других листовых или рулонных материалов. Позволяет эффективно и быстро получать карты раскроя, имеющие большой процент выхода. Платная, имеется демоверсия
сайт разработчика http://picaro.ru
Aстра Раскрой
программа предназначена для оптимизации раскроя листовых материалов ( древесностружечных плит, металла, стекла и пластиков ) . Астра Раскрой обеспечивает быстрый ввод информации о заказах и материалах; автоматическое и ручное формирование карт раскроя; полный учет мерных остатков и их раскрой в последующих заказах; печать карт раскроя и спецификаций. Платная
сайт разработчика http://www.astrapro.ru Базис-Раскрой
программа автоматизированного создания карт раскроя листового материала, сочетающая в себе оптимальность расположения контуров деталей прямоугольной формы в заданных габаритах исходного материала с высокой скоростью расчета. Она является составной частью комплекса Базис - Конструктор - Мебельщик. Платная, имеется демоверсия
сайт разработчика http://www.bazissoft.ru Cutting
программы семейства CUTTING предназначены для оптимального раскроя материала на прямоугольные или линейные детали. Программы могут быть использованы в деревообрабатывающем производстве, производстве мебели, рубки металла, резки стекла и т.д. В основу программ положен уникальный, высокоскоростной алгоритм, позволяющий быстро произвести раскрой с минимальными отходами. Платная, имеется демоверсия
сайт разработчика http://www.cuttinghome.com
Cutting Line
программа предназначена для оптимального раскроя линейных заготовок на линейные отрезки различной длины и может быть использована в деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, металлообработке, швейном производстве и т.д. Платная, имеется демоверсия
сайт разработчика http://www.cuttinghome.com

PaneCut - программа оптимизации раскроя листовых и линейных материалов, позволяющая значительно уменьшить процент отхода используемых материалов. Платная, имеется демоверсия
сайт разработчика http://www.vsgroup.ua
NCL - п рограмма автоматического раскроя листового материала для деталей любой конфигурации. Разоаботчик Полевов А. В. Бесплатная
сайт программы http://freesoft.ru/ncl_v13
Optimum
программа оптимального раскроя материалов на прямоугольные детали. Условно-бесплатная
сайт разработчика http://wincad.ru

Базис-Мебельщик
комплекс взаимосвязанных программ, позволяющих эффективно организовать индивидуальное или серийное производство корпусной мебели на любых предприятиях: от мебельных гигантов до индивидуальных предпринимателей. Состав системы: Базис-Мебельщик (базовый), Базис-Раскрой , Базис-Смета, Базис-Интерьер.

Платная, имеется демоверсия
сайт разработчика http://www.bazissoft.ru
bCAD-Мебельщик
специализированный программный комплект, предназначенный для проектирования и подготовки производства корпусной мебели. Пакет включает в себя базовый модуль bCAD, дополненный специфическими инструментами. Приложение Раскрой, позволяет автоматически создавать карту раскроя деталей полученных моделей. При выборе материала приложение автоматически предлагает список деталей из выбранного материала, присутствующих в проекте. Задаются параметры используемых листов, направления первого пила, количество комплектов. Приложение позволяет учитывать остатки раскроя, сохранять их параметры и использовать в дальнейшем.
сайт разработчика http://bcad-ug.ru

В сети нетрудно найти и др. аналогичные программы в т.ч. бесплатные

Теория и практика автоматизированного раскроя материалов в производстве корпусной мебели. Бунаков П.Ю., Каскевич Н.В, Коломна: ГОСГИ, 2010. 170 с.

Оптимизация раскроя материалов в машиностроении: учебное пособие / С.И. Вдовин, О.Е. Джур. – Орел: ОГУ имени И. С. Тургенева, 2016. – 45 с.

В.А. Скатерной "Оптимизация раскроя материалов в легкой промышленности" изд. Швейная промышленность. Легпромбытиздат, 1989, - 144 с

Составил Абушенко Александр Викторович, окт. 2005, ссылки сверены янв. 2017 г. Исключительная простота - это особенная черта программы Astra S-Nesting. Это необычно для профессиональной программы, но мы специально приложили усилия, чтобы решение всех задач от формирования заказа до редактирования карт раскроя и назначения маршрута вырезки было интуитивно понятно. В результате это обеспечивает быстрое внедрение и успешную эксплуатацию.

Скачать

Подробно о программе Astra S-Nesting

Импорт из CAD/CAM

Импорт деталей выполняется из DXF-файлов. Для импортируемых деталей указываются свойства: наименование материала, толщина, количество и номер чертежа. Все свойства деталей можно изменить после импорта. Заказ может содержать детали разных толщин и материалов – программа автоматически сортирует детали на группы совместного раскроя.

Оптимизация раскроя

Быстрый автоматический раскрой обеспечивает высокий коэффициент использования материала. Если требуется, карты раскроя можно отредактировать вручную. Для этого программа предлагает удобные инструменты: перемещение деталей с заданным шагом, до упора и свободное перемещение мышью; поворот деталей на заданный и произвольный угол, запараллеливание кромок деталей; команды масштабирования; возможность отмены и повтора команд и др.

Расчет маршрута вырезки

Отличный алгоритм позволяет за считанные секунды рассчитать маршрут вырезки, обеспечивая оптимальную последовательность обработки. В зависимости от заданных параметров устанавливаются способы врезки в наружный и внутренний контура деталей, направление обхода, наличие мостиков или перемычек и пр. При ручном редактировании маршрута вырезки можно изменить все элементы маршрута и последовательность обработки контуров.

Печать отчетов по раскрою

Для заказа формируется комплект отчетов, включающий спецификации и эскизы карт раскроя. Шаблоны отчетов в Astra S-Nesting настраиваемые! Это значит, что вы можете менять их самостоятельно под принятые на вашем предприятии формы. Любой отчет можно экспортировать в Excel.

Интеграция с CAD/CAM

Один из ключевых принципов, который поддерживается в программе Astra S-Nesting – это интеграция с другими системами CAD/CAM. Данные, которые подготавливает и хранит ваша САПР можно сохранить как заказ для программы Astra S-Nesting и получить обратно результаты расчета. Программа обеспечивает запуск с командной строки, автоматический импорт данных, раскрой заказа, и экспорт результатов обратно для обработки во внешней системе.

ОПТИМИЗАЦИЯ РАСКРОЯ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА НА ПРЯМОУГОЛЬНИКИ РАЗЛИЧНЫХ РАЗМЕРОВ

Гиниатуллина Регина Айратовна

студент 1 курса магистратуры, кафедра прикладной математики и информатики КНИТУ им. А.Н. Туполева, РФ, г. Казань

E-mail: regina 1402@ yandex . ru

Галиев Шамиль Ибрагимович

научный руководитель, д-р техн. наук, профессорИТКиИ КНИТУ им. А.Н. Туполева, РФ, г. Казань

Гильотинный раскрой стальных и иных листов широко используется в машиностроении и других отраслях промышленности. Этот раскрой фактически является задачей упаковки квадратов различных размеров в заданный лист при использовании гильотинной процедуры. При этом важно уменьшить отходы листа. Интерес к задачам упаковки объясняется их большой практической значимостью. Как правило, такие задачи относятся к материалоемким производствам, где одним из основных факторов снижения себестоимости выпускаемой продукции является рациональное использование ресурсов. Данная задача имеет широкий спектр практических приложений в тех отраслях индустрии, где традиционно возникают задачи упаковки (раскроя) в машиностроении, деревообработке, лёгкой и строительной индустрии.

1. Обзор по задаче

В промышленности при изготовлении различных видов конечной продукций возникает задача оптимального раскроя листов заданных размеров на прямоугольные заготовки. Эта задача состоит в следующем: известны размеры квадратов, размер листа. Требуется разместить в лист заданные квадраты без перекрытия друг с другом так, чтобы можно было кроить лист гильотиной. Под гильотинным понимается раскрой, реализуемый последовательностью сквозных резов, параллельных кромкам материала. Кроме того, эти квадраты должны быть ортогонально упакованными без вращений, то есть у каждого выбранного элемента типа , сторона с высотой должна быть параллельна стороне листа с высотой H . Мы будем рассматривать проблему упаковки квадратов разного размера в прямоугольник. Решим эту проблему с помощью одного точного алгоритма. Он основан на итеративном выполнении рекурсивной процедурой алгоритма ветвей - и - границ (его мы так же рассмотрим) с различными входными параметрами, чтобы определить оптимальное значение решения.

2. Цель проекта

Цель данной работы состоит в исследовании и реализации алгоритма, способного находить решения упаковки квадратов в прямоугольник. Рассматриваемая задача имеет широкое применение в различных отраслях промышленности: машиностроении, деревообработке, лёгкой и строительной индустрии.

Необходимо осуществить возможность вывода на экран полученного результата в виде вписанных в прямоугольник квадратов различного размера и соответствующей дополнительной информации, необходимой пользователю. Например, такой как: времени работы алгоритма, различных сведений об ошибках и т. д.

3. Общие требования

1) Задание вручную размеров прямоугольника-листа (ширины и высоты), в который будут упаковываться квадраты;

2) Ручной ввод размеров квадратов (они могут быть как одинаковыми, так и различными);

3) Визуальный просмотр результатов выполнения алгоритма (с выводом соответствующей информации: время выполнения алгоритма, количества квадратов определенного размера вписавшихся в прямоугольник);

4) Сохранение в файл информацию об уже вписанных квадратах.

4. Актуальность проблемы

Основной целью проектируемой системы является соответствие основному алгоритму упаковки квадратов и удобство эксплуатации конечным пользователем, отказоустойчивость.

Задачи и функции проектируемой системы должны соответствовать поставленным требованиям.

Предложенный в данной работе алгоритм может быть использован для эффективного решения задачи упаковки квадратов в прямоугольную область заданных размеров. Данная задача имеет широкий спектр практических приложений в тех отраслях индустрии, где традиционно возникают задачи раскроя-упаковки. Рассмотренный алгоритм можно использовать в практических расчетах и включать его в автоматизированные системы проектирования и управления. Можно также сказать, что проблема является актуальной на данный момент, так как есть потребность в упаковке квадратов в прямоугольник и эта потребность никогда не закончится, а значит и проблема будет актуальной всегда.

Задачи раскроя-упаковки занимают важное место в современной комбинаторной оптимизации и привлекают внимание многих ученых, как в России, так и за рубежом.

Интерес к задачам раскроя-упаковки объясняется, в частности, их большой практической значимостью. Как правило, приложения задач раскроя-упаковки относятся к материалоемким производствам, где одним из основных факторов снижения себестоимости выпускаемой продукции является рациональное использование ресурсов.

5. Существующие системы раскроя.

Существуют много программных продуктов для раскроя листового материала, такие как ORION, АСТРА РАСКРОЙ, ТЕХТРАН . Рассмотрим один из них на примере ТЕХТРАНА.

Для предприятий, использующих машины термической резки, внедрение современных информационных технологий - задача из числа самых актуальных. Понятно, что сокращение сроков подготовки программ раскроя, оптимальное размещение деталей на листе, меньший расход материала решающим образом повлияют на себестоимость и качество продукции.

Новый программный продукт Техтран/Раскрой дополняет линейку программ семейства Техтран и предназначен для проектирования программ раскроя листового материала. Возможности CAM-системы объединены здесь с функциями организации производственного процесса. Подход к решению, использованный в программе, суммирует опыт работы ряда предприятий, эксплуатирующих машины термической резки. Задача в том, чтобы по заданию на раскрой, которое состоит из номенклатуры отобранных деталей и их количества по каждому наименованию, оперативно, учитывая складские запасы, оптимальным образом разложить детали на листах и получить управляющие программы резки этих деталей. Листы делового отхода, остающиеся после работы, должны быть учтены в базе данных системы для дальнейшего использования.

6. Формализация задачи и разработка математической модели

Приведем математическую модель задачи, следуя работе .

Алгоритм ветвей - и - границ основан на модели целочисленного линейного программирования (ЦЛП). Ради простоты в этой формулировке мы полагаем, что каждый элемент отличен, то есть для каждого типа j прямоугольников , мы определяем идентичных элементов, имеющих ширину , высоту и выгоду . Пусть (1) будет общим количеством элементов. Для каждого элемента k вводим бинарную переменную принимающую значение 1 тогда и только тогда, когда элемент k включен в оптимальное решение. Модель ЦЛП для общей двумерной задачи рюкзака выглядит следующим образом:

где: - размеры вписанного квадрата,

Размеры самого прямоугольника,

U - любая верхняя граница величины оптимального решения и C обозначает множество всех подмножеств элементов, которые не могут быть упакованы в лист гильотинным способом. Для величины порога U мы используем , то есть, величину оптимального решения для двумерной задачи рюкзака, соответствующей упрощению, согласно которому ограничения гильотинности опущены. Отметим, что ограничения (3) и (4) избыточны, но добавлены к формулировке, чтобы усилить его. Наш алгоритм решает упрощенную задачу, в которой ограничения (5) устранены и проверено будет ли текущее решение допустимо или нет с помощью решения следующей задачи разделения: будут ли все элементы из вписываться в лист при гильотинном подходе? В случае, если ответ положителен, то оптимальное решение общей двумерной задачи рюкзака найдено. Иначе, находится новое нарушенное ограничение, и процесс повторяется.

Этот подход подобен методу, предложенному Капрара и Монаси для точного решения двумерной задачи рюкзака и согласно Пизингеру и Сигарду для того, чтобы решить саму общую двумерную задачу рюкзака. Более точно, модель (2)-(6) решена специализированным методом ветвей и границ, в котором элементы упорядочены. Верхние границы получаются из ЛП релаксации задачи (2)-(3) с использованием верхней границы Мартелло и Тота . Обратный проход происходит всякий раз, когда верхняя граница не превышает текущее решение, или когда некоторые ограничения (3)-(5) нарушены.

В задаче 2-6 не учтено, что раскрой гильотинный. С учетом всех условий рассматриваем рекурсивный метод решения.

7. Метод решения

В этом пункте мы рассмотрим рекурсивную процедуру для перечисления гильотинных двумерных упаковок. В процедуре, называемой рекурсивной, мы обозначим каждое допустимое расположение подмножества элементов на листе как допустимую упаковку. Каждая допустимая упаковка может быть представлена как неотрицательный целочисленный вектор , где каждая координата представляет число элементов типа в упаковке. Обозначим как прибыль упаковки . Мы говорим, что допустимая упаковка максимальна, если никакие дальнейшие элементы не могут быть упакованы в лист, то есть, упаковка оказывается, неосуществимой для всех типов элементов, таким образом, что . Для двух допустимых упаковок и мы определяем новую упаковку следующим образом: , .

Рекурсивная процедура неявно перечисляет все допустимые упаковки, рекурсивно деля лист на две части посредством (горизонтального либо вертикального) гильотинного реза. Процедура получает во входе параметр , который является нижней границей прибыли любой допустимой (гильотинной) упаковки.

Как замечено Кристодесом и Уитлогом , для любой задачи двумерной упаковки существует оптимальное решение, соответствующее нормальному образцу, то есть, решение, в котором для любого упакованного элемента его левая сторона прилегает либо к правой стороне другого элемента или правой стороне листа. Это означает, что мы можем рассмотреть только вертикальные разрезы, по координатам , которые могут быть получены как комбинация ширин элементов, то есть, которые принадлежат множеству:

Похожим способом мы рассматриваем только горизонтальные разрезы, по координатам , принадлежащих следующему множеству:

Мы предполагаем, что элементы обоих множеств и отсортированы по возрастанию значений и полагаем и .

Даны и и пороговая величина решения , пусть будет множеством всех выполнимых (допустимых) упаковок данных элементов в лист размера , который может произвести (вместе с остаточными элементами и листом) прибыль, больше, или равное . Для двух данных выполнимых упаковок и мы формально обозначаем через попарную сумму упаковок в множества и :

Интуитивно, является множеством упаковок, которые могут быть получены, комбинацией любой упаковки с любой упаковкой , независимо от размеров множеств и . Ясно, что как только множество определено мы можем найти множества с условием, что все (соответственно ), элементы принадлежат упорядоченному множеству (соответственно ). Похожим способом знание множества позволяет нам определять множества . Действительно, достаточно отметить, что каждая упаковка , которая может произвести прибыль, по крайней мере равную , в прямоугольнике , может быть получена как сумма двух допустимых упаковок определенных для прямоугольника меньших размеров. Формально: , где либо и для некоторого , либо и для некоторого . Таким образом, зная и для каждого и , мы можем легко получить (сгенерировать) рекурсивным способом .

Основной алгоритм может быть улучшен следующим образом. Для каждой упаковки на листе ширины и высоты , верхняя граница, скажем , максимальной прибыли, может быть получена, когда остаточная площадь вычислена. С этой целью рассмотрим примеры рюкзаков с вместимостью , типов элементов, возможных в копий, каждый с прибылью и весом . Оптимальное решение из этого случая или любая верхняя граница этой величины дает верхнюю границу для максимальной прибыли, которая может быть получена, упаковывая остающиеся элементы в остаточную часть листа. Ясно, что все элементы , такие, что могут быть удалены из множества , так как они не могут привести к выполнимому решению, имеющему прибыль больше, чем . В нашей реализации мы вычисляем величину верхней границы на оптимальном решении (одномерного) случая задачи рюкзака (см. ). Величины верхних границ и полученные Хайфи и эти же величины, предложенные Янг-Гуном и Кангом для двумерной (ортогональной) задачи рюкзака без ограничений, мы используем минимум этих величин как верхнюю границу.

Кроме того, отметим, что ширина и высота листа могут быть уменьшены до и , соответственно, что приводит к меньшей мощности рюкзака, при решении релаксации задачи рюкзака, следовательно, к более точным верхним границам. Наконец, отметим, что только максимальная допустимая упаковка должна быть сохранена для каждого набора , и что любой не максимальный элемент может быть игнорирован. Это сокращает количество элементы в , следовательно, требования к памяти и времени вычисления алгоритма.

8. Входные и выходные данные системы

Входные данные:

1. Ширина прямоугольника-листа;

2. Высота прямоугольника-листа;

3. Размеры квадратов;

Выходные данные:

5. Прямоугольники, расположенные на экране монитора;

6. Текстовый файл с информацией о вписанных прямоугольниках;

7. Дополнительная информация о вписывании прямоугольников в виде различных сообщений на экране.

8.5. Разработка интерфейса пользователя

Интерфейс пользователя целесообразно делать в графическом виде, так как это максимально удобно для использования.

Форма ввода и вывода данных

Рисунок 1. Интерфейс пользователя

Вводим сначала ширину прямоугольника, нажимаем enter, высоту - enter, и вводим размеры квадратов, например 23 - enter, 45 - enter и т. д., нажимаем 0, для прекращения ввода квадратов и в том месте, где сохранен проект, появляется файл result.png, где можно увидеть упаковку квадратов.

В этом же окне выводится информация о количестве квадратов определенных размеров. Нажимаем 0 и видим информацию о времени заполнения прямоугольной область квадратами.

После всех проделанных действий получаем:

Рисунок 2. Полученный результат программы

и саму упаковку:

Рисунок 3. Упаковка квадратов в прямоугольник

Таблица 1.

Численные результаты программы

	Размер прямоугольника	Предполагаемое кол-во квадратов	Общее кол-во квадратов

Вывод: чем больше введенных квадратов, тем больше время выполнения алгоритма.

9. Заключение

В соответствии с целью исследования были поставлены и выполнены следующие задачи:

1. Формулировка рассматриваемых задач раскроя-упаковки в терминах математического программирования и качественная оценка методов их решения;

2. Разработан и исследован алгоритм решения задачи упаковки квадратов различных размеров в прямоугольник;

3. Проведен анализ эффективности разработанного метода на основе результатов численных экспериментов.

Список литературы:

1.Техтран/Раскрой листового материала [Электронный ресурс] - Режим доступа. - URL: http://9132222.ru/catalog/soft/techtran/textran.html (дата обращения 12.06.2014).

2.Caprara A, Monaci M. On the two-dimensional knapsack problem. Operations Research Letters 2004;32:5–14.

3.Christofides N, Whitlock C. An algorithm for two-dimensional cutting problems. Operations Research 1977;25:30–44.

4.Hifi M. An improvement of Viswanathan and Bagchi’s exact algorithm for constrained two-dimensional cutting stock. Computers and Operations Research 1997;24:727–36.

5.Martello S, Toth P. Knapsack problems: algorithms and computer implementations. Chichester: John Wiley & Sons; 1990.

6.Pisinger D, Sigurd M. Using decomposition techniques and constraint programming for solving the two-dimensional bin-packing problem. INFORMS Journal on Computing 2007;19:36–51

7.Young-Gun G, Kang MK. A new upper bound for unconstrained two-dimen-sional cutting and packing. Journal of the Operational Research Society 2002;53:587–91.

Оптимальный раскрой заготовок является довольно сложной производственной задачей. Здесь на помощь приходят специализированные программные решения. В комплексе T-FLEX PLM эту задачу решает программа T-FLEX Раскрой, позволяющая на основе конструкторских данных получать схемы раскроя деталей на заготовках. Как и многие компоненты комплекса, Т-FLEX Раскрой ориентирован на решение узкоспециализированной задачи, а именно: оптимизации раскроя (рис. 1). Другие сопутствующие задачи - подготовка геометрии деталей и заготовок, оформление документации на основе схем раскроя, подготовка управляющих программ (УП) для станков с ЧПУ - решаются в соответствующих программах комплекса T-FLEX PLM.

Рис. 1

Применение специализированных программных продуктов, интегрированных между собой, выгодно для клиентов и партнеров компании «Топ Системы» , поскольку позволяет им на определенном этапе развития бизнеса использовать именно те инструменты T-FLEX, которые подходят для этого наилучшим образом. В то же время при масштабировании бизнеса или переходе на следующие этапы автоматизации это дает возможность «безболезненно» включать в имеющуюся инфраструктуру новые компоненты T-FLEX PLM без приостановки работ и дополнительных затрат на интеграцию программ. Именно поэтому T-FLEX Раскрой развивается как простое эффективное решение без дублирующей функциональности других компонентов T-FLEX PLM.

Принципы использования программы для раскроя

T-FLEX Раскрой тесно связан со средой проектирования T-FLEX CAD, которая берет на себя все непрофильные для программы раскроя функции: построение геометрии и оформление документации, взаимодействие с внешними CAD-системами и другими компонентами комплекса T-FLEX PLM (рис. 2).

Рис. 2

В общем случае взаимодействие двух программ выглядит следующим образом:

T-FLEX CAD:

1. Сложная геометрия контуров деталей и заготовок создается или импортируется из других программ при помощи T-FLEX CAD (прямоугольные детали и заготовки можно задать непосредственно в T-FLEX Раскрое).

2. Из T-FLEX CAD запускается программа для раскроя.

T-FLEX Раскрой:

3. Создается проект одного из следующих типов: фигурный (для деталей и заготовок произвольной формы), гильотинный (для раскроя заготовок прямоугольной формы сквозными резами), линейный (для заготовок в хлыстах).

4. Задаются параметры проекта раскроя и добавляется недостающая информация о деталях и заготовках: наименования, обозначения, количество, возможность поворота или переворота деталей и т.д.

5. Производится расчет и анализируются результаты. Создаются отчеты. Схема раскроя передается обратно в T-FLEX CAD.

T-FLEX CAD:

6. Оформляется необходимая документация (карты раскроя, спецификации, экспликации).

7. Производится формирование УП в модуле T-FLEX ЧПУ (модуль также интегрирован в среду T-FLEX CAD).

8. При необходимости, результаты раскроя экспортируются во внешние программы.

9. Основные возможности программы T-FLEX Раскрой были рассмотрены в работе , поэтому далее более подробно остановимся на самых интересных возможностях программы и ее взаимодействии с другими продуктами линейки T-FLEX.

Формирование данных для проекта раскроя

Существует множество способов добавить данные в проект раскроя:

1. Ручное добавление деталей или заготовок непосредственно в интерфейсе T-FLEX Раскроя.

2. При помощи команд импорта деталей и заготовок (рис. 3).

Рис. 3

• импортировать контуры из документа T-FLEX CAD. Это удобно, когда есть чертежи деталей и на их основе созданы штриховки (контуры для раскроя), помещенные на специальный слой. В проект раскроя попадают все штриховки, принадлежащие заданному слою;
• импортировать детали из других проектов раскроя. Это удобно, когда есть возможность заимствовать полностью или частично имеющиеся данные.

3. Ручное добавление контуров деталей или заготовок из документа T-FLEX CAD (рис. 4).

4. Копирование через буфер обмена данных о деталях из внешних таблиц, например из документов Microsoft Excel.

5. Формирование данных для проекта раскроя на основе структуры изделия. Данный вариант применяется для автоматического формирования проекта раскроя для группы серийных изделий. Проиллюстрируем способ 5. Например, имеется параметрическая модель шкафа для трех типоразмеров (рис. 5).

Рис. 4

Рис. 5

Изделия серийные, поэтому регулярно появляются заказы на изготовление определенного количества изделий разных типоразмеров. И каждый раз стоит задача сформировать проект раскроя для конкретного заказа. В этом случае рекомендуется следующий подход. Для параметрической модели шкафа формируется специальная структура изделия, где указываются необходимые для раскроя данные: тип раскроя, наименования, обозначения, количество деталей в изделии и т.д. (рис. 6).

Рис. 6

Структура изделия создается один раз для параметрической модели, а затем обновляется при пересчете для разных составов изделия. То есть структура изделия для своей модели всегда актуальна.

Чтобы сымитировать состав заказа (выбрать позиции и задать их количество), достаточно в T-FLEX CAD создать из прототипа новый документ и добавить в него модели изделий с нужными параметрами, задав через переменные количество экземпляров каждой позиции заказа. Автоматически сформируется структура для всего заказа. После этого в T-FLEX Раскрое достаточно создать проект на основе структуры изделия и запустить расчет (рис. 7).

Рис. 7

Ассоциативность между исходной геометрией и контурами деталей в T-FLEX Раскрое

При добавлении контуров деталей из T-FLEX CAD в программу раскроя запоминается путь к исходному документу. Если в T-FLEX CAD контуры деталей изменились, то T-FLEX Раскрой отмечает записи с неактуальными контурами (рис. 8). Выделив нужное количество деталей, можно обновить их. Обновление контуров опциональное. Это дает возможность открыть старые («неактуальные») версии проектов раскроя и изготовить запчасти для устаревших изделий.

Рис. 8

Также нередко бывает, что в T-FLEX CAD создается другая версия документа с контурами деталей и требуется переназначить путь к новому документу. В этом случае также выбираются все или несколько деталей и в параметрах изменяется путь.

Управление деловыми отходами

Деловые отходы (ДО) - это крупные остатки заготовок, которые впоследствии можно использовать для раскроя более мелких деталей. T-FLEX Раскрой позволяет установить для проекта приемлемый размер ДО, и на схеме раскроя будут отображаться (и учитываться в отчетах) остатки, размер которых превышает установленный предел. Такие остатки можно отобразить на схеме раскроя, а при необходимости нужным образом разделить отрезками на части, разрезая перемычки между деталями (рис. 9).

Рис. 9

Для фигурного раскроя размеры ДО по площади могут быть большими, но совершенно не пригодными для последующего использования. В этом случае такие остатки можно удалить вручную (рис. 10).

Рис. 10

Список деловых отходов формируется динамически, например, если пользователь изменил в параметрах проекта минимальный размер ДО или удалил остатки со схемы раскроя. Эта информация, наряду с другими результатами по деталям и заготовкам, отражается в отчетах (рис. 11). Отчеты можно выгружать во внешние файлы.

Рис. 11

Формирование управляющих программ

Как было показано на рис. 1, схемы раскроя являются лишь промежуточным результатом. На основе схем раскроя создаются управляющие программы в модуле T-FLEX ЧПУ. Пример имитации обработки деталей на заготовке показан на рис. 12.

Рис. 12

Использование T-FLEX Раскрой в едином информационном пространстве

Говоря о комплексном подходе к автоматизации КТПП, следует упомянуть, что T-FLEX Раскрой интегрирован с системой электронного документооборота T-FLEX DOCs, что позволяет наладить коллективную работу над проектами (рис. 13). Благодаря мощной платформе и гибкости инстру-ментария построено решение, позволяющее из среды T-FLEX DOCs запускать T-FLEX Раскрой, производить расчет и регистрировать в системе результаты: файлы проектов раскроя, КИМ, схемы раскроя, деловые отходы. Полученные данные используются для реализации заказов.

Рис. 13

В заключение отметим, что Т-FLEX Раскрой постоянно развивается: появляется новая функциональность и совершенствуется имеющаяся. Относительно молодая программа приобрела черты солидного взрослого решения, нацеленного на серьезные задачи.

Сергей Бабичев,
системный аналитик
ЗАО «Топ Системы», менеджер по продукту T-FLEX Раскрой

Оптимальный раскрой заготовок является довольно сложной производственной задачей. Здесь на помощь приходят специализированные программные решения. В комплексе T­FLEX PLM эту задачу решает программа T­FLEX Раскрой, позволяющая на основе конструкторских данных получать схемы раскроя деталей на заготовках. Как и многие компоненты комплекса, Т­FLEX Раскрой ориентирован на решение узкоспециализированной задачи, а именно: оптимизации раскроя (рис. 1). Другие сопутствующие задачи - подготовка геометрии деталей и заготовок, оформление документации на основе схем раскроя, подготовка управляющих программ (УП) для станков с ЧПУ - решаются в соответствующих программах комплекса T­FLEX PLM.

Применение специализированных программных продуктов, интегрированных между собой, выгодно для клиентов и партнеров компании «Топ Системы» , поскольку позволяет им на определенном этапе развития бизнеса использовать именно те инструменты T­FLEX, которые подходят для этого наилучшим образом. В то же время при масштабировании бизнеса или переходе на следующие этапы автоматизации это дает возможность «безболезненно» включать в имеющуюся инфраструктуру новые компоненты T­FLEX PLM без приостановки работ и дополнительных затрат на интеграцию программ. Именно поэтому T­FLEX Раскрой развивается как простое эффективное решение без дублирующей функциональности других компонентов T­FLEX PLM.

Принципы использования программы для раскроя

T­FLEX Раскрой тесно связан со средой проектирования T­FLEX CAD, которая берет на себя все непрофильные для программы раскроя функции: построение геометрии и оформление документации, взаимодействие с внешними CAD­системами и другими компонентами комплекса T­FLEX PLM (рис. 2).

В общем случае взаимодействие двух программ выглядит следующим образом:

T­FLEX CAD:

1. Сложная геометрия контуров деталей и заготовок создается или импортируется из других программ при помощи T­FLEX CAD (прямоугольные детали и заготовки можно задать непосредственно в T­FLEX Раскрое).
2. Из T­FLEX CAD запускается программа для раскроя.
   T­FLEX Раскрой:
3. Создается проект одного из следующих типов: фигурный (для деталей и заготовок произвольной формы), гильотинный (для раскроя заготовок прямоугольной формы сквозными резами), линейный (для заготовок в хлыстах).
4. Задаются параметры проекта раскроя и добавляется недостающая информация о деталях и заготовках: наименования, обозначения, количество, возможность поворота или переворота деталей и т.д.
5. Производится расчет и анализируются результаты. Создаются отчеты. Схема раскроя передается обратно в T­FLEX CAD.
   T­FLEX CAD:
6. Оформляется необходимая документация (карты раскроя, спецификации, экспликации).
7. Производится формирование УП в модуле T­FLEX ЧПУ (модуль также интегрирован в среду T­FLEX CAD).
8. При необходимости, результаты раскроя экспортируются во внешние программы.
9. Основные возможности программы T­FLEX Раскрой были рассмотрены в работе , поэтому далее более подробно остановимся на самых интересных возможностях программы и ее взаимодействии с другими продуктами линейки T­FLEX.

Формирование данных для проекта раскроя

Существует множество способов добавить данные в проект раскроя:

1. Ручное добавление деталей или заготовок непосредственно в интерфейсе T­FLEX Раскроя.
2. При помощи команд импорта деталей и заготовок (рис. 3).
   При этом возможны два варианта использования:
   • импортировать контуры из документа T­FLEX CAD. Это удобно, когда есть чертежи деталей и на их основе созданы штриховки (контуры для раскроя), помещенные на специальный слой. В проект раскроя попадают все штриховки, принадлежащие заданному слою;
   • импортировать детали из других проектов раскроя. Это удобно, когда есть возможность заимствовать полностью или частично имеющиеся данные.
3. Ручное добавление контуров деталей или заготовок из документа T­FLEX CAD (рис. 4).
4. Копирование через буфер обмена данных о деталях из внешних таблиц, например из документов Microsoft Excel.
5. Формирование данных для проекта раскроя на основе структуры изделия. Данный вариант применяется для автоматического формирования проекта раскроя для группы серийных изделий. Проиллюстрируем способ 5. Например, имеется параметрическая модель шкафа для трех типоразмеров (рис. 5).

Изделия серийные, поэтому регулярно появляются заказы на изготовление определенного количества изделий разных типоразмеров. И каждый раз стоит задача сформировать проект раскроя для конкретного заказа. В этом случае рекомендуется следующий подход. Для параметрической модели шкафа формируется специальная структура изделия, где указываются необходимые для раскроя данные: тип раскроя, наименования, обозначения, количество деталей в изделии и т.д. (рис. 6).

Структура изделия создается один раз для параметрической модели, а затем обновляется при пересчете для разных составов изделия. То есть структура изделия для своей модели всегда актуальна.

Чтобы сымитировать состав заказа (выбрать позиции и задать их количество), достаточно в T­FLEX CAD создать из прототипа новый документ и добавить в него модели изделий с нужными параметрами, задав через переменные количество экземпляров каждой позиции заказа. Автоматически сформируется структура для всего заказа. После этого в T­FLEX Раскрое достаточно создать проект на основе структуры изделия и запустить расчет (рис. 7).

Ассоциативность между исходной геометрией и контурами деталей в T­FLEX Раскрое

При добавлении контуров деталей из T­FLEX CAD в программу раскроя запоминается путь к исходному документу. Если в T­FLEX CAD контуры деталей изменились, то T­FLEX Раскрой отмечает записи с неактуальными контурами (рис. 8). Выделив нужное количество деталей, можно обновить их. Обновление контуров опциональное. Это дает возможность открыть старые («неактуальные») версии проектов раскроя и изготовить запчасти для устаревших изделий.

Также нередко бывает, что в T­FLEX CAD создается другая версия документа с контурами деталей и требуется переназначить путь к новому документу. В этом случае также выбираются все или несколько деталей и в параметрах изменяется путь.

Управление деловыми отходами

Деловые отходы (ДО) - это крупные остатки заготовок, которые впоследствии можно использовать для раскроя более мелких деталей. T­FLEX Раскрой позволяет установить для проекта приемлемый размер ДО, и на схеме раскроя будут отображаться (и учитываться в отчетах) остатки, размер которых превышает установленный предел. Такие остатки можно отобразить на схеме раскроя, а при необходимости нужным образом разделить отрезками на части, разрезая перемычки между деталями (рис. 9).

Для фигурного раскроя размеры ДО по площади могут быть большими, но совершенно не пригодными для последующего использования. В этом случае такие остатки можно удалить вручную (рис. 10).

Список деловых отходов формируется динамически, например, если пользователь изменил в параметрах проекта минимальный размер ДО или удалил остатки со схемы раскроя. Эта информация, наряду с другими результатами по деталям и заготовкам, отражается в отчетах (рис. 11). Отчеты можно выгружать во внешние файлы.

Формирование управляющих программ

Как было показано на рис. 1, схемы раскроя являются лишь промежуточным результатом. На основе схем раскроя создаются управляющие программы в модуле T­FLEX ЧПУ. Пример имитации обработки деталей на заготовке показан на рис. 12.

Использование T­FLEX Раскрой в едином информационном пространстве

Говоря о комплексном подходе к автоматизации КТПП, следует упомянуть, что T­FLEX Раскрой интегрирован с системой электронного документооборота T­FLEX DOCs, что позволяет наладить коллективную работу над проектами (рис. 13). Благодаря мощной платформе и гибкости инструментария построено решение, позволяющее из среды T­FLEX DOCs запускать T­FLEX Раскрой, производить расчет и регистрировать в системе результаты: файлы проектов раскроя, КИМ, схемы раскроя, деловые отходы. Полученные данные используются для реализации заказов.

В заключение отметим, что Т­FLEX Раскрой постоянно развивается: появляется новая функциональность и совершенствуется имеющаяся. Относительно молодая программа приобрела черты солидного взрослого решения, нацеленного на серьезные задачи.

Список литературы:

1. Мальчук А.В. Практический опыт использования продуктов T­FLEX PLM на предприятиях малого и среднего бизнеса // САПР и графика. 2017. № 8.
2. Бабичев С.В. T­FLEX Раскрой 15: новый продукт - большие перспективы // САПР и графика. 2016. № 6.