Методы оптимизации эффективности раскладки деталей

Раскладка деталей на металлическом листе (нестинг) — сложный процесс. В данной статье рассматриваются методы и советы для оптимизации раскладки и возможности современного программного обеспечения для раскладки деталей, упрощающие оптимизацию.

Просто решить задачу и разложить детали на листы так, чтобы использовать материал более эффективно — уже непростая задача. Если учитывать еще и требования производства: изготовить нужные детали в определенное время и отслеживать прохождение материалов в цеху, эта задача становится еще сложнее.

Следует принимать во внимание множество факторов, список которых постоянно растет, когда производства пытаются укротить хаос, возникающий с новыми клиентами, новыми заказами, малыми партиями, сокращениями сроков поставки, большим количеством типов материалов и толщин и многого другого.

В некоторых CAD/CAM-приложениях, предназначенных для обработки листового металла, движок нестинга способен выполнять больше, чем просто традиционную динамическую раскладку группы деталей. Он позволяет пользователю редактировать раскладки между циклами производства до выполнения следующей раскладки группы. Вместо этого программа дает возможность автоматически генерировать и загружать следующую раскладку на станок (например, установку лазерной резки или координатно-пробивной пресс) непосредственно перед завершением производства текущей раскладки.

Для укрощения подобного хаоса, производители все чаще приобретают современные приложения для раскладки деталей на металлическом листе, помогающие производить нужное количество деталей и при этом оптимизировать использование станков и обеспечить эффективное прохождение материалов на производстве. Также приложения для раскладки призваны решать и другие задачи: обеспечить минимальное количество смен инструмента, избегать столкновений во время обработки, управлять расположением креплений листа. 

Так как это становится все важнее, большинство производителей сходится во мнении о том, что раскладкой вручную больше не обойтись. Один из вариантов — приобрести простое приложение для статичного нестинга и использовать уже существующие раскладки для производства повторных заказов. Но что будет, если появится новый заказ на срочные детали, для которого необходимо прервать запланированный поток изделий? Управление производством в такой ситуации требует динамического подхода к раскладке деталей на листе.

Еще во внимание следует принимать возможность динамического нестинга создавать группы деталей, взятых из разных заказов. Такой подход позволяет производителю получать материал почти бесплатно с точки зрения эффективности использования. Также в случае статичной раскладки требуется пользоваться листами разного размера, чтобы использовать их оптимально, или обрезать лист, что повышает расходы на материал. Динамическая раскладка, обьединяющая детали из разных заказов, дает возможность использовать 1-2 стандартных размера листа для всех случаев.

Обработка срочных заказов

Динамический нестинг групп деталей важен для производителей, которые с ним смогут просто и эффективно изменять раскладки на ходу, во время работы смены. Один из методов — автоматический групповой нестинг, позволяющий создавать оптимальные раскладки в процессе работы, учитывая текущую ситуацию в цеху и приоритеты заказов, в том числе и срочные.

При традиционном подходе к раскладке деталей на листе, если план производства в определенную смену меняется и теперь включает в себя срочные детали, ранее не включенные в группу раскладки, некоторые из запланированных групп отзываются, чтобы включить в них срочные. Эти раскладки делаются заново с учетом новых требований. Именно в этом случае и подходит динамическая раскладка, и в особенности раскладка "точно в срок" (just in time).

Раскладка "точно в срок" отличается от традиционной динамической раскладки группы деталей на металлическом листе тем, что она позволяет вносить изменения в раскладку между циклами производства, еще до создания группы раскладки. Вместо этого программное обеспечение позволяет автоматически создавать и загружать на станок (установку лазерной резки, координатно-пробивной пресс и т. д.) следующую раскладку незадолго до того, как завершится производство текущей. С каждым циклом производства производитель адаптируется к постоянно меняющейся ситуации в цеху.

В данном случае раскладка не создается до того, пока станок не будет готов ее изготовить. Программное обеспечение для раскладки учитывает активные заказы и все их последние изменения, использует данные из системы ERP и создает следующую группу изделий для раскладки. Допустим, в цеху используется раскладка группами и работают три установки лазерной резки. Если один из станков ломается, несколько раскладок будут отложены. В некоторых могут оказаться и срочные детали. В случае раскладки "точно в срок", самые важные детали будут автоматически перенесены и запущены на двух оставшихся станках, не создавая задержки.

Программное обеспечение для раскладки с функцией предотвращения столкновений создает группы раскладки и порядок резки так, чтобы избежать задирания деталей и прогиба листа. Чтобы избежать столкновений, можно так упорядочить траекторию резки, чтобы сократить количество подъемов головы лазера и проходов над уже вырезанными деталями. Это также помогает избежать медленного движения по оси Z, из-за которого продлевается время обработки.

Используя программные решения с такими возможностями, цех может создать сложную раскладку менее, чем за 5 минут. Это сложная задача для программы, которой надо принимать во внимание график, требования станка и эффективность использования материала. Очевидно, что раскладка "точно в срок" достигает большей эффективности использования материала, чем обычная раскладка группы деталей. При раскладке группы деталей последний лист не будет полностью занят деталями, что ведет к образованию остатков, идущих в лом. Раскладка "точно в срок" помогает избежать этого.

Слаженность заказов

Еще один важный момент в управлении производственным хаосом это слаженность заказов: возможность запланировать производство так, чтобы обеспечить оптимальное выполнение дальнейших стадий процесса, например, сварку или предварительную сборку, для которой все необходимые детали должны поставляться одновременно (или почти одновременно) на место сборки.

Раскладка должна учитывать, что детали из одного заказа должны оставаться вместе, не смотря на то, производятся ли они на одном или разных станках в цеху. Такая практика называется "умным управлением заказами". В этом случае программное обеспечение для раскладки знает, какие детали принадлежат к определенному заказу, а также какой у каждого заказа приоритет.

Далее раскладка "точно в срок" располагает все детали одной сборки вместе так, что они проходят в цеху как единое целое. Умная раскладка позволяет избежать неполной загрузки последнего листа и сократить количество обрезков.

Раскладка "точно в срок" обычно повышает эффективность использования материала на 10% или более, по сравнению с раскладкой группы деталей. Ускорение прохождения материала в цеху тоже немаловажно. Часто от проектирования до постановки детали на станок проходит 5-10 минут. Активное время станков тоже увеличится: обычно работающие 60-70% смены лазерные установки смогут работать 90%, тогда как координатно-пробивные прессы, работающие 30-40% смогут работать 70-80% от рабочего времени.

Технологичность раскладок

Еще одно требование, предъявляемое к программному обеспечению для раскладки на листе — может ли имеющееся в цеху оборудование изготовить разложенные на листе детали так, как это запрограммировано? Нестинг должен учитывать параметры оборудования — расстояния, репозицию, количество станций инструмента, допуски луча. Это не только влияет на эффективность производства, но и на качество готовых изделий, одновременно помогая избежать повреждений оборудования и травм операторов.

Программное обеспечение может контролировать, чтобы траектории сохраняли между ними достаточно материала для удержания листа во время всего производственного цикла за счет проектирования микросоединений между деталями в раскладке. Такой подход охраняет оборудование и оператора, так как "скелет" листа не развалится до того, как лист будет снят со станка.

Есть возможность и непосредственно убирать захваты — раскладывая детали и программируя станок так, что отверстия будут пробиваться там, куда переместятся захваты, затем убирать их на ранее прорезанное или пробитое место, и пробивать отверстия там, где захваты уже были. Существует и встроенная функция предотвращения столкновений (особенно полезная для резки лазером, плазмой и гидроабразивной резки), которая помогает выполнять раскладку и задавать последовательность резки так, чтобы избежать задирания деталей и прогиба листа.

Чтобы избежать столкновений, можно так упорядочить траекторию резки, чтобы сократить количество подъемов головы лазера и проходов над уже вырезанными деталями. Это также помогает избежать медленного движения по оси Z, из-за которого продлевается время обработки. В большинстве приложений это траектории, которые начинаются с деталей, расположенных внутри, и продвигаются в сторону краев листа.

Безопасность

Современное программное обеспечение для раскладки изделий на металлическом листе помогает защитить операторов от попадания брызг расплавленного металла, которые могут отлетать от установки плазменной резки при резке толстого материала. В идеальной раскладке контролируется направление брызг, посылая их в направлении, противоположном оператору.

Первое — оперативная работа. Далее — автоматическое создание раскладок, с учетом того, чтобы направление врезки было противоположно оператору. Это ограничение задается в программе, а не является параметром раскладки.

Источник: https://www.metalformingmagazine.com/

Комментарий Dreambird

Программное обеспечение RADAN CAD/CAM от разработчика Hexagon Production Software является одним из признанных мировых лидеров на рынке промышленного программного обеспечения. Это решение специально предназначено для производителей из листового металла и основная стратегия ее команды разработчиков — постоянное улучшение, внедрение новых функций, ориентация на потребности пользователей. Раскладка деталей на металлическом листе всегда была одним из сильнейших преимуществ RADAN. В каждой новой версии программного обеспечения (модуле Radnest) обязательно появляются новинки, улучшения и добавления функционала раскладки.

Radnest – быстрое программное обеспечение для нестинга — расположения деталей на листе на координатно-пробивных станках, станках для различных видов резки (лазерной, гидроабразивной, плазменной, газовой) и комбинированных линий пробивки и резки, расширяющее стандартные возможности комплекса RADAN.

С помощью Radnest пользователь сможет размещать детали на листе вручную, полуавтоматически или автоматически. Radnest значительно увеличивает использование листа, в том числе остатков и обрезков, применяя различные алгоритмы размещения.