Коэффициент использования материала *

Коэффициент использования материала (попросту говоря, раскрой) подразумевает оптимизацию расположения деталей на листе, рулоне или куске материала для уменьшения отходов. Чем он больше, тем меньше отходы сырья при максимальном количестве высеченных деталей. На современном предприятии работу с конфигурациями раскроя берут на себя компьютерные программы.

Доводилось ли вам оценивать стоимость высекаемых за год материалов? Что если удастся сэкономить при высечке хотя бы 1% от поступающего на обработку объёма? Сумма может оказаться весьма внушительной и напрямую повлиять на прибыли предприятия.

Проиллюстрирую сказанное. Я знаю одну компанию, поставляющую для производителя сальники. На предприятии выпускается продукция различных форматов, но у всех сходная проблема — большой объём отходов из середины высекаемого изделия. Будучи весьма экономным, владелец собирал отходы от каждого тиража и хранил, чтобы снова пустить в производство. При поступлении заказа склад проверялся на наличие облоя из нужного материала. При удачном раскладе новые сальники высекались из центральных частей ранее выпущенной продукции. То есть клиент платил за новый материал, а фактически в дело шли отходы. Можно ли считать такую практику честной и этичной? Почему бы и нет — предприниматель просто повышал коэффициент использования материала.

А другая компания работала с пуленепробиваемым материалом Kevlar — заказчик потребовал вернуть абсолютно все остатки, вплоть до отдельных нитей, поскольку материал пускался в повторную переработку. Можно привести множество примеров, когда предприятия пытаются оптимизировать расход высекаемого материала, и этому есть разумное объяснение. Если материалы закупаются из своих средств, то экономия нескольких метров на длинных тиражах положительно сказывается на прибыльности заказа.

В своё время я запатентовал так называемый «плавающий» инструментарий, представлявший собой серию высечных штампов, которые с помощью резиновых втулок фиксировались на базовой пластине. Благодаря отвесным внешним стенкам, при раскрое штампы можно было располагать очень близко друг от друга. Решение применялось при высечке заготовок бюстгальтеров. Ввиду очень высокой стоимости материала мои заказчики стремились свести отходы к минимуму.

Любой имевший дело с высечкой разноплановой продукции знает: если полости штампа расположены слишком близко, между ними может застрять облой, что негативно скажется на производственном процессе. Поэтому в плавающем инструментарии полости при высечке слегка смещались, обеспечивая высокую точность обработки без риска застревания материала.

Повысить коэффициент использования материала при высечке с получением максимального количества заготовок из рулона или листа часто удаётся за счёт очень плотной компоновки высечных штампов или применения методики раскладки **. Многое здесь зависит от опыта и навыков оператора высечного пресса.

Компьютерные программы для формирования раскладок

Расположенная в итальянском городке Виджевано компания Atom предложила специализированное ПО для раскладки, благодаря которому её высечные системы оптимизируют расход материала и существенно сокращают время раскроя. Для этой важной операции Atom предусмотрела несколько программных пакетов, рассчитанных на различные сегменты:

• сумки, бумажники, чемоданы из текстиля и кожи;
• кожаные обувные заготовки;
• синтетические обувные заготовки;
• автомобильная обивка и кожаные сиденья;
• стулья и мебель из кожи;
• кожаные ремни;
• кожаные подошвы;
• текстильные стельки;
• фишки;
• сальники;
• изделия правильной геометрической формы (круги, прямоугольники, треугольники и пр.).

Автоматическая раскладка

Комбинирование высечного оборудования с мощным ПО для раскладки (автоматической либо интерактивной) даёт реальный выигрыш и в производительности операторов, и в оптимизации расхода материалов. Программа разрабатывалась компанией Srtring, партнёром Atom, более 10-ти лет работающим над автоматизированными системами раскладки. Помимо «традиционного» ПО для раскладки, мы предлагаем клиентам инновационное решение CutWeb для управления операциями раскладки и высечки через интернет.

Разные решения для разных ситуаций

Входящее в комплектацию высечных прессов ПО для автоматической раскладки зачастую представляет собой стандартизированный пакет, рассчитанный на решение определённых задач. В условиях, отличных от заданных, оно не способно обеспечить оптимальный результат. Не получится и подстроить программу под собственные нужды.

Отказавшись от «универсального» подхода, Atom предлагает несколько решений для автоматической раскладки, каждое учитывает специфику материалов и отраслей. Вот почему в компании предпочитают термин «высечные системы»: помимо продажи непосредственно высечного оборудования, он подразумевает рекомендации и опыт поставщика, а также вспомогательное ПО.

Раскладка в линию

Раскрой выполняется непосредственно на высечном столе. Обычно — при обработке в машинах с осциллирующим ножом материалов неправильной формы, где могут встречаться дефекты и неравномерные по качеству зоны.

Основные этапы:

• размещение материала в высечном прессе;
• распознавание контуров, маркировка дефектов (при интерактивной раскладке опционально);
• компоновка заготовок на материале полностью автоматически, полностью вручную (интерактивная методика) или комбинированием двух подходов;
• запуск процесса высечки.

Распознавание контуров и маркировка дефектов необходимы при автоматической раскладке. В интерактивном режиме эти шаги можно пропустить, поскольку оператор сам учитывает особенности материала при размещении заготовок.

Контуры распознаются автоматически — с помощью цифровой камеры и специализированного ПО. Маркирует дефекты оператор прямо на материале с помощью специальной оптической мыши. Для упрощения процедуры и минимизации ошибок в процессе раскроя система предлагает варианты контуров и качественных участков на материале.

В любой момент оператор по своему усмотрению может перейти на автоматический, интерактивный либо комбинированный режим. В интерактивном он сам распределяет заготовки по площади материала, пользуясь мышью и ориентируясь на чёткую проекцию. Программный интерфейс помогает сделать эту операцию как можно более быстрой и точной. При желании для заполнения оставшейся площади материала можно оперативно активировать автоматическую раскладку (комбинированный режим).

Раскладка может выполняться и полностью автоматически — без ручного вмешательства в расположение заготовок. Предлагаемые нами алгоритмы учитывают требования различных отраслей и повышают коэффициент использования материалов. По желанию заказчика индивидуальные алгоритмы раскладки интегрируются с учётом особенностей новой продукции или производственных ограничений.

Свободный выбор между ручной и автоматической раскладкой обеспечивает гибкость в работе: оператор может вручную расположить наиболее проблемные заготовки или оптимизировать раскрой на конкретных участках материала, а остальную работу за него совершит программа. Результат — выигрыш в коэффициенте использования материала и в эффективности труда оператора, который, к тому же, может применить и свой опыт.

Автономная раскладка

Процесс разделяется на два этапа: маркировку дефектов и размещение материала в высечном прессе. Применяется преимущественно для гидроабразивного высечного оборудования. Дефекты маркируются с применением системы Intelliview: это специальный стол с цифровой камерой, проектором и ПО, которое распознаёт контур материала и помогает оператору отметить качественные зоны. Собранные системой Intelliview данные по заказу используются автоматизированным ПО для раскладки.

После размещения готового к обработке материала на высечном столе загружается нужный тип раскроя и запускается цикл высечки. Только алгоритм раскладки с высоким уровнем оптимизации позволит по максимуму задействовать площадь материала. Atom предлагает серию решений, ориентированных на разные отрасли промышленности и виды материалов. Разработчики всегда готовы пойти навстречу и предложить решение под заказ, в полном соответствии со спецификой конкретного производства.

Автоматизированная раскладка через интернет

Инновационное решение Cutweb — это удалённое управление раскладкой, которое не требует установки на компьютер дополнительного ПО, покупки лицензий на спецпрограммы для раскладки и мощных ПК для расчётов. Всё выполняется через интернет. Управлять заказами на высечку с помощью Cutweb можно с любого подключённого к интернету ПК: расчёты по раскладке идут на наших защищённых серверах с использованием последних версий ПО. Услуга оплачивается посессионно, исходя из прозрачных и доступных тарифов. Предлагаемая модель лицензирования открывает принципиально новые подходы к управлению процессом плюс перспективные стратегические возможности.

Раскладки при высечке упаковки

На иллюстрации — типичный пример раскроя картонной упаковки. На рынке есть несколько программных пакетов для работы с упаковочной продукцией, включающих специализированные приложения для раскроя картонной упаковки и гофрокартонной тары. Такие решения предлагают, в частности:

• Arden Software Impact (http://www.impaccad.com/)
• Cimex CimPACK (http://www.cimexcorp.com/)
• EskoArtwork Artios CAD (http://www.esko.com/)

Подробную информацию ищите на указанных сайтах разработчиков.

Методики раскладки для различных видов высечки

Коэффициент использования материала — важная составляющая экономически эффективной высечки. Отходы от любых обрабатываемых материалов должны сводиться к минимуму. Будь то дешёвые или дорогие разновидности, но все они стоят денег. Потери на этом этапе означают потери в прибылях. В зависимости от цены поступающего в обработку материала 5% экономия при раскрое за год может обернуться весомой суммой. Некоторые материалы реально пус-кать в переработку или использовать в следующих заказах, а отходы задействовать для разных целей. Например, компании поступил заказ на высечку из резиновых листов кружков диаметром 2 см. После высечки идущие в отход дырявые листы постелили под коврики, чтобы те не скользили.

Автоматические программы раскладки поставляются в комплексе с высекальными прессами и координатными столами X-Y для САПР либо приобретаются отдельно с целью оптимизации раскроя материалов. Такие приложения автоматически подбирают экономичный вариант расположения деталей на высекаемом или разрезаемом материале.

Раскладка в линию

Операция выполняется непосредственно на высечном столе. Обычно методика используется при обработке в машинах с осциллирующим ножом материалов неправильной формы, где могут встречаться дефекты и неравномерные по качеству зоны. Основные этапы:

• размещение материала в высечном прессе;
• распознавание контуров, маркировка дефектов;
• компоновка заготовок на материале полностью автоматически, полностью вручную (интерактивная методика) или комбинированием двух подходов;
• запуск процесса высечки.

Выбор между ручной и автоматической раскладкой обеспечивает необходимую гибкость в работе.

Автономная раскладка

Процесс разделяется на два этапа: маркировку дефектов и размещение материала в высечном прессе. Маркировка может выполняться с применением автономной системы Intelliview: это специальный стол с цифровой камерой, OHP-проектором и ПО, которое распознаёт контур материала и помогает оператору отметить качественные зоны. Собранные системой Intelliview данные по заказу используются автоматизированным ПО для раскладки.

После размещения готового к обработке материала на высечном столе загружается нужный тип раскроя («гнездо») и запускается цикл высечки. Только алгоритм раскладки с высоким уровнем оптимизации позволит по максимуму задействовать площадь материала.

Автоматизированная раскладка через интернет

Решение Cutweb — это удалённое управление операцией раскладки, не требующее установки на компьютер дополнительного ПО, покупки дополнительной лицензии на ПО для раскладки и мощных рабочих станций для расчётов. Весь процесс идёт через интернет. Разработала решение Cutweb компания String (http://www.string.it/).

Работая с клиентами со всего мира, мы знаем, что каждая сфера применения высечки специфична. Поэтому, отказавшись от «универсального» подхода, мы разработали методики раскладки, помогающие в решении конкретных производственных проблем. Предусматривая удалённое управление необходимыми для процесса данными, веб-система Cutweb открывает доступ к автоматизированному сервису раскладки. Услуга оказывается поставщиком аппаратно-программных ресурсов (ASP-провайдером), поэтому не требует установки на ПК программ. Сервис оплачивается по факту использования.

^* Гл. 17 из книги Роберта Ларсона «Мир высечки» (The World of DieCutting). Публикуется с разрешения и при содействии автора. Заказы на русское издание (планируется на 2011 г.) — publish@publish.ru с темой «Книга о высечке».
^** Спуск элементов штанц-формы на лист/рулон с оптимизацией расположения. Англоязычный термин nesting можно было перевести как «гнездование», что более точно отражает суть процесса, когда для экономии материала элементы сложной формы располагают вплотную друг к другу с учётом контуров. На практике используют слово «раскладка». – Прим. ред. пер.