對(duì)于板材優(yōu)化下料方案研究

1、關(guān)于板材優(yōu)化下料方案研究關(guān)于板材優(yōu)化下料方案研究關(guān)于板材優(yōu)化下料方案研究-*板材優(yōu)化下料方案研究下料問(wèn)題(CuttingStockProblem)是一個(gè)應(yīng)用范圍很廣的熱點(diǎn)研究問(wèn)題，它的特別情況是裝箱問(wèn)題。人造板材下料方案影響著產(chǎn)品生產(chǎn)成本、報(bào)價(jià)和和資料采買(mǎi)。特別關(guān)于同規(guī)格、大量量的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，公司總要花大量人力核算下料方案，細(xì)小的調(diào)整就有可能節(jié)儉可觀的原資料費(fèi)用。不論是人工經(jīng)驗(yàn)排料，仍是計(jì)算機(jī)協(xié)助排料都難以達(dá)到一個(gè)最優(yōu)的程度，小批量生產(chǎn)中需要多種規(guī)格家具混淆計(jì)算，加之下料存在的主要問(wèn)題是計(jì)算時(shí)間和空間呈指數(shù)增添，而且假定供排料的矩形件總數(shù)是無(wú)量的，這使市場(chǎng)上現(xiàn)有行業(yè)軟件也相形見(jiàn)拙。怎樣聯(lián)合板式家

2、具的結(jié)構(gòu)和加工工藝，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)協(xié)助獲得更優(yōu)解呢？本文針對(duì)這個(gè)展開(kāi)闡述。板式家具的結(jié)構(gòu)分析下猜中難度最大的為實(shí)心壓板零件和覆面空心結(jié)構(gòu)板等異形零件，關(guān)于骨料、尺寸過(guò)小的部件在下料時(shí)常常要經(jīng)過(guò)尺寸上的歸并辦理。下邊按實(shí)質(zhì)生產(chǎn)中各樣要素進(jìn)一步細(xì)分，討論家具結(jié)構(gòu)對(duì)下料方案的影響。1.1板材分類(lèi)排料方案所需數(shù)據(jù)是依據(jù)板材的規(guī)格分批辦理的，不可以夠?qū)⒉灰粯訕淤Y料的零件放在一同排序，每個(gè)零件必然注明所用資料規(guī)格。排料前第一要對(duì)不一樣樣品種、不一樣樣規(guī)格的板材進(jìn)行分類(lèi)，此后按各個(gè)不一樣樣種類(lèi)獨(dú)自計(jì)算用量。中密度纖維板常用作骨架資料，因?yàn)槠錄](méi)有方向性，細(xì)小板條都能夠用來(lái)做骨架，故中纖板的利用率極高。有紋理的膠合

3、板和二次加工板價(jià)錢(qián)較貴，用于表面明顯的部位，其利用率相對(duì)較低，這是板材下猜中需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。關(guān)于沒(méi)有紋理的加工板，常用于隱蔽的零零件。因?yàn)榇蠖喽渭庸ぐ灞砻嬗袌A滑的保麗紙或許華美紙，其在厚度方面上是不可以夠用來(lái)壓板的，一般情況下，用作骨架的中纖板贊成存在必然偏差，飾面板和普夾板則視其加工工藝而定。1.2紋理定向指有紋理的板材在排料時(shí)需要考慮零件的方向性，分為定向和非定向兩種。定向要求紋理與零件某一長(zhǎng)度方向一致。一般情況下，家具高度方向上為順紋理，詳盡到各個(gè)零件也不盡相同。如大班臺(tái)的側(cè)板高度方向?yàn)轫樇y理；抽屜面板相同這樣，但關(guān)于抽屜面板自己來(lái)說(shuō)，自己長(zhǎng)度方向是與順紋理方向垂直的；抽屜底板在深

4、度方向紋理要與面板紋理相響應(yīng)。總之，紋理方向不可以夠獨(dú)自按零件自己的長(zhǎng)寬比來(lái)確立。1.3實(shí)心壓板零件關(guān)于較厚的實(shí)心壓板零件，按厚度要求對(duì)板材規(guī)格進(jìn)行聯(lián)合。下料時(shí)對(duì)壓板零件厚度尺寸進(jìn)步行分解后，合理選擇相應(yīng)規(guī)格板材。用模具對(duì)其加壓曲折的時(shí)候，采納相對(duì)較薄的板材，如曲折的床屏側(cè)腳最好采納5mm-*-*的中纖板來(lái)壓板；若曲折度較大，則芯部要采納狹長(zhǎng)的板條；自然應(yīng)當(dāng)盡量減少膠合的層數(shù)，如對(duì)厚重的腳，25mm的中纖板是最正確選擇。1.4覆面空心結(jié)構(gòu)板表面常用加工板或膠合板，內(nèi)部骨料用各樣規(guī)格的中纖板。對(duì)該結(jié)構(gòu)板材的辦理，中纖板的厚度選擇則是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，這也是下料軟件的一個(gè)重要性能指標(biāo)。一方面骨料

5、尺寸較小常常從余猜中選擇，另一方面其厚度尺寸可能利用原來(lái)寬度方向的尺寸。1.5連創(chuàng)辦理連創(chuàng)辦理常常用于下邊兩種情況：面積較小零件：這是因?yàn)檩^小的零件在較小的板材尺寸贊成范圍就能夠產(chǎn)生太多的組合，若不辦理則大幅降低開(kāi)料速度。封邊尺寸較小的方向：后序工藝要對(duì)其進(jìn)行封邊，若該尺寸較小，不辦理則降低了封邊效率。這樣，開(kāi)料時(shí)可對(duì)必然數(shù)目組合的零件整體參加排料，包含鋸路寬度和邊工余量。針對(duì)板式家具下料軟件的開(kāi)發(fā)思路和常例軟件相同，要有圓滿(mǎn)的功能系統(tǒng)，以下料清單生成、庫(kù)存辦理、局部調(diào)整、圖紙打印、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)等。下邊僅對(duì)其核心技術(shù)模塊的開(kāi)發(fā)進(jìn)行討論。2.1數(shù)據(jù)初始化主要對(duì)其基本工藝參數(shù)進(jìn)行確立，基本重點(diǎn)以下：

6、項(xiàng)目分解將各零件按組合方式和板材規(guī)格分解為單個(gè)零件，并生成凈尺寸的清單，從頭編號(hào)。板材選擇采納各零件所用板材種類(lèi)、規(guī)格和余料情況。排料時(shí)將按不一樣樣規(guī)格的板材分類(lèi)優(yōu)化。尺寸確立聯(lián)合各個(gè)零件的結(jié)構(gòu)和加工工藝，確立其凈尺寸、毛料尺寸。紋理定向選擇紋理能否需要定向。若定向，能否贊成必然比率或數(shù)目?jī)?nèi)的零件能夠不定向。鋸路寬度精準(zhǔn)到0.5mm，亦可據(jù)刀片壽命和板材種類(lèi)略作調(diào)整。批量上邊分析可是是對(duì)單件而言，成本預(yù)計(jì)時(shí)批量將影響成本，此項(xiàng)單列可用于不一樣樣批量下的迅速報(bào)價(jià)。2.2數(shù)據(jù)庫(kù)成立能夠兼容Excel，Access，DBF等格式的文檔，并能夠互相導(dǎo)入和導(dǎo)出。對(duì)常用設(shè)計(jì)圖紙的軟件能夠進(jìn)行智能選擇。-*

7、-*1.4算法設(shè)計(jì)下料屬于裝箱問(wèn)題的特別情況，當(dāng)前實(shí)質(zhì)應(yīng)用中常用的求解方法有：近似圓整法。即不作整數(shù)規(guī)劃，在得出實(shí)數(shù)最優(yōu)解后就停止最優(yōu)解搜尋，此后進(jìn)行近似取整，這類(lèi)方法在下料數(shù)目大時(shí)還可以夠夠，但數(shù)目少時(shí)，偏差較大。人工整數(shù)規(guī)劃。這類(lèi)方法的優(yōu)化見(jiàn)效比近似圓整好，但這類(lèi)方法對(duì)人的知識(shí)要求增高，操作復(fù)雜，同時(shí)所得解其實(shí)不是是理想的最優(yōu)解。采納時(shí)間鑒別停止法，即在整數(shù)規(guī)劃贊成到一準(zhǔn)時(shí)間后仍不收斂，程序自動(dòng)停止。算法設(shè)計(jì)中，其實(shí)不是一味追求高利用率，還要考慮工藝上的現(xiàn)實(shí)性，這樣才有實(shí)質(zhì)意義。比方，一般情況下，一塊圓滿(mǎn)的板材贊成有兩到三塊的零件參加排料，其鋸路也要規(guī)整，過(guò)多的零件組合和繁瑣鋸路降低了開(kāi)料

8、的速度，生產(chǎn)中常常是不可以行的，這也是當(dāng)前市場(chǎng)上軟件最為短缺的。1.5數(shù)據(jù)重組一個(gè)下料任務(wù)中，可能包含多個(gè)家具產(chǎn)品，而且每個(gè)產(chǎn)品的數(shù)目不一樣樣。好的開(kāi)料軟件可以方便快捷的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重組，不需要直接改正原數(shù)據(jù)。這是一些CAD二次開(kāi)發(fā)軟件需要進(jìn)一步打破的。1.6協(xié)助功能在知足下料任務(wù)的前提下，為盡量供給生產(chǎn)效率，降低成本，有以下需求：2.3鑒于標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)，自動(dòng)生成下料清單，進(jìn)行利用率和利用量的計(jì)算，并對(duì)有關(guān)信息進(jìn)行計(jì)算。2.4對(duì)應(yīng)于自動(dòng)生成下料清單，同時(shí)也應(yīng)擁有手工輸入下料數(shù)據(jù)的功能。以適應(yīng)小批量暫時(shí)性的加工任務(wù)。2.5下料時(shí)充分利用現(xiàn)有余料，達(dá)到減少?gòu)U料，節(jié)儉成本的目的。2.6依據(jù)排料結(jié)果，確立

9、板材原資料的需求，由庫(kù)房依據(jù)需求定制采買(mǎi)計(jì)劃。防范庫(kù)存資本的占用。2.7依據(jù)下料清單和單位加工工時(shí)定額，預(yù)計(jì)加工工時(shí)，制定詳盡的生產(chǎn)計(jì)劃下發(fā)車(chē)間，嚴(yán)格控制生產(chǎn)周期，保證按合同限時(shí)交貨。2.8預(yù)備下料任務(wù)的安排。生產(chǎn)較安閑時(shí)，安排常用標(biāo)準(zhǔn)板材零件的加工。1.7拓展功能主假如經(jīng)過(guò)贊成存在偏差進(jìn)行合理優(yōu)化。對(duì)機(jī)械加工來(lái)說(shuō)，對(duì)板材的下料要求極為嚴(yán)格，能夠說(shuō)是分絕不差。但在家具設(shè)計(jì)中，贊成板材尺寸存在偏差，且不影響整體結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。如文件柜的活動(dòng)擱板，若假定寬度贊成存在12mm的偏差，圓滿(mǎn)不影響文件柜的結(jié)構(gòu)性能。其實(shí)在實(shí)質(zhì)生產(chǎn)中，假定的偏差范圍常常在贊成的偏差范圍以?xún)?nèi)，但正是這個(gè)假定，借助計(jì)算機(jī)就有可

10、能算出更優(yōu)的排料方案。進(jìn)一步講，若家具各零件尺寸已定，在已得較優(yōu)方案下，能否計(jì)算出某個(gè)零件若贊成存在必然偏差時(shí)能使整體用料明顯降落，再回頭設(shè)計(jì)圖紙，將與此有關(guān)的尺寸下調(diào)12mm，可-*-*能降低幾個(gè)百分點(diǎn)的板材利用率，這也是迅速報(bào)價(jià)必然考慮的問(wèn)題；另一方面，在不影響板材有效利用率時(shí)衡量邊料回收與鋸路工序成本，必需時(shí)增添毛邊尺寸，來(lái)提升生產(chǎn)效率，這是生產(chǎn)管理所要考慮的問(wèn)題。更多的情況是下料方案設(shè)計(jì)中，零件尺寸多為含有加工余量的毛料尺寸。其加工余量在必然范圍內(nèi)怎樣確立，能夠有效經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)協(xié)助獲得更優(yōu)解。大量量生產(chǎn)的情況下，下料方案的優(yōu)化對(duì)節(jié)儉成本有極其重要的意義，當(dāng)前靠人工和計(jì)算機(jī)交互計(jì)算難以達(dá)到

11、最優(yōu)。經(jīng)過(guò)討論，將家具方面有關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，同數(shù)學(xué)建模和計(jì)算機(jī)協(xié)助計(jì)算聯(lián)合起來(lái)，為計(jì)算機(jī)協(xié)助工藝設(shè)計(jì)軟件的開(kāi)發(fā)成為一種可能。相信在不久的未來(lái)，智能的下料軟件將更好的服務(wù)于家具設(shè)計(jì)，為節(jié)儉型社會(huì)的建設(shè)貢獻(xiàn)力量1.8板式家具現(xiàn)代配料板式家具現(xiàn)代配料的特色就是由經(jīng)過(guò)優(yōu)化的排料圖進(jìn)行指導(dǎo)生產(chǎn)，其形式有電子開(kāi)料鋸優(yōu)化和PC機(jī)優(yōu)化兩種。電子開(kāi)料鋸優(yōu)化是由電子開(kāi)料鋸自帶排料圖軟件實(shí)現(xiàn)的。需配制的零件尺寸輸入電子開(kāi)料鋸。輸入方式有開(kāi)料現(xiàn)場(chǎng)手輸入和經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)輸入兩種，其見(jiàn)效是基本上相同的。此后按優(yōu)化后排料圖手工控制電子開(kāi)料鋸開(kāi)料，或許由電子開(kāi)料鋸全自動(dòng)開(kāi)料。PC機(jī)優(yōu)化是指在PC機(jī)上運(yùn)用優(yōu)化軟件對(duì)輸入的零件尺寸進(jìn)行優(yōu)

12、排料，并打印成圖。工人按排料圖進(jìn)行優(yōu)化開(kāi)料。現(xiàn)代配料加工的工藝設(shè)施能高效、優(yōu)秀地保證現(xiàn)代配料工藝的實(shí)行。與傳統(tǒng)配料比較，現(xiàn)代配料有好多長(zhǎng)處。（1）現(xiàn)代配料提升了出材率。經(jīng)過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格人造板進(jìn)行排料圖優(yōu)化，減少了排料時(shí)任意性，同時(shí)電子優(yōu)化的排料圖是經(jīng)過(guò)軟件多方案比較后所獲得的最正確方案，所以出材率要遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的配料工藝。（2）現(xiàn)代配料提升了生產(chǎn)效率。因?yàn)槠鸪跤辛伺帕蠄D，所以加工時(shí)能夠直接開(kāi)料，不需要現(xiàn)場(chǎng)思慮被加工零件尺寸和出材率問(wèn)題，因今生產(chǎn)效率高。（3）現(xiàn)代配料能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化和信息化。跟著現(xiàn)代電子開(kāi)料鋸的自動(dòng)化程度愈來(lái)愈高，圓滿(mǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)量匯總等。也能夠與ERP系統(tǒng)

13、相聯(lián)實(shí)現(xiàn)真正的現(xiàn)代生產(chǎn)和管理模式，解決小批量多品種的家具需求與大規(guī)模生產(chǎn)的要求。（4）現(xiàn)代配料擁有柔性。當(dāng)電子開(kāi)料鋸與其協(xié)助裝置都由計(jì)算機(jī)控制時(shí)，其柔性就是真實(shí)意義上的柔性。因?yàn)檫@時(shí)不論產(chǎn)品怎樣變化，需配料加工的零件都能夠在工藝不變的情況下，在生產(chǎn)線上由計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)上料、下料、進(jìn)入工位等一系列工作，同時(shí)還可以夠保證較高的出材率。板式家具是家具行業(yè)中年青的一支，因其基材的性能優(yōu)秀，并有充分的貨源，簡(jiǎn)捷的加工工藝（有關(guān)于實(shí)木家具而言），使其更符合現(xiàn)代家具的生產(chǎn)特色。近來(lái)幾年來(lái)，板式家具的生產(chǎn)形式、特色已經(jīng)在相當(dāng)大的范圍內(nèi)溶人實(shí)木家具，以致軟包家具、裝飾裝飾工程中生產(chǎn)實(shí)踐表示，節(jié)儉板材是板式家具生

14、產(chǎn)中一個(gè)基本而重要的方面，和提升生產(chǎn)效率、擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、加大銷(xiāo)售力度等問(wèn)題相同重要下邊從以下幾個(gè)方面商討板式家具加工中怎樣節(jié)儉板材的問(wèn)題從零件的規(guī)格下手人造板的規(guī)格基本上都是英制尺寸（4英尺8英尺、4英尺X6英尺等，即1220mm2440mm、1220mm1830mm），板式家具是以人造板為原料的，所以，假如我們把零件的規(guī)格確立為392、95、595、195等尺寸，和原料的規(guī)格尺寸相合適，就會(huì)提升板材的利用率，減少浪費(fèi)這是板式家具中一個(gè)基本的知識(shí)但要注意的是，假如某種樣式的家具獲得了市場(chǎng)的認(rèn)同，而它的某些零件規(guī)格，因造型、-*-*用途等需要，會(huì)比較浪費(fèi)資料（比方某些辦公桌的臺(tái)面，尺寸為1400

15、mmx700mm）一張1220mmx2440nnn的板材只好出一個(gè)臺(tái)面，浪費(fèi)較大），那么我們也不可以夠教條，應(yīng)當(dāng)在盡可能地調(diào)整其規(guī)格的情況下，使尺寸符合這類(lèi)規(guī)格因?yàn)橹挥袖N(xiāo)售出去，才能創(chuàng)辦效益，節(jié)儉板材的意義才能實(shí)現(xiàn)所以，節(jié)儉板材不是一個(gè)孤立的問(wèn)題，我們要從全局著眼，靈巧掌握.其余，我們?cè)谑沽慵?guī)格符合原料規(guī)格后還要考慮一下，能否再將尺寸減小一點(diǎn)比方一個(gè)抽屜側(cè)板，我們把它的寬度定為115mm，原料板材的寬度一般是1220mm這個(gè)尺寸非常有益于提超出材率可是我們應(yīng)當(dāng)再看一下，能否能夠把它的寬度改為105mm假如單單看這個(gè)尺寸，是不如95mm,80mm等尺寸利于出材率，可是它有關(guān)于115nun倒是節(jié)

16、儉了板材這是一個(gè)實(shí)質(zhì)工作中常常被忽略的問(wèn)題。2從零件的厚度人手家具生產(chǎn)中有好多習(xí)慣，這些習(xí)慣有好有壞比方北方的家具，常常有粗重的習(xí)慣，常常習(xí)慣性地使用厚板、大板，這對(duì)資料的利用，在有些情況下是不利的如抽屜的側(cè)板，我們常用16mm、18mm厚的板材；但南方好多廠家，在高檔家具中已經(jīng)廣泛使用12mm厚的板材。實(shí)踐證明，在造型和強(qiáng)度上，這類(lèi)尺寸都經(jīng)受住了考驗(yàn)推而廣之，一些小的層板、隔板，以致于側(cè)板、頂板（比方床頭柜），都能夠用12mm的薄板3從零件的結(jié)構(gòu)下手好多零件，比方側(cè)板、隔板、頂板，為了造型、使用的需要，需要比較厚的板材，這時(shí)候就不可以夠?yàn)榱耸×隙帽“?，可是我們能夠用包鑲結(jié)構(gòu)，也就是常說(shuō)的“

17、空心結(jié)構(gòu)”，即先用木材做成木框，此后用膠合板覆面，這類(lèi)做法既節(jié)儉了資料又減少了零件的重量此舉已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，被廣泛地采納可是，一些承受重量的零件，比方辦公桌的臺(tái)面，就不宜用這類(lèi)結(jié)構(gòu)還有一種空心板材，芯材采納強(qiáng)度較高的蜂窩紙（已有成熟的工藝），成本比木材做芯材的空心結(jié)構(gòu)有所降低，其強(qiáng)度也能達(dá)到使用要求，但當(dāng)前采納廠家尚少，還未經(jīng)市場(chǎng)考驗(yàn)但跟著木材的限量采伐，從降低成本、增添競(jìng)爭(zhēng)力出發(fā)，這類(lèi)資料是值得一試的.其余，還有鑲邊、假邊等結(jié)構(gòu)工藝，都能夠降低資料的用量。4從家具的結(jié)構(gòu)下手家具要有一個(gè)牢固的結(jié)構(gòu)，就是常說(shuō)的“結(jié)實(shí)”，有些家具省去某些零件后還可以夠知足“結(jié)實(shí)”的要求。我們審察過(guò)去好多常用的產(chǎn)品，能夠發(fā)現(xiàn)好多能夠省去的零件，這類(lèi)節(jié)儉常常是巨大而又常被忽略的。其余，要打破常例框框，多設(shè)計(jì)一些奇異、奇怪、結(jié)構(gòu)造型簡(jiǎn)捷的產(chǎn)品，這樣更能收到事半功倍的見(jiàn)效5從生產(chǎn)的安排下手.跟著家具的大量量生產(chǎn)，會(huì)有好多節(jié)余的原料不可以夠充分利用這時(shí)，我