Расчет максимального выхода заготовок при раскрое плитных и листовых древесных материалов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Расчет максимального выхода заготовок при раскрое плитных и листовых древесных материалов

Ю. Н. Кондратьев' Петрозаводский государственный университет

В статье приведены методика, программа и пример расчета раскроя плитных и листовых древесных материалов на прямоугольные заготовки.

Ключевые слова: раскрой плитных и листовых древесных материалов, схемы раскроя, раскройная карта, комплектность заготовок.

ВВЕДЕНИЕ

Рациональное использование материалов в производстве изделий из древесины является актуальной задачей настоящего времени, так как стоимость материалов в себестоимости изделий достигает 70%. Это также важно и при раскрое плитных и листовых материалов (ДСтП, ДВП и фанеры) на прямоугольные заготовки.

Специалистам деревообрабатывающих предприятий при изменении номенклатуры и программы изделий постоянно приходится решать две взаимосвязанные

задачи:

• расчет выхода заготовок из плитных и листовых материалов;

• расчет комплектности заготовок на программу.

При расчете и составлении карт раскроя вручную технолог в лучшем случае составляет и анализирует несколько десятков вариантов, в то же время компьютер может за короткий срок просчитать десятки тысяч вариантов и вывести на печать лучшие из них.

В настоящее время для рационального раскроя имеются различные программы, но они являются довольно сложными и поставляются, как правило, для высокопроизводительного и мощного оборудования. В то же время в России средние и малые деревообрабатывающие предприятия составляют примерно 80%, поэтому для этих предприятий требуются более простые и эффективные программы.

Следует также учитывать и переход предприятий на выполнение индивидуальных заказов, особенно мебельных и строительных изделий.

МЕТОДИКА РАСЧЕТА

Анализируя типоразмеры отдельных видов плит и листов фанеры, следует отметить их небольшое раз-

нообразие, но даже при этом предприятия получают, как правило, один или два типоразмера этих материалов. С другой стороны, как показывает практика, при составлении карт раскроя на одном листовом материале рациональнее размещать два типоразмера заготовок.

Таким образом, при небольшом количестве типоразмеров плит и фанеры и размещении двух типоразмеров заготовок на этих материалах наряду с математическими моделями раскроя целесообразно использовать программы раскроя методом простого перебора, так как эти программы значительно упрощают и расчет комплектности заготовок.

Анализируя расположение плиты или листа фанеры относительно пилы при раскрое и положение заготовок в плите, следует отметить, что плита может занимать продольное или поперечное положение относительно пилы. Заготовки также могут располагаться в плите вдоль или поперек.

Методика расчета предусматривает разделение плиты или листа фанеры на две части, и в каждой части заготовки могут располагаться вдоль или поперек, в одну или несколько полос. Таким образом, получается восемь вариантов расположения заготовок на плитных или листовых материалах (см. рис. 1).

При раскрое полоса материала отрезается по длине или ширине с толщиной пропила 4 мм. В плите могут располагаться один или два типоразмера заготовок.

Программа расчета карт раскроя моделирует отпили-вание полосы от первой плиты шириной, равной размеру ширины первой заготовки, а по длине полосы располагается кратное количество длин первой заготовки. Отпиленная полоса считается первой частью плиты. В оставшейся второй части плиты поочередно располагаются одинаковые типоразмеры заготовок. В конце расчета определяется процент выхода заготовок из плиты.

Следующий цикл расчетов предусматривает отпили-вание от первой плиты полосы, в которой размещаются два размера ширины первой заготовки, а во второй части плиты снова поочередно располагаются все иные типоразмеры заготовок, и для каждого варианта рассчитывается процент выхода.

Расчет по описанной методике осуществляется до тех пор, пока в первой плите не окажутся все первые заготовки, после чего берется вторая заготовка и первая плита, и расчеты повторяются. Аналогичные расчеты выполняются для всех типоразмеров плит по восьми вариантам.

Программа написана на алгоритмическом языке фортран - 77. Текст программы приведен в приложении 1.

' Автор - доцент кафедры технологии металлов и ремонта

© Ю. Н. Кондратьев, 1999

Расчет комплектности заготовок выполняется следующим образом:

• по расчетным значениям раскройных карт выбирается наибольший процент выхода для максимальных размеров заготовок и рассчитывается количество плит с учетом их комплектности;

• выбирается наибольший процент выхода для следующих заготовок с наибольшими размерами и рассчитывается количество плит с учетом комплектности этих заготовок и т. д.;

• для оставшихся заготовок, не вошедших в комплектность, выполняется новый расчет процента выхода, когда в исходные данные вводятся размеры плит и размеры оставшихся заготовок.

ПРИМЕР РАСЧЕТА

товок, размеры заготовок и последней строкой задается процент выхода. При этом, если расчетный процент выхода равен или превышает заданный, то расчетная карта выводится на печать. В противном случае вывод не осуществляется. В приложении 3 каждая карта раскроя представлена соответствующей строкой с одинаковым номером. Если в расчете вначале указан больший размер плиты или заготовки, тогда она располагается горизонтально, если меньший - то вертикально.

ВЫВОД

Предложенная методика расчета максимального выхода заготовок из плитных и листовых материалов и комплектности заготовок позволит оперативно и эффективно решать подобные задачи при изменении номенклатуры и количества изделий из древесины и древесных материалов.

Выполнить расчет раскроя двух типоразмеров древесностружечных плит на пять типоразмеров заготовок. Исходные данные приведены в приложении 2, а фрагмент результатов расчета представлен в приложении 3.

В исходных данных (прил. 2) задаются две строки текстовой информации, количество типоразмеров плит, размеры плит, количество типоразмеров заго-

ЛИТЕРАТУРА

1. Кондратьев Ю. Н. Расчет максимального выхода заготовок из плитных и листовых материалов на ЭВМ ЕС-1022: Информационный листок 65-88 / ЦНТИ. Архангельск, 1988. 4 с.

Рис. 1. Расположение заготовок на плитных или листовых материалах

Приложение 1

Текст программы для расчета максимального выхода заготовок при раскрое плитных и листовых древесных материалов

количество заготовок по длине в нижней

С Программа list.for

С

DIMENSION

В(10),В 1 (20),В2(20),РР( 10),PF11 (20),RBB 1 (10,20),

*K11(10,20),K12(10,20),KD 12(10,20),SF12(10,20),K13(10,20

*K14(10,20),KD14(lO,2O),SF14(10,2O),PF13(IO,2O),SP14(lO,2

0),

*PB14(10,20),TEXT(40),B82(20),B83(20),B84(20),B85(20), *В86(20),В87(20),В88(20) REALL( 10),L1(20),L2(20),L82(20),L83(20),L84(20), *L85(20),L86(20),L87(20),L88(20) OPEN(UNTT=3 ,FILE- list. isx') OPEN(UNIT=l 0,FILE='list.rez')

Ввод исходных данных

READ(3,1)TEXT 1 FORMAT(20A4/20A4) READ(3,3)N

3 FORMAT(I2) READ(3,4)(L(I),B(I),I=1 ,N)

4 FORMAT(2Fl 0.3) READ(3,5)N1

5 FORMAT(I2)

READ(3,6)(L1 (K),B 1 (K),K= 1 ,N 1)

6 FC>RMAT(2F10.3) READ(3,7)PRV

7 FORMAT(F6.3) DO 8 J=1,N1 L2(J)=L1(J)

8 B2(J)=B1(J)

Ш1ТЕ(10,2)ТЕХТ 2 РОШАТ(40(2Н=*)/20А4/20А4) №ТИТЕ(10,30) ЗОРОШ АТ(80( 1 Н-)/20Х,'Условные обозначения:'/80(1 Н-) */10Х,Ш - обозначение строки;'

*/10Х,'Ь - размер плиты или листа материала по горизонтали, м;'

*/1 ОХ.'В - размер плиты или листа материала по вертикали, м;'

*/10Х,'Ы - размер заготовки по горизонтали в верхней части1

*/17Х,'материала, м;'

*/10Х,'В1 - размер заготовки по вертикали в верхней части'

*/17Х,'материала, м;'

*/10Х,'К11 - количество заготовок по длине в верхней части, шт;'

*/10Х,'К12 - количество заготовок по ширине в верхней

части, шт;'

*/ЮХ,'К012 - количество заготовок в верхней части материала, шт;'

*/1 ОХ/БР12 - площадь заготовок в верхней части материала, м**2;'

*/10Х,'Ь2 - размер заготовки по горизонтали в нижней части

*/17Х,'материала, м;'

*/10Х,'В2 - размер заготовки по вертикали в нижней части'

*/17Х,'материапа, м;'

*/10Х,'К13 части, шт;'

*/10Х,'К.14 - количество заготовок по ширине в нижней части, шт.'

♦/10X/K.D14 - количество заготовок в нижней части материала, шт,'

*/10X,'SF14 - площадь заготовок в нижней части материала, м**2;'

*/10X,'SP14 - площадь всех заготовок материала, м**2;' */10Х,'РВ14 - процент выхода заготовок из материала, %.') С

DO 70 NN=1,8

С

VvRITE( 10,36) 36

FORMAT(79(lH*)/9X,'NS',5X,'L',8X,'B',6X,'Ll',6X,'Bl',6X,'K 11',

*5X,'K12',4X,'KD12',5X,'SF12'

*/16Х,'м',8Х,'м',6Х,'м',7Х,'м',7Х,'шт',6Х,'шт',6Х,'шт,,6Х,'м**2' */79(1Н-)) КК=1

DO 50 1=1,N PP(I)=L(I)*B(I) DO 50 K=1,N1 Ml=l

IF(B(I). LT.Bl(K)) GO TO 50 40 RBB1 (I,K)=B(I)-(B 1 (K)+0 004)*M 1 PF11(K)=L1(K)*B1(K) К11 (I,K)=L(I)/L 1 (K) K12(I,K)=M1

KD12(I,K)=K11(I,K)*K12(I,K) SF12(I,K)=KD12(I,K)*PF11(K) DO 60 J= 1 ,N 1 K13(I,J)=L(I)/L2(J) К14(I,J)=RBB 1 (I,K)/B2(J) KD 14(I,J)=K 13(I,J)*K 14(1, J) PF13(I,J)=L2(J)*B2(J) SFI4(I,J)=KD14(I,J)*PF13(I,J) SP14(1, J)=SF 12(I,K)+SF 14(1, J) IF(SP14(I,J).LE.O) GO TO 60 PB14(1, J)=( 100. *SP 14(I,J))/PP(I) IF(PB 14(1,J). LT. PRV) GO TO 60 WRITE( 10,9)KK,NN,L(1),B(I),L 1 (K),B 1 (K),K11 (I,K),K12(1,K), *KD12(I,K),SF12(I,K) 9

FORMAT(7X,13,11,3X,F5.3,4X,F5.3,2X,F5.3,3X,F5.3,5X,13,4X ,I3,5X,

*I3,1X,E12.5) KK=KJC+1 60 CONTINUE M1=M1 + 1

IF(RBB 1 (I,K)-(M 1 -1 )*(B 1 (K)+0.004).GE.B 1 (K)) GO TO 40 50 CONTINUE WRITE( 10,98) 98 FORMAT(79(lH-)) KK=1

WRITE( 10,97) 97FORMAT(9X,rNS',5X,'L2',7X,'B2',5X,'K 13',5X,' K14', 4X,'KD14',

*4X,'SFI 4',7X,'SP14',4X,'PB 14', */16Х,'м',8Х,'м',6Х,'шт',6Х,'шт',6Х,'шт',5Х,'м**2',7Х,' м**2', *5X,'%'/79(1H-)) DO 51 1=1,N PP(I)=L(I)*B(1)

эо 51 К.=1,Ш М1=1

Ш(В(1).1Л\В1(К)) во ТО 51 41 ЯВВ1 (1,К)=В(1)-(В 1 (К)+0.004)*М1 РР11(К)=Ы(К)*В1(К) К11(1,К)=Ь(1)/1Л(К) К12(1,К)=М1

КХ>12(1,К)=К11(1,К)*К.12(1,К) 8Р12(1,К)=КГ)12(1,К)*РР11(К) Э0 61 1=1,К1 К13(1,1)=Ц1)/Ь2(1) К14(1,1)=1ШВ 1 (1,К)/В2Ц) К014(1,1)=К13(и)*К14(1,1) РР13(1,1)=Ь2(1)*В2(1) ЭР 14(1,1)=КХ) 14(1,1)* РР 13(1,1) ЭР14(1,1)=8Р 12(1,К)+8Р 14(1,1) 1Р(8Р14(1,1).ЬЕ.О) вО ТО 61 РВ14(1,1)=( 100. *БР 14(1,1))/РР(1) Ш(РВ14(1,1). ЬТ.РЯУ) СО ТО 61 \УЯ1ТЕ( 10,19)КК,ЫЫ,Ь2(1),В2(1),К 13(1,1),К14(1,1), ' *КО 14 (1,1),Б? 14(1,1), БР14(1,1),РВ 14(1,1) 19РОКМАТ(7Х,13,11,ЗХ,Р5.3,ЗХ,Р5.3,4Х,13,5Х, 13,5Х, 13,2Х,Р9.6, *2Х,Р9.6,2Х,Р5.2) КК=КК+1 61 СОИТПМиЕ М1=М1+1

ШО^ВВ 1 (1,К)-(М 1 -1)*(В1 (К)+0.004). ОЕ В1 (К)) вО ТО

41

51 СОЫТГШЕ \¥ЮТЕ( 10,99) 99 РОИМАТ(79( 1Н*)) ОО ТО(72,73,74,75,76,77,78,79)МЫ

72 0 0 82 11=1,N1 Ь82(Л)=Ь2(Л) В82(11)=В2(11) Ь2(11)=В 82(11)

82 В2(11)=Ь82(11) вО ТО 70

73 ЭО 83 К1=1,1Ч1

Ь83(К1)=Ы(К1) В83(К1)=В1(КЛ) Ы(К1)=В83(К1)

83 В1(К1)=Ь83(К1) ОО ТО 70

74 ЭО 84 12=1,N1 Ь84(12)=Ь2(12) В84(12)=В2(12) Ь2(12)=В 84(12)

84 В2(12)=Ь84(12) ОО ТО 70

75 БО 85 11=1,N Ь85(11)=Ц11) В85(11)=В(11) Ц11)=В85(11)

85 В(Н)=Ь85(Н) ОО ТО 70

76 ОО 8613=1,N1 Ь86(13)=Ь2(13) В86(13)=В2(13) Ь2(13)=В86(13)

86 В2(13)=Ь86(13) ОО ТО 70

77 ОО 87 К2=1,>(1 Ь87(К2)=Ь1(К2) В87(К2)=В1(К2) 1Л(К2)=В87(К2)

87 В1(К2)=Ь87(К2) вО ТО 70

78 ЭО 88 14=1,N1 Ь88(14)=Ь2(14) В88(14)=В2(14) Ь2(14)=В88(14)

88 В2(14)=Ь88(14)

70 СОЫТ1ЫиЕ

79 \УЮТЕ(10,20)

20 РОЯМАТ(79( 1Н*)) БТОР ЕЖ)

Приложение 2

Расчет максимального выхода заготовок из ДСтП выполнил Ю. Н. Кондратьев. 05.02.97.

02

3.660 1.830

3.500 1.750

0.581 0.457

0.769 0.433

0.667 0.279

0.546 0.433

0.541 0.113

096.00

В исходных данных последней строкой задается процент выхода, т. е. процент, равный или выше которого программа выводит на печать раскройную карту.

Приложение 3

Расчет максимального выхода заготовок из ДСтП выполнил Ю. Н. Кондратьев. 05.02.97.

Условные обозначения: N8 - обозначение строки;

Ь - размер плиты или листа материала по горизонтали, м; В - размер плиты или листа материала по вертикали, м; Ы - размер заготовки по горизонтали в верхней части

материала, м; В1 - размер заготовки по вертикали в верхней части материала, м;

К11 - количество заготовок по длине в верхней части, шт; К12 - количество заготовок по ширине в верхней части, шт; КО 12 - количество заготовок в верхней части материала, шт; БР12 - площадь заготовок в верхней части материала, м**2; Ь2 - размер заготовки по горизонтали в нижней части

материала, м; В2 - размер заготовки по вертикали в нижней части материала, м;

К13 - количество заготовок по длине в нижней части, шт; К14 - количество заготовок по ширине в нижней части, шт; К1Э14 - количество заготовок в нижней части материала, шт; 8Р14 - площадь заготовок в нижней части материала, м**2; БР14 - площадь всех заготовок материала, м**2; РВ14 - процент выхода заготовок из материала, %.

N8 Ь В Ы В1 К11 К12 КЮ12 8Р12

м м м м шт шт шт м2

17 1.830 3.660 0.581 0.457 3 2 6 0.15931Е+01

27 1.830 3.660 0.541 0.113 3 1 3 0.18340Е+00

37 1.750 3.500 0.581 0.457 3 4 12 0.31862Е+01

47 1.750 3.500 0.581 0.457 3 4 12 0.31862Е+01

57 1.750 3.500 0.546 0.433 3 3 9 0.21278Е+01

N8 Ь2 В2 К13 К14 КЕ)14 8Р14 8Р14 РВ14

м м шт ПГГ шт м2 м2 %

17 0.113 0.541 16 5 80 4.890640 6.483742 96.80

27 0.457 0.581 4 6 24 6.372407 6.555806 97.88

37 0.433 0.546 4 3 12 2.837016 6.023219 98.34

47 0.113 0.541 15 3 45 2.750985 5.937189 96.93

57 0.433 0.546 4 4 16 3.782688 5.910450 96.50