中厚板切割的应用超级套料算法

文／葛春笋·西阁玛软件系统（上海）有限公司

在中厚板切割应用过程中，套料算法能够节省人力做的一些工作。本文将从用户角度出发，结合软件算法本身的一些特点，介绍软件如何运作且能做到哪些事情，怎么能简单地使下料步骤做到多快好省。

材料利用率的提升能给企业创造不少的经济效益，成就企业的制造发展之路，但如何提升利用率一直以来是中厚板加工企业的人士，尤其是和编程工艺相关的同仁为之绞尽脑汁的一个问题。但利用套料算法，可以大大减小工作量。

首先简单介绍一下下文要提及的SuperNEST（超级套料），软件界面里设置区域截图如图1所示：

图1 软件界面里设置区域截图

SuperNEST（超级套料）模块算法是一个基于时间的嵌套引擎，旨在特定的时间范围内（当然用户可以依据自身计算机的性能定义时间间隔，如10秒、1分钟、10分钟等），在设定好的零件间距和板材边距后创造出最高的产量，提供的套料引擎能够带给客户多快好省的排料结果。算法界面如图2所示。

图2 算法界面

套料引擎算法目前是行业内非常便利的一种算法，也是美国西阁玛公司拥有自己套料专利的算法，毫不夸张地说对于一些老用户的老版本的排料，它能够在基础利用率基础上将其提高3%以上，而通过我们的数据分析，对去年成交用户的回访数据问询，能比行业内其他软件的板材利用率提高5%左右。

下面我们以一些客户数据和例子来直观地介绍一下超级算法。

第一个例子：某工程机械客户常用到的加强筋块，消耗量颇大，厚度通常依照产品不同在1cm到5cm左右，长度大概是8cm到25cm，最大的单件重量可能要到10kg。

如果以一个普通软件排料算法或者手动去放置的话，大概可以放 180个零件，如图3所示。

图3 以普通软件排料算法手动放置零件

而采用我们的HD-SuperNEST算法后，设置30秒钟的时间就可以得出200个零件的排布图（图4）。从这2个算法简单排料情况看，超级套料算法排料比普通算法排料产量提高了10%左右。

图4 采用算法得到的零件排布

也许读者会对图3、图4产生疑问，图中零件距离还有再缩小的余地，能够放下更多的零件使利用率更高，为什么不进一步缩小呢？因为中厚板的零件间隙一定要保证热量的散发和富余穿孔点的空间，硬性地缩小间距会带来一系列的后续热量集中变形问题。

第二个例子：取自某位客户的实际例子，超级算法上线之前用户固定的一个产品排版，这里截取了当时的一些方案对比和数据，如图5至图8所示。

图5 之前：原套料排版图（第14张）

图6 之前：原套料排版板材利用报表（第14张）

图7 超级套料：超级套料排版图（第14张）

图8 超级套料：超级套料排版板材利用报表（第14张）

客户日志记录：今天使用了SigmaNEST超级套料排版，并与之前产品排版做了对比（板材规格、零件间距、留边距离全部一样，只是套料算法不一样），下面是8HG70的排版对比，一共414个零件，7000mm×1480mm×8mm板材14张。

选择超级套料算法之后，对比新旧算法排版，超级套料算法节约的板材为2634mm×1480mm×8mm，如果以当时5000元一吨的原材料价格计算的话，那么节约的材料价格大概为2000元。时间上的节约更是显著，之前算法和人工辅助排版花费大致30分钟，而超级套料运算时间仅需1分钟。

第二个客户案例，此产品为客户命名的代号280，排版图效果如图9到图12所示，材料为Q345B，厚度为40mm，共46个零件，用7425mm×2500mm×40mm板材3张。

图9 原套料排版图（第3张）

图10 原套料排版板材利用报表（第3张）

图11 超级套料排版图（第2张，无第3张）

图12 超级套料排版板材利用报表（第2张）

从上面的排料对比来看，超级套料算法排完46个图形只用2张板材，而普通排版套料用了3张板材，节约的板材为2500mm×1711mm×40mm，按照上面同样的材料价格，我们做到了大致7500元的材料节约，时间节约10分钟。

容易看出，HD-SuperNEST算法在排版利用率上的优势比普通算法好很多，而且普通排版的这2个客户订单是在之前排版时优选板材后，再利用超级算法进行排版的，如果没有固定板材规格，板材长度和宽度范围更大，超级套料算法排版的板材利用率将更高。

最后一个例子。客户成套的产品已经持续生产多年，在超级算法上线后对使用了多年的定制材料长度进行了优化，年度节约材料达到了4.87%。对比图如图13、14所示。

图13 产品一的新长度方案和节约对比

图14 产品二的新长度方案和节约对比

如果以2%作为最保守的材料利用率提升，从引用最后一个例子的中厚板企业编程科长的工作报告来看：该企业激光切割1个班月切割能力150吨，等离子切割1个班月切割能力300吨，钢材每月消耗450吨，当前市场钢材价格5000元/吨，板材利用率提高2%的话，一个月节约45000元，企业一年可以节约50万以上。

除了中厚板切割以外，超级算法还可以做多割炬排版、多板材排版、订单混合套料排版等工作。中厚板是下料行业量的大头，切割设备多以火焰和等离子为主，近些年激光切割技术日趋完善，中厚板的加工效率也得到了显著的提升。可以看出，超级算法对于钣金、钢结构、非金属加工（石材、布料等）等领域亦非常重要。

公司介绍

西阁玛软件系统（上海）有限公司成立于2008年，总部在美国俄亥俄州的机床制造之乡辛辛那提市。公司多年来一直专注于制造业生产下料技术的提升和下料信息化生态平台搭建。目前中国公司有员工20余位，优秀代理商数十家，全国（包括港澳台）有6个销售区域和网点布局。