Взаимодействие САПР БАЗИС с оборудованием Altendorf на автоматизированном мебельном предприятии

Павел Бунаков

Конечная цель деятельности любого промышленного предприятия и движущая сила его развития в условиях рынка заключается в получении максимального экономического результата — прибыли. Самый простой способ добиться этого — увеличить ресурсы: приобрести еще один станок, расширить штат специалистов и т.д. Это экстенсивный путь развития, для которого характерно уменьшение отдачи при чрезмерном увеличении ресурса. Например, если предприятие выпускало десять мебельных изделий в день, имея один раскройный станок, то, установив второй такой же станок, оно не будет выпускать их в два раза больше. При этом чем больше увеличивается ресурс, тем сильнее снижается отдача от него. Этот закон действует и в отношении брака — его доля в выпускаемой продукции возрастает. Во избежание этого необходимо использовать более эффективные, интенсивные технологии производства. Одной из них является технология безбумажного производства, суть которой заключается в переходе от традиционных бумажных чертежей и спецификаций к их электронным аналогам, которые доступны непосредственно на рабочем месте.

Производственный цикл мебельного изделия

Производство мебели на типовом предприятии можно упрощенно представить как поток заказов, описываемых типовыми документами. Он включает стадии создания спецификаций на основе принятого заказа, раскроя материалов, формообразования, облицовки кромок, присадки отверстий1 под крепеж и фурнитуру, сборки готовых изделий или упаковки деталей.

Каждый документ, сопровождающий изделие, по сути, представляет собой производственное задание на одно или группу изделий, выполняемое на одном или нескольких рабочих местах. В соответствии с ним рабочий совершает определенные действия:

• берет заготовку и готовит ее к операции;
• находит среди документов тот, который относится к данной заготовке;
• определяет выполняемые над заготовкой операции;
• осуществляет операции;
• размещает обработанную заготовку в выходной зоне производственного участка;
• делает отметки в документах и передает заготовку далее по производственному циклу.

Как показывает практика позаказного мебельного производства, в процессе выполнения производственных операций рабочий тратит на поиск нужной информации до 80% рабочего времени. Рост количества заказов приводит к возрастанию числа документов, что, в свою очередь, увеличивает затраты времени на поиск информации и повышает вероятность возникновения ошибок.

Проблему сокращения затрат времени и количества ошибок можно эффективно решить переходом на безбумажную технологию, при которой рабочий одновременно с заготовкой быстро получает исчерпывающую информацию обо всех технологических операциях. В общем виде функционирование такой производственной системы можно представить следующим образом:

• рабочие места, где требуется доступ к рабочей документации, оборудуются компьютерами, подключенными к локальной сети, и сканерами штрих­кодов;
• на раскройном участке устанавливается устройство для печати бирок, и на каждую заготовку наклеивается бирка с уникальным набором информации;
• на автоматизированных участках рабочий с помощью сканера считывает штрих­код на бирке и практически мгновенно получает на экране необходимые для выполнения операции документы;
• по завершении операции рабочий передает обработанную заготовку на следующий участок в соответствии с информацией на экране.

Внедрение безбумажной технологии, безусловно, потребует большой подготовительной работы и четкой регламентации обязанностей сотрудников производства, но позволит получить весомые конкурентные преимущества на рынке. Скорость оснащения отечественных мебельных предприятий САПР и высокопроизводительным оборудованием с ЧПУ в последние годы дает уверенность в том, что массовый переход на безбумажные технологии — это вопрос ближайших лет. Вступление России в ВТО, безусловно, сообщит дополнительное ускорение этому процессу.

Компания «Базис­Центр» совместно с фирмой Altendorf Competence Centre разработала необходимое программное обеспечение для практической реализации безбумажных технологий на мебельных предприятиях.

Выбор оборудования для раскроя материалов

В производстве корпусной мебели изготовление изделий начинается с раскроя плитных материалов, поэтому выбор необходимого для этого оборудования является важной и ответственной задачей. Он зависит в первую очередь от масштабов предприятия и объемов выпускаемой им продукции. Сегодня двумя основными видами оборудования для раскроя являются форматно­раскройные станки и пильные центры. Как правило, с первых из них начинают свою деятельность большинство мебельных предприятий.

По мере роста объемов производства возникает альтернатива: установить еще один форматно­раскройный станок или приобрести пильный центр. С одной стороны, увеличение количества «обычных» станков, в силу упомянутого выше закона экстенсивного развития производства, не даст ожидаемого роста производительности труда, а с другой — стоимость пильного центра гораздо выше.

В серийном производстве пильные центры рентабельны, поскольку их производительность значительно выше, чем у обычных станков. Для мелкосерийного и индивидуального производства это не так очевидно, но, тем не менее, при расширении производства установка пильного центра вместо очередного форматно­раскройного станка вполне обоснованна. Это объясняется целым рядом присущих ему достоинств.

На пильных центрах заготовка фиксируется прижимами, а перемещается пильный суппорт — в отличие от форматно­раскройного станка, где каретка перемещается вручную. В результате увеличиваются точность раскроя, производительность и долговечность оборудования. Они обеспечиваются самой конструкцией станка и практически не зависят от мастерства настройщика.

Для установки пильного центра необходимо не больше производственной площади, чем для обычного станка. При работе на нем нужен большой практический опыт: главное требование к рабочему — четкая реализация  формального порядка выполнения работ. Пильные центры оснащаются стандартными компьютерами и известными операционными системами, поэтому любой человек может без труда их освоить. Карты раскроя передаются непосредственно на станок. В процессе раскроя рабочему выдается информация о том, какой пропил выполняется в данный момент, как расположить очередную заготовку, какие детали уже готовы к передаче на последующие этапы обработки. Во многих пильных центрах устанавливаются датчики, которые позволяют автоматически настраиваться на длину пропила, измерять высоту пакета и в зависимости от нее выбирать величину подъема прижимной балки и высоту подъема главной пилы. По сути, задача оператора пильного центра состоит в том, чтобы установить заготовку, выбрать карту раскроя и запустить процесс. Более того, нет необходимости снимать раскроенные полосы и временно складывать их в рабочей зоне станка. На современных пильных центрах все крупные полосы остаются на столе. Это экономит время и исключает риск их повреждения. В последние годы на рынке появилось форматно­раскройные станки с ЧПУ, обладающее многими достоинствами пильных центров при относительно невысокой цене. Наиболее ярким представителем нового направления является модель F45ELMO IV от компании Altendorf.

Они оснащаются 12­дюймовым сенсорным экраном, позволяя осуществлять управление по четырем координатам: высота пилы, угол наклона пилы, положение продольного и поперечного упоров. На них может устанавливаться поворотный поперечный упор с ручной регулировкой угла, автоматической корректировкой длины и двумя электромеханическими откидными ограничителями, а также устройство электромеханической регулировки высоты и угла наклона главной пилы, автоматической корректировки высоты пропила при наклоне пильного агрегата, цифровой индикации угла и высоты пропила.

Станки данного типа оснащаются USB­портами для передачи данных и программ либо имеют возможность подключения к локальной сети, что позволяет оперативно передавать данные из технологических подразделений.

Интеграция САПР БАЗИС и оборудования Altendorf

Организация безбумажного производства требует соответствующих аппаратных решений от производителей станочного оборудования и программных решений от разработчиков САПР. Подход, реализованный совместными усилиями компаний «Базис­Центр» и Altendorf Competence Centre, предполагает тесную интеграцию операций автоматизированного проектирования и производственных операций. В результате внедрения на мебельном производстве программно­станочного комплекса работа на станках Altendorf моделей F45 ELMO IV, ELMO III и ELMO II осуществляется в автоматическом режиме.

После обработки заказа на мебельные изделия в конструкторско­технологическом подразделении с установленной САПР БАЗИС каждому заказу присваивается уникальный код, который позволяет в нужный момент получить карту раскроя на каждый лист. После считывания штрих­кода сканером, производится передача карты раскроя с компьютера на станок в онлайн­режиме. На экране станка она высвечивается с указанием реза и положения листа на станке. Если станок оснащен автоматическими упорами, они устанавливаются на необходимый размер, после чего оператору остается только выполнить пропил. В том случае, когда на станке нет автоматических упоров, оператор получает информацию о том, от какого упора производить распил, и переставляет его в заданную позицию. Далее он последовательными нажатиями на кнопку управления получает подробные пошаговые инструкции по выполнению раскроя. Благодаря наглядному графическому отображению всех технологических переходов на мониторе, управление станком становится простым и понятным. По мере готовности деталей на принтере станка распечатываются бирки со штрих­кодами, в которых содержится вся информация, необходимая для последующей обработки.

Для реализации данного подхода на базовом компьютере в конструкторском или технологическом подразделении устанавливается модуль БАЗИС­Раскрой с постпроцессором для станков Altendorf. После выполнения раскроя формируются управляющие программы. Далее возможны три варианта (уровня) взаимодействия программного обеспечения БАЗИС с системой управления станками Altendorf. Рассмотрим их в порядке возрастания уровня автоматизации работ:

1. На пульте управления станка имеется USB­разъем. Управляющая программа на базовом компьютере записывается на любой носитель, имеющий USB­интерфейс, и загружается в систему управления станка. В этом случае никакая другая информация на станок не передается, то есть организовать работу с использованием технологии штрих­кодирования невозможно.

Базовый компьютер соединяется с системой управления станка в локальную сеть при помощи входящего в комплект поставки LAN­кабеля длиной 50 м. На станке устанавливается принтер для печати бирок, который также связывается с базовым компьютером. Сформированные управляющие программы заносятся в отдельный каталог, после чего специальная коммуникационная программа CATS, входящая в программное обеспечение Altendorf, организует их передачу на станок. По мере появления готовых деталей в процессе выполнения раскроя на станке эта же программа запускает на базовом компьютере модуль формирования бирок и передает их на принтер. Проблема организации такого способа взаимодействия заключается в том, что базовый компьютер должен находиться недалеко от станка. В противном случае возникают проблемы передачи данных, особенно на принтер.

В последних моделях оборудования Altendorf непосредственно на станок устанавливается компьютер, на котором функционируют и программа CATS, и модуль формирования бирок системы БАЗИС. К нему же подключается принтер для печати бирок. Базовый компьютер и компьютер станка связываются Wi­Fi­сетью, через которую на станок передаются управляющая программа и информация для бирок. Преимущества подобной интеграции очевидны. Один правильно установленный Wi­Fi­роутер способен накрыть сетью весь цех, исключая прокладку кабелей и риск их повреждения. Поскольку принтер подключен к компьютеру станка, не возникает проблем с передачей данных на большие расстояние. По сути, при такой организации производства включение нового станка в работу требует только подведения электричества и установки аспирации. Дальнейшим развитием данного подхода является выделение специального сервера, на котором будут храниться управляющие программы. Это позволит обеспечить работу оборудования независимо от базового компьютера.

В модуле БАЗИС­Раскрой реализовано большое количество настроек для «тонкого» учета особенностей оборудования Altendorf. Это позволяет формировать карты раскроя, оптимальные для реализации именно на этих станках. С точки зрения выбора метода сортировки полос, как показывает практика, наиболее подходящим является метод «Сортировка по КИМ (коэффициент использования материала), последняя полоса широкая». В этом случае последняя, широкая полоса остается на станке. Кроме того, сортировка заготовок внутри полосы идет от большего размера к меньшему сначала для готовых деталей, потом — для полос.

Это очень удобно для второго оператора станка. Как перемещаются упоры в этом случае? Упор отходит на расстояние, соответствующее самой широкой детали, и выполняется пропил. Готовая деталь снимается со станка. Далее упор перемещается на следующий размер, и отпиливается вторая готовая деталь. Другими словами, готовые детали отпиливаются при движении упора в одном направлении. Это неявно показывает второму оператору, что отпиливаются именно готовые детали. После того как все они отпилены, упор перемещается на самый большой размер полосы, что является сигналом, что далее будут идти полосы, подлежащие дальнейшей распиловке и их надо складывать отдельно.

Помимо удобства выполнения раскроя, преимущественное движение упора в одном направлении уменьшает время раскроя и увеличивает точность размеров.

Отметим еще одну особенность формирования в САПР БАЗИС управляющих программ для станков Altendorf: по мере возможности более широкая часть полосы (плиты) всегда располагается на подвижной каретке. Это облегчает перемещение каретки, повышает безопасность и уменьшает вероятность появления царапин на материале.

Поперечный упор DIGIT L

Отдельно следует рассказать о работе поперечного упора DIGIT L, работа с которым программным способом поддерживается в модуле БАЗИС­Раскрой. Он оснащен дисплеем с диагональю экрана 90 мм и позволяет производить настройку размера по длине с точностью до 0,1 мм. Упор DIGIT L устанавливается на станки, которые не имеют электромеханического правого упора (WA 80, F 45, F 45 ELMOII). Он позволяет отпиливать точные размеры деталей справа от пилы, устанавливая размеры на левом упоре. Как известно, в основном распиловка идет от правого упора, но для его переустановки вручную требуется немало времени, поскольку оператор должен каждый раз обходить выступающую часть подвижной каретки станка. Левый упор в этом смысле гораздо более предпочтителен.

Работа с DIGIT L производится следующим образом. Предположим, имеется некоторая полоса, на которой размещены заготовки, и с одного края есть обрезок или отход. Устанавливаем левый упор, просто прижав его к полосе, после чего выполняем торцевание правого края полосы, отпиливая от нее небольшую полоску. На упоре DIGIT L есть специальная кнопка Сбросить показания. Нажав ее, можно увидеть на экране значение, равное толщине пилы со знаком минус, например –3,2. Толщина пилы предварительно вводится на упоре вручную. Допустим, справа от полосы требуется отпилить деталь шириной 300 мм. Устанавливаем на левом упоре данный размер. Это точный размер, поскольку известно текущее положение левого упора. Другими словами, левый размер перемещаем на 300+3,2 мм, что будет точно соответствовать размеру детали справа от пилы. На экране видим значение –300 мм.

При выполнении раскроя по описанной методике отпадает необходимость устанавливать правый упор (что требует лишних затрат времени), но получать при этом заготовки справа от пилы.

Однако бывают случаи, когда устанавливать размер на левом упоре невозможно или нерационально:

• расстояние до пильного диска меньше минимального значения, заданного в параметрах раскроя;
• отпиливается узкая и длинная деталь, для которой невозможно обеспечить необходимую перпендикулярность относительно поперечного упора, а следовательно, точность исполнения размера;
• необходимо отпилить две или более деталей одного размера (в этом случае лучше установить нужный размер на правом упоре и отпилить нужное количество деталей).

При наличии на станке упора DIGIT L управляющие программы в модуле БАЗИС­Раскрой формируются таким образом, чтобы основной объем операций по установке размеров ложился именно на него, с автоматическим учетом перечисленных ограничений. Для удобства работы те размеры, которые устанавливаются на нем, показываются на экране со знаком минус и сопровождаются словом Increment.

Таким образом, установка упора DIGIT L позволяет заметно сократить время выполнения раскроя.

Заключение

Многие организационно­производственные проблемы мебельного производства имеют алгоритмические решения, которые могут быть реализованы взаимодействием комплексной САПР и современного оборудования с ЧПУ. Подобная интегрированная система в масштабе предприятия логически связывает всю информацию об изделии, обеспечивая быстрый доступ и возможность использования ее на всех этапах проектирования и производства. Это позволяет найти сбалансированные соотношения между требованиями экономии материалов и времени, минимизации ошибок, повышения качества изделий и оптимизации загрузки всего технологического оборудования. Программно­станочный комплекс на основе САПР БАЗИС и оборудования Altendorf — это современное и высокоэффективное решение для мебельных предприятий. 

САПР и графика 1`2013