Оптимизация упаковки деталей мебельных изделий в САПР БАЗИС

Павел Бунаков, Кирилл Килинг

Упаковка деталей мебельных изделий является важной составной частью процесса проектирования корпусной мебели. При автоматизации мебельного предприятия на платформе системы БАЗИС задача формирования оптимальных упаковок решается модулем БАЗИС-Упаковка, новым возможностям которого посвящена данная статья.

Практически любое производство сталкивается с необходимостью решения задачи по доставке готовых изделий до клиента. Основные требования к ней — целость, сохранность и комплектность. Одна­единственная деталь, потерявшая товарный вид при транспортировке, — это, как минимум, удар по имиджу компании. Для мебельного производства данная задача актуальна вдвойне, поскольку абсолютное большинство изделий поставляются в разобранном виде, и при этом каждый заказ индивидуален. Потеря или порча одной детали может сделать невозможной сборку всего изделия, что эквивалентно потере времени, денег и репутации.

Качественная упаковка в конкурентной среде играет исключительно важную роль, поскольку выполняет следующие функции:

• защищает товары от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды;
• предотвращает нежелательные контакты с другими товарами;
• обеспечивает сохранность и неизменное качество товаров;
• ускоряет и упрощает погру­зочно­разгрузочные работы;
• позволяет уменьшить количество транспортных средств, необходимых для перевозки изделий, или их габариты;
• упрощает и делает более «прозрачным» количественный учет товаров;
• дает возможность сокращения складских площадей, требуемых для хранения готовых изделий.

Основным упаковочным материалом в мебельном производстве являются различные виды картона, которые позволяют создавать недорогую и прочную упаковку, оформляя ее в фирменном стиле. Идеальный вариант — это когда все детали в коробках лежат максимально плотно, а возможные пустые места при необходимости заполнены специальным наполнителем. Дополнительным требованием является соблюдение ограничений по размерам упаковок, что необходимо для удобства работы грузчиков и сборщиков, а также по весу в соответствии с регламентом Р 2.2.2006­05 «Гигиена труда. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса».

Индивидуальное мебельное производство не позволяет использовать готовые коробки для упаковки деталей, поэтому нередко мебельщики решают проблему самым дешевым способом: заворачивают детали в растягивающуюся пластиковую пленку (стретч). Однако при всей простоте такой подход не гарантирует сохранности деталей и затрудняет их идентификацию, что может привести к серьезным проблемам, особенно при наличии большого количества мелких деталей.

Специализированные системы автоматизированного проектирования мебельных изделий, без которых сегодня немыслимо эффективно работающее предприятие, позволяют оптимизировать процесс упаковки деталей. В составе системы БАЗИС подобный модуль появился несколько лет назад и получил название БАЗИС­Упаковка. Активное использование его на ряде мебельных предприятий позволило оценить правильность выбранного подхода и систематизировать предложения мебельщиков. На этой основе модуль был существенно доработан. В настоящее время модуль БАЗИС­Упаковка позволяет быстро и точно сформировать максимально плотные упаковки, получить карты раскроя упаковочного материала и другую необходимую документацию.

Конструирование изделий и их упаковка

Вопросы упаковки мебельных изделий должны решаться еще на этапе проектирования. Конструктор, работая над конкретным заказом, должен думать не только о дизайне и функциональности, но и о том, как разработанные им изделия будут упаковываться в плотные пакеты. Он обязан разработать схемы упаковки, то есть распределение деталей по пакетам и их взаимное расположение внутри пакетов таким образом, чтобы исключить любые возможности порчи деталей. Более того, если спроектированную мебель нельзя упаковать так, как требуется, то необходимо внести в ее конструкцию соответствующие изменения. Все пакеты, составляющие определенный заказ, должны быстро идентифицироваться, а детали из разных пакетов — быть взаимозаменяемыми по всем отгруженным партиям одинаковых изделий.

Исходя из этого модуль БАЗИС­Упаковка (рис. 1) разработан как составная часть комплексной системы БАЗИС. Он информационно совместим с ее конструкторскими и технологическими модулями.

Рис. 1. Главное окно программы

Функциональные возможности модуля БАЗИС­Упаковка

В составе мебельного изделия часто встречаются детали из различных материалов, в том числе хрупких, погонажных (профили) или мелких (крепежная фурнитура). Модуль БАЗИС­Упаковка работает с моделями изделий, сформированными в CAD­модулях системы БАЗИС, поэтому он автоматически распознает тип детали и материал, из которого она изготовлена, учитывая это при формировании упаковок. В частности, для упаковки фурнитуры и гибких элементов создаются индивидуальные коробки (рис. 2). Это его первая отличительная особенность.

Рис. 2. Окно создания коробки

Второй отличительной особенностью модуля БАЗИС­Упаковка является реализация управляемого пользователем процесса упаковки. Это означает, что он может устанавливать необходимые парамет­ры работы и оценивать различные варианты упаковки, предлагаемые программой. Такие варианты формируются на основе эвристических алгоритмов и оцениваются по совокупности критериев. Программа выбирает оптимальный вариант с точки зрения установленных критериев и предлагает его пользователю, который может согласиться с выбором программы или оценить другие «ближайшие» варианты, поскольку есть множество мелких нюансов, не учитываемых критериями оптимизации. Один из параметров настройки алгоритмов упаковки называется «Количество вариантов упаковки для каждого пакета» (рис. 3). Именно он определяет то их количество, которое программа отберет и предложит пользователю для анализа.

Рис. 3. Настройка параметров упаковки

Третья отличительная особенность модуля БАЗИС­Упаковка — возможность создания библиотек, содержащих параметрические шаблоны разверток упаковочного материала с указанием внешнего контура, линий сгиба и разреза (рис. 4). Это позволяет быстро сформировать развертку для конкретного варианта упаковки, просто выбрав подходящий шаблон.

Рис. 4. Создание параметрического шаблона упаковки

Среди других функциональных возможностей модуля БАЗИС­Упаковка, реализуемых в автоматическом режиме, следует отметить:

• локализацию пустых мест в упаковке для возможного их заполнения уплотнительными материалами;
• проверку соответствия веса и габаритных размеров пакета установленным ограничениям;
• формирование схемы размещения деталей в каждом пакете (рис. 5);
• формирование спецификации на список упакованных деталей для каждого пакета (рис. 6) и бирок для пакетов.

Рис. 5. Схема размещения деталей в пакете

Рис. 6. Спецификация на пакет

Методика упаковки деталей

В модуле БАЗИС­Упаковка реализована полуавтоматическая технология упаковки деталей: пользователь определяет, что упаковывать, а программа — как это сделать наилучшим образом. Весь процесс можно разделить на два этапа:

1. Распределение фурнитуры и других штучных элементов по коробкам. Количество коробок не лимитируется, оно определяется индивидуально для каждого заказа. Например, при упаковке небольшого кухонного гарнитура целесообразно одну коробку выделить под крепеж, другую — под направляющие для ящиков.
2. Распределение деталей и коробок по пакетам. Пользователь выбирает некоторое множество деталей для очередного пакета, а программа оптимизирует их расположение, стремясь добиться максимального значения коэффициента объема (отношение объема элементов в пакете к общему объему пакета) при безусловном соблюдении ограничений по размерам, жесткости и устойчивости пакета. При превышении максимально разрешенной массы пакета выдается предупреждение.

На любом этапе упаковки деталей пользователь может оперативно контролировать комплектность заказа и вносить любые изменения в уже сформированные пакеты, например перемещать детали между ними или возвращать их из пакетов обратно в список (рис. 7).

Рис. 7. Текущий момент упаковки изделия

По завершении упаковки всех деталей на каждый пакет автоматически формируется комплект документов: схема размещения деталей в пакете и спецификация со списком деталей и коробок, а также бирка со штриховым кодом. Это позволяет организовать четкую работу участка упаковки и исключить субъективные ошибки, которые нередко возникают при комплектации и отгрузке готовых заказов потребителю. Первые два документа являются графическими файлами системы БАЗИС, а бирка формируется на основе шаблона, создаваемого в модуле БАЗИС­Бирка, входящем в систему БАЗИС.

Справочники

Под справочником понимается некоторое множество сведений (например, данных или параметрических моделей), которые позволяют сделать процесс формирования упаковок более быстрым, а сами упаковки — соответствующими предъявляемым к ним требованиям. Основными справочниками являются справочник материалов, справочник коробок для фурнитуры и справочник разверток (рис. 8).

Рис. 8. Справочники

При формировании упаковок следует учитывать ограничение пакетов по весу. Для этого необходимо знать удельные веса всех материалов, которые используются при изготовлении изделия, а также тип материала: площадной, погонажный или штучный. Эта информация хранится в справочнике материалов в следующем виде:

• для штучных материалов — вес единицы изделия;
• для площадных материалов — вес одного квадратного метра;
• для погонажных материалов — вес одного погонного метра.

Поскольку модуль БАЗИС­Упаковка работает с моделями, импортируемыми из CAD­модулей БАЗИС, на основе этих сведений автоматически рассчитывается общий вес пакета при любых манипуляциях с ним.

Крепежная и декоративная фурнитура, как правило, упаковывается в коробки, форма которых может быть самой различной. Обычно на предприятии используется определенный ряд их типоразмеров. Это позволяет всегда иметь необходимый запас и ускорить процесс формирования пакетов. Справочник коробок заполняется однократно и редактируется по мере необходимости, то есть довольно редко.

Гофрокартон или крафт­бумагу для упаковывания деталей мебельных изделий целесообразно раскроить с учетом их размеров, а также «наметить» будущие линии сгиба. Несмотря на индивидуальный характер мебельного производства, детали изделий во многом похожи. Это позволяет создать сравнительно небольшой набор параметрических шаблонов разверток, размеры которых могут автоматически изменяться в соответствии с конкретными размерами сформированных пакетов деталей. На полученных развертках элементы будут отделены друг от друга линиями, при этом штриховые линии обозначают сгибы, сплошные — разрезы, а тонкие — показывают отсутствие каких­либо действий по ним.

Размещение уплотнителя

Одной из серьезных проблем при упаковке мебели являются пустоты, которые образуются из­за различных размеров деталей, входящих в один пакет. Их необходимо заполнить уплотнителями (бруски из отходов древесины, обрезки плит, рулоны из отходов гофрокартона и т.д.), количество и размер которых необходимо определить в процессе формирования упаковок. Редактор уплотнителей позволяет сделать это в режиме диалога (рис. 9).

Рис. 9. Установка уплотнителя

В текущей упаковке серым цветом показываются свободные области пакета, которые следует заполнить уплотнительным материалом. При этом несколько смежных областей могут быть объединены, если результатом такого объединения будет параллелепипед. Это упрощает использование уплотнительного материала.

Для установки уплотнителя указывается свободная область и производится его выбор. В качестве справочной информации выдаются габариты свободной области. Таблица диалога содержит список доступных уплотнительных материалов и их параметров. Необходимо выбирать материалы, размеры которых позволяют установить их в свободной области. При необходимости можно добавить нужный типоразмер или изменить уже существующий.

При размещении очередного уплотнителя в свободной области указываются параметры его расположения. Он может быть установлен вдоль области или поперек нее, а также поставлен на ребро. Если размеры области не допускают выбранный вариант установки, то соответствующие опции не будут доступны для использования. Уплотнитель может быть выровнен по выбранной стороне пакета или по центру области.

Ручное редактирование

Интересной возможностью, реализованной в новом релизе модуля БАЗИС­Упаковка, является ручное редактирование содержимого пакетов. Практика показывает, что опытный конструктор часто видит возможности улучшения того оптимального варианта упаковки, который предлагает программа, поскольку программа оптимизирует размещение деталей в каждом пакете, а конструктор оценивает оптимальность упаковки всего изделия.

При ручном редактировании можно перемещать детали из пакета в пакет с автоматической переупаковкой изменившихся пакетов (рис. 10). Например, конструктор по каким­то соображениям считает целесообразным разместить все выдвижные ящики в одном пакете, что позволит сделать его универсальным.

Рис. 10. Окно ручного редактирования

Ручное редактирование мож­но выполнять и внутри одного пакета. Для этого используются следующие возможности:

• отображение послойной структуры пакета;
• визуальное сокрытие любого слоя;
• перемещение выбранного слоя вверх или вниз относительно других слоев;
• перемещение с поворотом и автоматическим контролем возможности установки любой детали из списка в активный слой или в пределах слоя с отображением характерных габаритных точек и возможных точек установки;
• буферизация деталей, то есть их перемещение во временное хранилище и из него обратно в упаковку.

Заключение

Упаковка мебельных изделий представляет собой совокупность информационных и технологических процессов, которые до настоящего времени в большинстве случаев выполняются вручную. Это занимает много времени. Если технологическое оборудование для упаковки мебели стоит достаточно дорого, то программное обеспечение для автоматизации процесса формирования упаковок — на порядок дешевле. При этом оно позволяет получить существенный выигрыш по времени и качеству упаковки, особенно в том случае, когда является частью комплексной системы автоматизации предприятия. Именно такой програм­мой является модуль БАЗИС­Упаковка.