Мифы и факты программного обеспечения мебельного производства: раскрой

Процесс изготовления мебели начинается с создания проекта и согласования его с заказчиком (этот этап был рассмотрен в первой части статьи). После того как заказ сформирован и согласован с заказчиком, он передается на производство.

— Автоматизация технологического процесса на производстве — тема очень интересная на каждом этапе, от приема заказа до установки изделия у покупателя. На многих производствах руководители уже пришли к тому, что необходимо уходить от «бумажек», маркеров и сотрудников, которые противятся автоматизации. Компания Altendorf на протяжении 15 лет представляет станки, которые ориентированы на работу с программами оптимизации, и, что самое интересное, каждый год мы находим что-то новое в этом процессе. Так, например, сначала было задумано исключить человеческий фактор при установке размеров и повысить точность. При этом наши заказчики, распробовав это новшество, спросили, что будет дальше. А дальше — этикетка с информацией о заказе, параметрах и дальнейшей обработке… Altendorf является предприятием, которое 112 лет выпускает только один продукт — форматно-обрезные станки. И мы прекрасно понимаем, что мебельный или столярный элемент начинается с качественно распиленной детали, поэтому важно то, в каком виде поступит информация на распиловку, а также в каком виде и с какой информацией на обработку деталь проследует далее в техпроцессе. Вместе с заказчиками мы проходим весь путь от приема заказа до его упаковки, потому что ограничиваться одним участком недостаточно.

Сейчас никто из нас не обращает внимания на работу кассы в супермаркете: кассир пробивает товар, мы спокойно складываем покупки в пакет. Зато замечаем, когда работник не может считать штрих-код, тем самым задерживая очередь. А ведь в цеху суть та же. Использование программного обеспечения в мебельном производстве позволяет настроить работу на каждом участке по этикеткам и тем самым исключить человеческий фактор, сэкономить время на каждом этапе исполнения заказа.

Ни один раз я слышал: «Это легко только на словах», «Все это красиво, но не для нас». Не спорю, на словах действительно легко, а на деле требует усилий. Любое внедрение нового всегда вначале вызывает сложности, но их надо пройти. Те пользователи, которые прошли сложности внедрения, по достоинству оценили применение программного обеспечения на своих производствах и не останавливаются на достигнутом. Получив такой опыт, они делятся своими мыслями относительного того, что и как можно еще улучшить или модернизировать. Например, сортировка деталей после распиловки по обработке. Есть детали, которые не требуют облицовки кромкой, соответственно их не надо перемещать к кромочному станку. Тем самым можно снизить нагрузку на оператора кромочного станка и сэкономить его рабочее время. Важно, что идет обмен информацией и опытом. Получая обратную связь от пользователей, посещая производства, мы — производители станков и коллеги-разработчики программного обеспечения — стремимся к тому, чтобы максимально учесть потребности мебельных компаний и делом помочь им облегчить производственные процессы, снизить вероятность ошибок и влияние пресловутого человеческого фактора, повысить эффективность производства в целом.

— Начнем с того, что современное промышленное производство не должно оперировать понятиями прошлого или даже позапрошлого века: пильщик раскроит на глазок, фрезеровщик обработает деталь по наброску на бумаге и так далее. Простой вопрос: а что будет делать предприятие, если такого опытного специалиста переманит конкурент или он, не дай бог, заболеет? Производство встанет, сроки сорвутся, клиенты начнут требовать компенсации за брак? Производственный процесс не должен зависеть от одного конкретного специалиста — это аксиома.

Автоматизация раскроя материалов хороша тем, что выдает экономные карты раскроя, которые к тому же «заточены» под имеющееся оборудование и используемые технологические процессы. Конечно, при желании всегда можно найти автоматически созданную карту раскроя, которую опытный раскройщик может улучшить. Только это говорит не о том, что программа кроит хуже, а о том, что она не оптимально настроена. Вот тут-то и пригодится опыт бывалых пильщиков, который надо использовать для правильной настройки программы, чтобы карты раскроя получались экономичными и оптимальными для выполнения конкретного задания.

Заметим также, что оператор пильного станка зарабатывает деньги себе для зарплаты и для прибыли фирмы тогда, когда пилит на станке, а не стоит возле него, продумывая, как правильно распилить тот или иной лист. Простой пильного оборудования и самого пильщика может стоить гораздо дороже, чем сэкономленный остаток с листа. Конечно, есть дорогие материалы, при распиловке которых необходимо максимально плотно расположить детали, но для этого случая есть специальные настройки, которые помогут добиться максимальной экономии материала. Однако чудес не бывает, и за это придется платить: например, необходимостью бóльшего количества поворотов плиты.

Пожалуйста, пример: программа «Базис-Раскрой», в которой целых семь критериев оптимизации. Хотите экономии материала — выбирайте максимальный коэффициент его использования, хотите технологичности — минимальное количество установок размеров или поворотов детали.

Что касается виртуальности, то вас ведь не смущает виртуальная зарплата на банковской карте: а вдруг произойдет какой-то сбой, или кто-то узнает ваш ПИН-код? Хотим мы этого или нет, но с каждым годом все больше вещей переходит в виртуальный мир. Надо просто придерживаться определенной культуры работы с цифровыми данными: не сообщать никому свой ПИН-код, копировать важную информацию на домашнем компьютере, поставить сетевой фильтр и т. д. Аналогичные правила есть и на производстве. Применяйте меры компьютерной безопасности, и никакие сбои вкупе с хакерами не повлияют на бесперебойную работу вашего предприятия.

— Программа оптимизации необходима, чтобы пильщик получил задание в готовом виде и выполнял свою непосредственную работу — пилил, т. к. его заработок в большинстве случаев напрямую зависит от объема проделанной работы. Это сдельная оплата труда. Процесс изучения задания и составления карты раскроя в голове пильщика по эскизам или по списку деталей занимает время, в которое он не выполняет свои прямые обязанности. Часто можно услышать: «У нас опытный сотрудник! Он составит карту раскроя так, как ни одна программа оптимизации не составит». Согласен. Но взгляните с другой стороны: сколько стоит рабочее время пильщика и сколько стоит тот отрезок материала, который он сэкономил? И сколько работы он может выполнить за время изучения и размышления? Материал, который распиливают на станке, обычно является ходовым, и его цена не так уж велика по сравнению с тем количеством работы, которую выполнит пильщик. Более того, я считаю, что опыт пильщика необходимо использовать для настройки программы оптимизации, чтобы при составлении карты раскроя в этой программе были учтены характеристики станка и технология пиления, которую используют на производстве. Также программу можно настроить под разные задания и загрузку цеха или, например, под материал. К примеру, «форматник» загружен, необходимо выполнить большой заказ. Соответственно, программу можно настроить так, чтобы карты раскроя соответствовали быстрому пилению с минимальным количеством поворотов. Или возьмем дорогой материал, когда важен каждый кусок. В этом случае программа настраивается с максимальным количеством поворотов и максимальным же выходом полезных деталей и деловых обрезков.

— Оптимизация раскроя служит исключительно для упрощения и увеличения скорости раскраиваемого материала. При этом самая важная цель, которую преследует производственник, — это заложить в карту кроя как можно больше панелей, которые необходимо изготовить, и увеличить коэффициент использования материала (КИМ) до 100 %.

100 % — как раз и есть та заветная цифра, к которой все стремятся, но она условна: ведь в каждом конкретном случае ожидаемый результат свой, своя программа оптимизации и свои предъявляемые требования. Никто ведь не задумывается о мелочах, о потерях в процессе пиления. Ведь даже при оптимизации и правильном КИМ при «стандартном» раскрое в сто листов в отходы уходит два — это как раз ширина реза пилы. И это уже не 100 %. Они недостижимы, но увеличить эффективность пиления можно, и в этом помогают программы оптимизации в сочетании с опытом человека. Кроме этого, оптимизация важна в основном для людей, чтобы в производстве не было хаоса типа «кто в лес, кто по дрова»: ПО позволяет упорядочить работу на каждом участке, и каждый сотрудник сразу понимает, какую операцию и как ему нужно произвести в конкретный момент.

— В первую очередь хочется сказать, что раскрой, и в том числе его оптимизация, — это не основная и совсем не самая сложная задача в цехе при производстве того заказа, который приняли в мебельном салоне. Да и само производство заказа — не факт, что это более значимая задача, чем обеспечение процесса в целом и управление им. Ничуть не менее важно наличие на складе соответствующих материалов, работа снабжения, оптимизация порядка выполнения заказов и соответствующих операций, своевременная отгрузка готового заказа, работа с рекламациями и т. д. Зачастую потери на этих этапах в существенно большей степени влияют на эффективность и прибыльность обработки заказа, чем непосредственно оптимизация раскроя плитного материала. И за оптимизацию всех вышеперечисленных процессов отвечает уже не система проектирования, а как раз система учета и управления. Но об этом поговорим в другой части обсуждения вопроса автоматизации мебельного предприятия.

Вернемся в цех.

Опять же, в цехе вопрос оптимизации раскроя не является ключевым. Ошибка при присадке, например, принесет гораздо больше вреда, чем ошибка при оптимизации раскроя. При этом тонкостей при автоматизации получения карт присадки больше, чем при автоматизации раскроя. Такое внимание к процессу оптимизации раскроя, скорее всего, вызвано двумя факторами:

1. Это действительно первая операция в цехе, в результате которой «рождается» деталь;
2. Оптимизация раскроя наиболее понятна для пользователя.

Но прежде чем говорить об оптимизации того или иного процесса, необходимо опять же вернуться к вопросу комплексности при подборе программного обеспечения для проектирования. Именно параметры, заданные при принятии заказа, такие как свойства выбранного материала, свойства выбранной фурнитуры и комплектующих, влияют на автоматизацию производственных процессов.

Если менеджер в салоне работает на одной программе, а конструктор на производстве — на другой, то все вопросы присадки и раскроя решает конструктор.

А если используется единая комплексная система проектирования, то, как только менеджер в салоне меняет тот или иной материал в заказе (исключительно для задач визуализации), сразу же автоматически изменяются и входящие параметры листа, используемого при раскрое. Как только менеджер (исключительно для удешевления заказа) меняет фирменные комплектующие на более дешевые, сразу меняется и карта присадок, т. к. у новых комплектующих другие посадочные места, а сразу после замены (при наличии библиотек комплектующих реальных поставщиков) программа понимает, как изменится присадка под новые комплектующие. Если же менеджер и конструктор работают в разных программах (а значит, конструктор вынужден дублировать у себя в программе проект, принятый менеджером в салоне), то такой автоматизации нет.

Теперь перейдем непосредственно к раскрою. Почему программа оптимизации раскроя лучше, чем опытнейший пильщик? Дело в том, что оптимизация заключается в выборе наилучшего варианта из множества других. Стоит ли говорить, что компьютер этот выбор сделает гораздо быстрее, чем человек (каким бы гениальным и опытным он ни был)? Просто потому, что компьютер выполняет гораздо больше операций в секунду, чем человеческий мозг.

Можно возразить: «В теории, конечно, так. Но почему тогда на практике опытный пильщик иногда делает карты лучше (а иногда и быстрее), чем любая программа?»

Да, это действительно так.

Но в этой фразе ключевое слово «иногда». А дальше возникает эффект падения бутерброда с маслом на пол (т. е. всегда маслом вниз). Как показали многочисленные опыты, бутерброд падает маслом вниз с вероятностью ровно 50 %. Но именно этот случай запоминается. Если вернуться к раскрою, то там вероятность того, что человек сделает карту лучше, чем компьютер, существенно меньше. Но когда так происходит, это событие запоминается и преподносится как пример правильности данного утверждения.

И еще один момент. Практически все программы при создании карты раскроя ведут процесс оптимизации с самого начала. Пильщик же может знать, что при таком составе заказа основной вид карты будет такой-то и надо разместить нестандартные детали лишь в свободных местах. Наверное, это быстрее, чем делать карту с нуля. Возможно, что в каких-то случаях он и компьютер обгонит (который перелопачивает миллионы вариантов). Проблема в том, что совершенно не факт, что именно в этом варианте его «стандартная» карта будет оптимальной. Но в этом случае, как правило, говорят так: «В принципе, нас такой процент полезного выхода устраивает. Да, наверное, программа сделала бы карту на несколько процентов выгоднее, но нас это не сильно беспокоит. Сейчас нам важнее скорость».

Таким образом, мы выяснили, что в скорости работы и возможности перебрать множество вариантов, определив наилучший, опытный пильщик явно проигрывает компьютеру.

— Есть. И это интеллект. Программа выполняет оптимизацию четко по указанному заданию. Она не может сама думать и менять задание в процессе работы, не может сама сообразить, что не надо искать совсем уж оптимальный вариант, что производителя и так устроит. Она не может посмотреть на карту и решить, что «вообще-то деталь текстурированная и поворачивать ее нельзя, но, в принципе, это ведь нижняя полка, ну и бог с этим направлением текстуры; а вот если ее повернуть, то она и на этот лист войдет» и т. д.

Вот в этот момент и проявляется разница между различными программами оптимизации раскроя.

Конечно, ни одна программа раскроя (даже самая современная и профессиональная) на текущий момент интеллектом не обладает. Но в наиболее эффективных приложениях существуют настройки, позволяющие предоставить дополнительную свободу действий и ускорить работу за счет смягчения исходных требований к результату. Например, еще на стадии формирования задания можно разрешить программе поворачивать ту или иную деталь. Даже несмотря на то, что она текстурированная. Также можно объяснить программе, что не нужно «бесконечно долго» искать оптимальное решение, перебирая миллионы вариантов, а что сейчас надо найти приемлемый вариант, но побыстрее. Для этого, как правило, существуют специальные параметры в настройках. Или вообще установить приемлемый для вас процент заполнения карты. В любом случае, в современных программах оптимизации раскроя плитных материалов должно быть достаточно много настроек для того, чтобы установить для программы рамки, в которых ей позволяется действовать.

Немаловажную задачу представляет также работа с заданиями на раскрой. Часто, получая на раскрой задание по конкретному заказу, мы обнаруживаем, что в нем представлено несколько разных материалов (ЛДСП, ДВП, МДФ, стекло, зеркало и т. д.). Не все эти материалы мы вообще будем раскраивать (например, зеркало мы покупаем готовое), следовательно, надо иметь возможность удалить тот или иной материал из задания. И не все материалы мы будем кроить одновременно: к примеру, сегодня мы будем заниматься ЛДСП, а ДВП перенесем на другой день. Значит, надо выделить тот или иной материал в отдельное задание, решить все вопросы с ним, а на другой день заняться другим материалом. Или наоборот: у нас есть одинаковый материал в разных принятых заказах. Понятно, что если эти задания объединить, то раскрой получится эффективнее. В этом случае может возникнуть другая проблема: как потом разделять полученные детали обратно по их заказам? И этот вопрос в современных системах раскроя успешно решается.

Наконец, работа с обрезками — их учет и использование (когда выбранный обрезок следует поставить в резерв, когда удалить из списка, а когда, возможно, вернуть в список для общего пользования). Очень часто обрезок (а иногда и новый лист) имеет дефекты (сколы, царапины и т. д.). Однако это не значит, что данный обрезок следует выбросить. В этом случае в программе нужно указать размер и местоположение дефектного участка, тогда при автоматическом формировании карты на этот обрезок программа «обойдет» деталями этот участок (или участки), максимально эффективно используя оставшееся место.

В современных системах раскроя много внимания уделяется не только проценту полезного выхода, но и удобству работы пильщика. В настройках можно предусмотреть сортировку полос — это параметр, который никак не влияет на процент полезного выхода, но существенно повышает удобство работы человека у станка.

Конечно, огромное влияние имеют и параметры оборудования: соответствующие отступы и ограничения, толщина пилы и режимы пиления — все это влияет на формирование оптимальных карт раскроя.

Думаю, лишним будет говорить о том, что карты для пильного центра, на котором можно проводить пакетный раскрой (распил сразу нескольких листов с одинаковой картой), и для форматно-раскроечного станка будут отличаться. В этих случаях отличаться будет сам алгоритм раскроя. Его можно поменять за счет ограничения количества поворотов или, наоборот, выбрать алгоритм, нацеленный исключительно на процент полезного выхода и игнорирующий другие, второстепенные параметры (например, при использовании очень дорогого материала).

Конечно, даже самому опытному пильщику крайне сложно предусмотреть все перечисленное. В программе же это задается теми или иными настройками, и специалист, выполняющий раскрой, может не обращать внимания на эту рутину.

— Преимущество пильщика перед программой оптимизации заключается в том, что мозг человека более гибкий и мыслит пространственно. Потому в некоторых ситуациях человек может предложить действительно экономичный вариант и использовать в дело практически весь материал. Программа же действует по написанному алгоритму и предлагает оптимальные варианты. Но все они математически просчитаны. В этом плюс программы: скорость и математика. Например, возьмем лист с дефектом. Пильщик, учитывая дефект, может обойти этот участок и получить максимальный выход. Сегодня в программе также есть возможность указать дефект, и тогда карта раскроя будет составлена с его учетом.

Да, и хорошо, если дефект был обнаружен до момента передачи материала и задания в обработку. В этом случае решить такую задачу получится оперативно. Сложнее, если дефект обнаружен непосредственно на станке. Тогда срок выполнения заказа немного увеличится, конечно, если подобный материал есть в наличии. Но снова встает вопрос: каков процент встречающихся дефектов? Возвращаясь к опыту пильщика: опытный сотрудник, используя предоставленную ему карту раскроя и увидев дефект, определит, можно ли какую-то деталь отправить с дефектом дальше (т. е. дефект не будет виден после сборки и установки мебельного элемента). И это тоже преимущество.

— В этом случае любая современная программа должна предусматривать возможность ручного редактирования и даже ручного создания карты раскроя с нуля. Даже в том случае, если опытный пильщик будет сам с нуля создавать карту раскроя, действовать в программе ему все равно будет проще и быстрее, чем на бумаге: соответствующие настройки никуда не денутся, они будут ускорять даже его «ручную» работу и помогать избегать возможных ошибок.

Таким образом, в современных системах раскроя предусмотрены различные настройки и параметры для создания не только наиболее экономичных, но и максимально удобных в работе карт раскроя. При этом они же являются удобным инструментом для опытного пильщика при необходимости ручной работы. Ну а скорость работы компьютера при этом никуда не исчезает. Как вы догадываетесь, из года в год эта скорость будет только возрастать. А скорость работы человека, к сожалению, нет.

— Преимуществ пильщика перед программой оптимизации очень мало. Вернее сказать, оно одно. Но по сути своей преимущество это огромно и играет ключевую роль — это логика, которой программа лишена! Разработчик ПО, который пишет программу, в большинстве случаев полагается на свой опыт и подсказки пользователей, но просчитать всю картину оптимизации на 100 % ему никогда не удастся. А вот когда уже на производстве пильщик работает в тандеме с программой и они взаимодополняют друг друга, то это является идеальным сочетанием. Только тогда это и будет оптимизацией.