برای به حداقل رساندن ضایعات و به حداکثر رساندن استفاده از مواد در بسیاری از انواع ماشینکاری، نرم افزار تودرتو کاملاً حیاتی است. نرم افزار تودرتو که اغلب برای برش قطعات از صفحات فلزی یا ورق های چوبی استفاده می شود، چیدمان آن قسمت ها را بهینه می کند تا قطعات بیشتری روی یک ورق قرار بگیرند و زباله کمتری برای ضایعات تولید شود. فرآیندی که معمولاً توسط یک تکنسین ماهر به صورت دستی انجام می شود، نرم افزار تودرتو در کسری از زمان امکان چیدمان بهتر تودرتو را فراهم می کند.

نمایش همه سازندگان نرم افزار نرم افزار تودرتو

شکل 1: نرم افزار تودرتو که اغلب برای برش قطعات از صفحات فلزی یا ورق های چوبی استفاده می شود، چیدمان آن قطعات را بهینه می کند

نظریه کاربرد

نرم افزار تودرتو با گرفتن قطعات دیجیتال و اجرای آنها از طریق یک الگوریتم تودرتو کار می کند تا کارآمدترین استفاده از مواد را با توجه به محدودیت ها تعیین کند. با نرم افزار تودرتو، قطعات را می توان به روشی بسیار کارآمدتر از مواد صفحه جدا کرد. با چاپ سه بعدی و سایر تکنیک های ساخت افزودنی، نرم افزار تودرتو از یک الگوریتم بسته بندی برای تعیین طرحی استفاده می کند که بیشترین استفاده را از حجم ساخت می کند.

یافتن چیدمان بهینه قطعات 2 بعدی با اشکال و اندازه های مختلف برای به حداکثر رساندن استفاده از مواد، کار بی اهمیتی نیست. الگوریتم تودرتو که یک مشکل برش و بسته بندی دو بعدی در نظر گرفته می شود، باید با هندسه دشوار مقابله کند، محدودیت های عدم همپوشانی و مهار را برآورده کند و محاسبات پیچیده را انجام دهد. علاوه بر این، این محاسبات باید نسبتاً سریع و با دقت بالا انجام شوند.

تودرتوی قطعات مستطیلی

بیشتر الگوریتم‌های تودرتو از حالت ساده تودرتو کردن قطعات مستطیلی شروع می‌شوند. در طول سال‌ها، الگوریتم‌های بهتری برای حل این مجموعه مشکلات ایجاد شده‌اند که از الگوریتم‌های تودرتو در سمت چپ پایین شروع می‌شود تا روش‌های بازگشتی پیشرفته با استفاده از روش جستجوی درختی. اگرچه بسیاری از این الگوریتم‌ها می‌توانند قطعات مستطیلی ساده را به شیوه‌ای تا حدودی بهینه در تودرتو قرار دهند، پیچیدگی قطعات نامنظم آنها را بسیار ناکارآمد می‌کند.

الگوریتم های محفظه

گام بعدی برای حل مشکل قطعات نامنظم استفاده از الگوریتم های محفظه است. این الگوریتم‌ها شکل‌های نامنظمی دارند و آن‌ها را در مستطیل‌ها یا شش ضلعی‌ها محصور می‌کنند که سپس با استفاده از الگوریتم‌های ساده‌تر تودرتو می‌شوند. در حالی که برای الگوریتم کارآمد است، این الگوهای تودرتو منجر به مصرف کم مواد می شود.

الگوریتم های جستجوی فضا

برای افزایش بیشتر میزان استفاده از مواد، دو مسئله باید حل شود: یافتن فضای خالی و پر کردن فضا. الگوریتم‌های جستجوی فضای خالی معمولاً فضا را پیدا می‌کنند و سپس از الگوریتم ساده‌تری برای قرار دادن قطعات در آن زیرفضا استفاده می‌کنند.

رویکرد ترکیبی

نرم‌افزار تودرتو مدرن ترکیبی از این الگوریتم‌ها و بسیاری دیگر را برای تعیین راه‌حل‌های مشکل تودرتو استفاده می‌کند. با کاهش قیمت محاسبات سرعت بالاتر، حتی الگوریتم‌هایی که از روش‌های درج، ترجمه و چرخش استفاده می‌کنند، اکنون کاربردی هستند. از طریق این ترکیب‌ها، نرم‌افزار تودرتو می‌تواند طرح‌بندی‌های تودرتو بهینه‌سازی شده را استخراج کند که مصرف مواد را به حداقل می‌رساند، در محدودیت‌ها باقی می‌ماند و نتایج را در مدت زمان معقول ایجاد می‌کند.

شکل 2: اجزای تودرتو بر روی ورق فلز.

مشخصات

مشخصات نرم افزار تودرتوی رایج معمولاً حول سیستم CAD مورد استفاده و نحوه ادغام نرم افزار تودرتو می چرخد. مشخصات معمولی عبارتند از:

محیط CAD یکپارچه
ادغام با سایر سیستم عامل های CAD
CAM گنجانده شده است
سیستم عامل های پشتیبانی شده یا مبتنی بر وب
نیاز به دسترسی به اینترنت
اشتراک یا هزینه یک بار

انواع

امروزه انواع مختلفی از نرم افزارهای تودرتو در بازار وجود دارد. این نرم‌افزار از راه‌حل‌های رایگان و مبتنی بر وب تا نرم‌افزارهای پیشرفته‌تر طراحی شده برای اجرا در یک طبقه را شامل می‌شود. نتیجه مطلوب برای افزودن نرم‌افزار تودرتو اغلب نوع مناسب‌ترین نوع را دیکته می‌کند. برخی از نسخه‌های نرم‌افزار تودرتو به‌طور کامل با سیستم‌های ERP/MRP ادغام می‌شوند و همچنین برای مستند کردن مقادیر قطعات و ردیابی قطعات تا پایان سفارشات.

سیستم های تودرتو خودکار

بهترین راه برای بریدن صدها یا هزاران قطعه از ورق های مواد ممکن است برای یک تکنسین خوب ساعت ها یا روزها طول بکشد. در حالی که نتیجه نهایی ممکن است خوب باشد، هنوز بعید است که بهینه شود.

سیستم‌های تودرتوی خودکار با انجام همان کار با استفاده از کامپیوتر و الگوریتم‌ها، مقدار زیادی از کار را ذخیره می‌کنند. تودرتوی خودکار به یک تکنسین اجازه می دهد تا داده های CAD را وارد کند، پارامترهای مناسب را تنظیم کند و بقیه کارها را به نرم افزار بدهد. نتیجه نهایی، تودرتوی قطعاتی است که برش زمان کمتری می‌برد و میزان مصرف مواد بالاتری خواهد داشت.

یکپارچه سازی کنترل موجودی

بسیاری از انواع نرم افزارهای تودرتو با ایجاد یکپارچگی عمیق تر در محیط های تجاری و تولیدی، به دنبال ارائه ارزش بیشتری هستند. با انجام وظایفی مانند ردیابی موجودی و سفارش‌های کاری، برخی از نرم‌افزارهای تودرتو می‌توانند استفاده از مواد را بر اساس سطح موجودی مواد خام بهینه کنند و می‌توانند تک تک قطعات را در هنگام تولید از طریق کارخانه ردیابی کنند.

ویژگی ها

نرم افزار Nesting با گزینه های مختلف و مشخصات موجود عرضه می شود. دانستن اینکه کدام ویژگی بیشتر مفید خواهد بود، امکان انتخاب صحیح نرم افزار را فراهم می کند.

اولویت ورق

در حالی که همه الگوریتم‌های تودرتو از الگوریتم‌های مرتب‌سازی مختلف برای تعیین بهترین الگوی تودرتو استفاده می‌کنند، توانایی قرار دادن پارامترها بسیار مهم است. انتخاب اولویت ورق به سیستم این امکان را می دهد که سعی کند بیشتر از ورق های اندازه خاصی از مواد استفاده کند. این ویژگی می تواند برای اجرای عملیات ناب حیاتی باشد.

ادغام خودکار خطوط

دوبار بریدن از یک مسیر اتلاف وقت است. خطوط ادغام خودکار خطوط به سمت بالا به طوری که یک برش یک طرف هر دو قسمت را قطع می کند و زمان کلی برش را کاهش می دهد. ویژگی‌های کوچکی مانند این می‌تواند منجر به کاهش معنی‌دار زمان پردازش شود.

Tabbing خودکار

برخی از قطعات در حین پردازش بیشتر از بقیه احتمال دارد واژگون شوند. نرم افزار تودرتو که می تواند این نوع قطعات را تشخیص دهد، می تواند با افزودن زبانه ها برای چسباندن قطعه به اسکلت از این امر جلوگیری کند. این برگه‌ها باعث می‌شوند که بقیه فرآیند به‌طور کارآمدی پیش برود.

جبران سرب ورودی/خروجی

برای برخی از فرآیندهای برش، به دلیل تغییرات در ابتدا و انتهای فرآیند برش، خطوط باید اندکی کشیده شوند. ورودی و خروجی سرب از تمیز بودن برش در امتداد قسمت اطمینان حاصل می کند.

جبران حرارتی

به ویژه هنگام برش ورق فلز مهم است: گرمای تولید شده در طول فرآیند برش می تواند باعث شود که خود ماده کمی منبسط شود. نرم افزار تودرتو با قدرت جبران این تغییرات منجر به یک محصول نهایی بهتر می شود.

لانه سازی باقی مانده

همه فلزات استفاده نشده نباید از بین بروند. تودرتوی باقیمانده اجازه می دهد تا ورق های باقی مانده را در انبار قرار داده و بعداً برای برش قطعات اضافی استفاده شود و تعداد کل ضایعات را کاهش دهد.

مرتب سازی پیشرفته

هنگام مرتب سازی قطعات از روی اسکلت، بسیاری از انواع نرم افزارهای تودرتو می توانند شماره قطعه را برای اپراتور نشان دهند. مرتب‌سازی پیشرفته اطلاعات بیشتری را فراهم می‌کند، شاید هر قسمت را رنگی متفاوت می‌سازد تا اپراتور راحت‌تر قسمت‌های مشابه را تشخیص دهد.

شکل 3: نرم افزار Nesting را می توان برای بسیاری از برنامه های کاربردی استفاده کرد.

برنامه های کاربردی

نرم افزار Nesting را می توان برای بسیاری از برنامه های کاربردی استفاده کرد از جمله:

لیزر
سوخت اکسیژن
پرینت سه بعدی
مشت
روتر
لوله
پلاسما
واترجت
ترمز را فشار دهید

هر ماشینکاری CNC که بر روی یک صفحه یا تولید افزودنی که دارای حجم ساخت است انجام می شود می تواند از نرم افزار تودرتو بهره مند شود. الگوریتم‌های موجود در نرم‌افزار کاربردهای کارآمدی برای مواد صفحه یا حجم ساخت پیدا می‌کنند و اطمینان حاصل می‌کنند که مقدار کمی هدر می‌رود. با کاهش زمان‌های فرآیند نرم‌افزار تودرتو، راندمان استفاده از مواد بیشتر می‌شود و زمان کمتری برای تولید همان تعداد قطعات مورد نیاز است.

منبع

globalspec