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《黑格排料系统》功能完全剖析

《黑格排料系统》最初发布于 2004年,当时的软件名称为《极限切割》,至今已经历十七个年头。从发布的产品安装光盘的内容上看,第一个版本仅仅包含2兆内容,而最新的这个版本则包含多达数百兆内容,从此可以大概看出这款软件功能的进化。本文将从各个方面对最新的《黑格排料系统》进行详细的剖析,以便帮助大家了解这款排料软件的功能特点。

图1 经典的欢迎界面

第一部分 界面篇

一、更简洁、更漂亮、更顺手的默认界面

运行《黑格排料系统》,漂亮大方的界面让人眼前一亮,颇具现代感的界面风格的确让人有一种赏心悦目的感觉。录入原材料、零件数据后,用鼠标点击“计算”按钮,一个漂亮的计算结果就展现在窗口的右侧。利用分页式的作业标签,您可以自由浏览每个作业的排料图和相关数据。

数据录入编辑操作按照微软的 Excel 操作模式设计,但是根据本软件特点,提供了更方便的操作改进。因此,操作起来非常顺手,无论数据添加,还是修改删除,都非常快捷。

二、百变金刚——定制个性化的操作界面

通过设置,我们还可以修改《黑格排料系统》界面的形式和数据项目。例如很多用户可能会喜欢下面这种形式:

实际上,《黑格排料系统》的菜单和工具条都是可以自由定义的,秘密都在安装文件夹内一个叫做 xcut.ini 的配置文件里。下图用记事本展示了这个文件的一小段内容:

呵呵,从程序名称、到登录窗口、到菜单内容定义、再到工具条的设置,甚至我们公司的标志都可以修改。这样使得本软件可以很“友好”地集成到其他企业管理软件中。

《黑格排料系统》的切割任务文件结构是可以定制的。如果您有这方面需求,用Access数据库软件修改安装目录下的 default.mdb 文件即可。有时候,您会发现《黑格排料系统》一些小的升级可能会添加一些数据项,其实就是利用的这个方法加入的新内容,不需要修改《黑格排料系统》程序代码,既可实现文件结构升级。

 

第二部分 算法篇

算法是排料软件的核心,《黑格排料系统》在排料算法方面有多方面创新性的工作。

一、100分基准测试

为衡量算法性能的优劣,2005年我们发明了100分基准测试。人工构造一个出材率为100%的任务,然用用排料软件计算,看看软件计算结果是否能够达到100%的出材率。《黑格排料系统》自2005年通过了100分基准测试,2009版给出了更好的成绩,最近算法在这个方面取得新的突破,能给出更简单紧凑的排料方案。

附图:极限切割2009版100分测试结果

100分测试为排料算法提供了一种客观的技术指标,推动的排料算法的健康发展。《黑格排料系统》即将发布的后续版本,会在此方面展示所取得的新的技术突破。

小常识

很多排料软件采用所谓的“贪心算法”,一般而言,贪心算法是无法完成100%基准测试的。完成该测试,要求算法至少具备某种高级智能化的“启发式”搜索策略。

二、计算速度

排料优化算法的基本原理是,比较各种可能的排料方案,选出最优的那个切割方案。

原理很简单,困难在哪里呢?困难就在于各种可能的排料方案可能是一个天文数字。如果不讲究策略去挨个方案比较,即使看上去很简单的切割任务,我们都可能要等上数亿年才能得到结果。因此,各种排料算法应运而生,这些算法的杀手锏就是提高计算速度,力争在比较短的时间内给出计算结果。

 

各家都有自己的杀手锏,我们可能会特别担心《黑格排料系统》这款软件的表现。有客户专门测试了《极限切割2009专业版》计算速度,其中一个典型的切割任务,包含900种不同尺寸,共计40万个零件。《极限切割2009专业版》用 2 分钟时间完成计算,计算速度可满足生产管理需要。

三、切割方案的易切割性

很多情况下,出材率并非企业最求得唯一目标。如果排料方案不适合切割工艺,会严重影响切割作业效率。《极限切割》在开发初期曾经很尴尬地遇到过这个问题。不过,现在这个问题已经很圆满地解决了。下图给出一个板式家具排料方案的实例,可以看出,这种风格的排料方式非常适合一刀切作业方式。

附图:符合切割工艺的排料策略

本文还会给出《极限切割2009专业版》的许多排料实例,如果您留意一下,会发现排料策略基本上都会考虑切割工艺因素。有句俗话“鱼和熊掌不可兼得”,用这句话来形容出材率和易切割性做恰当不过了。《极限切割2009专业版》兼顾这两方面因素的前提,给出了折中的解决方案。

四、余料优化技术

自2006版开始,我们在余料优化方面下了不少功夫,2009版余料处理技术趋于成熟。下面我们通过2006版和2009版对一系列切割任务的比较,看看2009版在余料优化处理方面表现。

在尺寸为1000x800的原片上,切割尺寸为300x200的零件。下面给出13个例子,零件数量依次为1、2、3、...、13,我们可以看出,2009版在出材率优先和首刀水平模式下,都能给出很好的余料优化结果,相比2006版,进步非常明显。

2006版 2009版:出材率优先模式 2009版:首刀水平模式

附图:极限切割2006和2009版在余料优化处理方面的差别

上图中的实验,是一位具有多年经验的排料师傅提出来的,这位老师傅要和电脑比一下看谁排的更合理。在零件增加到七块时,老师傅认输。排料这类问题,最终还是应该用电脑来解决,毕竟计算量太大了,人工计算不太现实。

 

第三部分 设备篇

一、对接NC数控设备

随着数控开料设备的普及,排料软件与数控设备对接成为一项很重要的功能需求。

《黑格排料系统》能够对接大多数数控开料设备,包括:NC代码、G代码输出,DXF输出,部分著名厂商的定制代码输出等,可满足异形件排料、打孔、开槽、装饰工艺等加工要求。

 

二、异形件参数化录入

可从异形零件库选择对应的异形零件图形,设置图形参数后,即可得到所需异形零件。用户可以自行设计新的异形零件,丰富图形库内容。

附图:通过参数迅速设定异形零件图

三、针对数控设备加工效率优化排料方案

《黑格排料系统》排料算法兼顾了出材率和切割效率,适合自动化设备切割。

附图:合理布局,更方便数控加工

四、玻璃异形排料策略

玻璃切割工艺比较特殊,针对玻璃切割工艺的特殊要求,《黑格排料系统》提供了特别处理,针对一刀切、掰边距等限制,以及优化分片操作顺序等。

异形排料可以照顾到异形件之间的几何关系,实现三角形、梯形、平行四边形等异形图形的合理拼接,减少材料浪费。异形玻璃排料结果可以导出至常见的玻璃切割设备。

附图:玻璃切割工艺比较特殊,排料软件给出符合玻璃工艺的方案

 

 

 

第四部分 材料篇

《极限切割2009专业版》从多个角度提供了对切割材料、材质的技术支持。

一、线材(型材)、矩形板材、卷材、自由矩形板材、坯材

《极限切割》排料算法是针对多维立方体最优分割的通用算法,可以有效地计算一维(线材、型材)、二维(板材、卷材、自由板材)、三维(坯材)。呵呵,如果真的存在四维立方体,她一样计算不误。

上面的说法有点太专业,下面咱们结合实际工作来点具体的解释。

1、线材(型材)排料

在门窗生产时,需要对边框、立撑、横梁等部件开料。这类部件是从若干定长规格的型材切割而成的。如何用最少的型材切割出所需部件,就需要排料优化计算软件支持。

市面上有一些专门的型材排料优化计算软件。《黑格排料系统》》本身可以进行这类计算,而且无论速度还是出材率,都比市面上这些专门的型材优化计算软件更好一些。主要原因是,开发这类软件的门槛很低,不少在校学生都能搞出来(就是算法教材里介绍的背包问题)。但是,想设计出高性能的算法,仍然需要解决很多技术问题。由于《黑格排料系统》采用了多维立方体最优分割技术,对此问题的处理自然比大学教材这类练习题的解法要有明显的改善。

2、矩形板材

这个不用多讲了,平面排料算法的核心就是矩形材料排料。

3、卷材

许多行业都会用到卷材。例如钢材卷板、布匹等。

一般排料软件会要求先把卷板切割成标准矩形,然后再按照矩形排料算法进行计算。这样做的好处是,算法比较简单,但是牺牲了出材率。

《黑格排料系统》按照与实际工作一致的方式解决的卷材排料问题,极大地提高了材料的利用率。

4、自由矩形材料

有些企业原材料可以从供应商那里根据自己需要的尺寸定制生产。这样,在计算排料方案的时候,只需要说明原材料尺寸的允许范围。《黑格排料系统》会根据待加工零件的规格和数量,自动确定原材料的采购使村和数量。

这种作业方式,材料利用率比通常会高出很多。

5、坯材

坯材就是三维的材料。例如石材坯料、模具钢等材料。《黑格排料系统》自2006版开始,就支持这类材料。

 

二、纹理处理

家具、石材、装饰等行业在开料时往往需要考虑材料纹理方向。为此,《黑格排料系统》提供了最完备的纹理处理功能。

1、“允许旋转”选项

如上图,在输入零件数据时,如果选中“允许旋转”选项,则意味着零件没有纹理方向的限制,可以正常排料,也可以旋转90度排料。

如果没有选择“允许旋转”选项,则表示零件有纹理方向,不允许旋转90度排料。

2、纹理号

有时,某一组零件要求纹理方向必须保持一致,如果正常排料的话,这一组零件必须全部按照正常排料操作;如果旋转90度排料,这一组零件必须全部旋转90度排料。这个时候,只需要把这组零件的纹理号设成同一个非零的数值即可。参见下图:

三、多材质排料任务

多材质排料任务指:同一个排料任务种包含不同材质的零件、或者包含不同厚度的零件、或者同时包含线材、板材、坯材等。

例如很多按照订单生产的企业,往往一个订单内包含多种材质的零件。这个时候,就要求同一个排料任务单中,可能包含多种不同的材质。参见下图:

《黑格排料系统》允许这类排料任务,软件会自动按照材质对零件自动分类。

 

第五部分 参数篇

《黑格排料系统》提供了许多计算参数,以满足不同类型切割作业的需要。

一、刀具参数

1、刀口宽度:又称锯缝、刀损等,常用于板式家具、等离子、激光、火焰切割等领域。

2、刀口长度:某些切割设备或工艺可能会对切割线长度有限制,例如剪板机刀具的宽度等。

3、最小切割尺寸(玻璃掰边距):切割工艺或切割设备对最小切割尺寸会有限制。最常见的就是玻璃的掰边距,当零件或余料尺寸小于某个数值时,就无法顺利实现分片操作。

4、清边距离:一般用于自动或半自动切割设备。在切割零件之前,先切上一刀清边,作为后续切割的基准。

5、修边(毛边):在切割之前对原材料进行修整操作,除去不能用的毛边。

6、切割层数:有些切割设备一次能切多层,为充份利用这些设备的切割效率,软件会根据设备的最大切割层数自动优化排料策略。

二、计算模式

1、出材率优先:对于全自动切割设备,或者切割路线无限制的情形,设置此参数,将会优先考虑出材率,以最大可能地降低开料成本。

2、尽量易于切割:设置此参数,将优化切割路线,使排料方案能够以最高效的方式执行。在该模式下,还允许用户选择第一刀的切割方向。

三、零件参数设定

1、磨边:许多零件切割完成后还要进行后续磨边操作,因此,软件在计算排料方案的时候,会自动添加磨边量,使得切割产生的毛坯零件预留磨边量。

2、允许正负工差:设置正负工差后,软件会在许可范围内尝试调整切割尺寸,以便提高出材率、或者产生更好的切割路线。

四、余料参数

1、最小余料尺寸:凡是小于该尺寸的余料一律按照废料处理。大于此尺寸的余料则允许保存到余料库,或者在滚动作业模式下,自动滚入下一个切割任务中参加排料。

 

第六部分 功能篇

一、库存管理

1、原材料库管理

这是一个简易的库存管理系统,可以把常用的原材料分门别类地管理起来。

2、余料库管理

每次的切割余料,可以保存到余料库,供下次使用。

二、 与 Excel 交流数据

1、数据复制、粘贴

《黑格排料系统》的数据编辑表格可以和 Excel 互相复制粘贴数据,是用此方法与 Excel 交换数据非常方便。

2、数据导入、导出

不少用户喜欢采用专门的导入导出程序与Excel交换数据,《极限切割》提供了一个很棒的导入、导出程序,很容易就能实现数据交换。

3、统计报表

《黑格排料系统》提供了多种统计报表,下面给出的例子是一种常见的Excel报表生成程序,可以生成6个常规报表。

 

三、与 AutoCad 交流数据

《黑格排料系统》可以把排料结果以 DXF 格式的文件输出。利用该功能,可以和许多数控设备实现接口。

四、打印

1、排料方案打印

《黑格排料系统》提供了零活的打印功能。用户通过打印设置功能,可以订制自己所需的打印内容和格式。打印预览界面如下:

打印设置窗口:

2、标签打印

排料算法会打乱零件顺序。切割作业完成后,需要重新排列零件顺序,以便和订单顺序相符合。标签打印可以帮助切割工人快速整理零件顺序。

五、滚动式作业模式

许多用户希望在开料的时候,排料图的出材率必须达到95%(或某个合适的值)以上。低于期望值的排料图废弃掉,其中包含的零件滚动到下一个切割任务去完成。如此下来,可以保障材料的利用率在给定范围之内。

《黑格排料系统》提供了如此功能,在新建切割任务的时候,允许把本次未完成的零件以及切割余料,滚动到下一个任务中去。

 

第七部分 二次开发篇

一、界面定制

1、平铺视图

软件默认平铺视图:

2、多页视图

可以通过“视图”菜单设置成多页方式:

二、启动画面定制

软件自带的启动画面如下:

该图片文件保存在安装目录内,文件名为 logo.jpg,可以把此文件更换为您自己喜欢的画面即可,画面尺寸为600x400像素。

当然,也可以通过更换安装目录下的 logo.exe 程序,设计自己喜欢的开机画面的显示方式。

三、软件名称、公司信息定制

软件名称、我们公司的信息都保存在安装目录内的 xcut.ini 文件内,可以随意修改。提供这个功能主要是为第三方开发商准备的,以便能把《极限切割》集成到第三方环境。

四、菜单、工具条定制

《黑格排料系统》的全部菜单、工具条都是通过 xcut.ini 文件配置的。您也可以通过修改这份文件,把软件修改成自己喜欢的样子。

五、与 ERP 系统的开发接口

1、动态链接库

我们提供了一套动态链接库,可以把《极限切割》的套料算法单独拿出来集成到第三方应用系统中。目前国内多家ERP厂家集成了这一套组件。

2、中间文件

《黑格排料系统》也可以通过中间格式的文见于其它系统交换数据。文件格式可以是XML、或者Access数据库格式。

 

第七部分 用户手册、视频教程

一、用户手册

《黑格排料系统》随安装光盘提供了一套完整的用户手册,全面详尽地介绍这套软件的使用方法。

推荐下载:黑格排料系统用户手册(如果打不开,请下载安装PDF阅读器:PDF 阅读器免费下载)

二、视频教程

《黑格排料系统》随安装光盘提供了一套完整视频教程,通过具体操作演示这套软件的具体用法。

三、极限切割-开料软件 下载

黑格排料系统 专业版

《黑格排料系统》开发组 2020-3-31

 

 

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