板材套料软件AutoNEST与Tekla Structures协同工作实现设计到加工自动化 - 文章

板材套料软件AutoNEST与Tekla Structures协同工作实现设计到加工自动化

作者：杜鹏柳鲁明

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摘要：企业应该开始考虑 Tekla Structures 软件如何能应用到其他的部门以及其他的项目生产流程中，AutoNEST 软件和Tekla Structures 软件的完美结合将使深化设计到加工制造的流程完全实现自动化，实现高效的板材零件排样优化，控制材料成本，使企业实现制造材料成本的精细管理。
关键词：AutoNEST Tekla Structures 板材套料排样材料成本控制精细管理

伴随金融危机的爆发，全球经济处于缓慢的复苏过程中，2009 年被贯以“成本年”，企业开始对材料成本控制越发重视。对于生产制造行业，高质高效的产品才能在市场中更具竞争力，在信息化日益发展的今天，手工建造技术早已经被我们甩在了上个世纪，而取而代之的是数字化建造技术。使用领先的软件，配备自动化的设备，加之先进的管理理念才能使企业在这个充斥着竞争和危机的环境中立于不败之地。

一、Tekla Structures 软件用户传统的生产制造流程

通过对 Tekla Structures 软件用户的了解，我们发现中国的Tekla Structures 软件用户大多仅仅局限于使用Tekla Structures 软件来解决深化中详图设计的工作，而整个项目的其他流程并没有Tekla Structures 软件的参与，仍然通过人工和采用原始的方法途径来实现。而欧美等国家的用户已经实现了在工程项目的各个流程中使用Tekla Structures 软件来帮助其解决问题。本文将通过生产制造的环节来说明如何使Tekla Structures 软件在这个环节中发挥更大的优势。

生产制造往往需要三个部分组成，即深化设计（图纸来源）、排样优化（下料依据）、加工制造（设备切割）。先来看一下国内多数钢结构加工企业的工作流程：深化设计由TeklaStructures 软件完成，将零件图转换成AutoCAD 格式的图纸，然后由设计部门或者生产部门对AutoCAD 格式的零件图进行二次修改，去掉排样环节不需要的尺寸线、文字标注、材料表等，一般只剩下零件图形和零件编号；接下来将所有的零件图形按特性的不同人工分类，通过手工或者随设备配套的加工软件的排样功能排出下料切割的排版图形；最后利用得到排样的结果进行加工，加工过程一般是通过手工或者是数控设备完成的。

由上面这个过程我们可以清晰的看到，生产制造环节仅仅从Tekla Structures 软件中提取出了零件的图形信息和编号信息，而且这些信息也是间接提取的。生产制造的环节并没有直接有效的利用Tekla Structures 软件中输出的信息，以致下面一系列的环节回到手工操作的状态，这可能导致整个生产制造环节中出现无序和失控的状态，我们称之为粗放型管理。

二、AutoNEST 软件与Tekla Structures 共同实现数字化建造技术下的生产流程是否能够使深化设计环节中Tekla Structures 软件的所有数据自动的输入到套料排样的环节中？是否能够快速准确的自动得到材料利用率最高的排样结果？是否能够有效的对余料进行管理和再利用？这些问题都将通过AutoNEST 软件与Tekla Structures 软件的协同工作来帮助企业解决。

1. Tekla Structures 软件通过NC 文件输入AutoNEST 软件

AutoNEST 软件区别于其他加工软件的输入的格式，不仅可以集成CAD 软件而且可以集合NC 软件。

因为一般的加工软件只能输入 AutoCAD 格式，但AutoCAD 格式文件仅是图形文件，无法包含零件的其他特性信息，如：板材厚度，材质、数量、编号等。但NC 文件（dstv 格式）包含了所有关于这个零件的形状、尺寸以及特性信息，而Tekla Structures 软件正是可以输出NC 文件的NC 软件，通过这个文件接口，AutoNEST 软件可以自动将零件的形状、尺寸以及特性信息批量转入（图1），所以这些都是自动的，这将为前期的数据输入节省大量的时间，并保证所有输入数据的准确性。

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图 1 自动转入NC 文件

2. AutoNEST 软件自动区分板厚和材质进行套料分组

AutoNEST 软件获取NC 文件的零件的形状、尺寸以及特性信息后，可将输入的所有零件按板厚不同、材质不同的零件自动进行套料分组，完成每组零件的套料任务，这就减少了人为区分板厚和材质进行分组的工作，实现了项目中多种厚度、多种材质的零件同时批量进行套料的功能，从而提高自动化程度，提升工作的效率。

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图 2 排样零件信息输出

3. AutoNEST 软件实现快速灵活的套料进程

AutoNEST 软件具有用户直观的套料任务编辑界面，套料任务带有零件浏览器可以帮助用户选择零件，并方便对一些超长零件进行快速检查。为了增加控制，套料控制系统可对包括套料起点、排列方向、套料优先级、单一零件套料控制以及共边等进行多种设置和考虑（图3）。AutoNEST 软件不但支持规则板而且还支持不规则料板排样、嵌套排样以及余料保存及余料排样。

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图 3 套料控制

AutoNEST 软件采用智能化的组合优化算法，无论对于简单的或者复杂的项目都可以在短短数秒之内快速得到最优的结果（图4）。对于项目中任意修改套料选项比如零件数量、原料板的板幅等，重新运算后自动得到最新的排样结果。AutoNEST 软件会让用户真正感觉无与伦比的高效和便捷。

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图 4 套料结果

4. AutoNEST 实现项目多零件套料和板材库存管理

对于项目的排样结果输出，AutoNEST 软件是自动进行的，自动生成Excel 格式的项目排样零件统计（图2），以及AutoCAD 格式的排样图形（图5）和排样结果报表（图6），输出排样零件的信息包括图形，面积、数量，切割距离等详细统计数据，自动报告每个原料板的材料利用率和废料的百分比以及重量信息，从而实现套料项目的卡片式管理，对每一个项目材料使用情况进行跟踪和存档，使加工流程具有科学的下料依据并对加工中存在的消耗和浪费进行控制。

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图 5 排样结果图形

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图 6 排样结果报表

自动生成的余料会被优先使用在当前项目中（图7、图8），而未能被使用的余料图形会自动保存在余料库中，用于下一个项目使用。余料管理系统将使余料始终处于可控和可利用的状态，避免余料最终成为废料。由于当前大多数企业对库存中的余料没有管理，造成余料上的利用率很低，造成企业的直接经济损失，而AutoNEST 软件将解决这个难题。

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图 7 余料排样

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图 8 余料排样

5.小结

通过上述介绍，我们可以看到AutoNEST 软件是一款优化板料使用的计算机辅助套料软件，其广泛应用于所有的生产制造行业（造船工业、重型工程、钣金制造等），可以满足客户精细型管理的要求，如材料定尺采购、对材料的快速估算以及车间切割工艺计划等功能。其强大灵活的自动化套料功能将大幅减少人工操作时间，并在不同制造条件下最大化材料的使用，可对零件、板料、重量和切割工艺报告等信息详细输出，同时集成于任何NC 软件和CAD 软件。

如果企业可以从深化设计到加工制造中的套料环节应用AutoNEST 软件和TeklaStructures 软件的协作，那么一切将变成自动化的。Tekla Structures 软件的所有数据将自动的输入到套料排样的环节中，并快速准确的自动得到材料利用率最高的排样结果以及实现对余料进行管理和再利用。这不但使Tekla Structures 软件的功能扩展应用到了加工制造环节中，也使企业真正实现了深化设计到加工制造的自动化。

三、AutoNEST 软件与AutoCAD 或Excel 软件连接实现套料优化

1. AutoNEST 软件与AutoCAD 软件的连接

有些企业在某些项目中没有使用 Tekla Structures 这样可输出NC 数据格式的软件，或者作为项目的加工制造单位仅仅从深化设计单位中得到了AutoCAD 格式图纸，而没有NC 数据文件，是不是就无法使用AutoNEST 软件了？回答是否定的。显然，AutoNEST 软件与TeklaStructures 软件的连接是最优的，但与AutoCAD 软件同样可以实现连接。

AutoCAD 软件的图纸中定义的规则板或不规则板图形，可以一一被保存在AutoNEST软件的零件库中（图9），并在定义选项中一一定义零件的板厚、材质、零件编号等信息，通过图形信息和特性信息两个步骤的输入来达到NC 数据输入的效果，而之后的套料结果和套料优化功能将是相同的。

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图 9 输入AutoCAD 格式的零件图形

2. AutoNEST 软件与Excel 软件的连接

如果套料的工作是在项目预算环节之后开始的，并没有完整的图纸，是不是就无法使用AutoNEST 软件了？回答同样否定的。

AutoNEST 软件与Excel 的接口，可以使预算部门提供的材料清单Excel 表格被直接导入到AutoNEST 软件中（图10）。AutoNEST 软件再根据Excel 表格中输入的零件材质、厚度信息将零件自动进行分组，继而迅速的到最优的套料结果。

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图10 输入Excel 格式的零件信息

四、AutoNEST 软件实现企业以科学方法在客户市场和材料供应市场的双赢

1. 客户市场

（1）对于业主

目前钢结构项目中存在业主供料的情况，需要企业提供详细的排样图作为供料依据。而大多数项目往往在工程初期阶段没有完整的加工详图，仅能通过预算部门的项目零件预算清单进行统计，提料工作仍十分困难。而 AutoNEST 将使一切变的非常简单，AutoNEST 软件与Excel 连接，直接将预算部门提供的材料清单Excel 表格导入到AutoNEST 软件中并得到准确的套料结果。既保证企业所提材料够用，又使业主对排样图的真实性确信，并可以让企业对业主提出一份具备市场竞争力的报价。

（2）对于分包

有些项目中企业需要将加工进行分包，而如何准确计算出分包的材料用量，从而避免分包单位多提料呢？AutoNEST 软件同样可以帮企业实现，企业可以利用AutoNEST 软件与NC 软件或者AutoCAD 软件的连接，将零件图形和特性输入到AutoNEST 软件实现自动套料优化，实现科学准确的控制分包单位材料的使用。

2. 材料供应市场

（1）对于采购

企业以往的采购仅仅单一的依据市场的材料价格和供应量等信息，但却没有考虑到究竟何种尺寸的材料在项目中的利用率是最优的，产生的余料是最少的。由于AutoNEST 软件数秒就可以得到套料方案，因此企业可以对市场上可以供给的材料分别进行套料优化的工作，选择套料利用率最优的方案进行材料的采购，进而降低余料和废料的产生，实现材料供应链的主动控制。

（2）对于库存

同样对于库存中的材料，AutoNEST 软件也可以进行多方案的比较，在加工中选择库存可利用的材料中最优利用率的板幅，使材料的选择具备科学的依据。并对库存中的余料优先选用，从而降低库存中的余料数量，减少废料的产生。

五、AutoNEST 软件实现制造材料成本的精细管理

原有的企业粗放型管理已经暴露出诸多弊病，所有企业或多或少都存在着以下的问题：

（1）手工套料或老式套料加工软件，套料水平较低；
（2）手工处理零件图形，深化设计提供的数据无法直接用于生产，效率很低；
（3）单种零件逐个进行套料,没有考虑到产品批量情况；
（4）材料采购缺乏科学依据，影响材料在生产中的利用率；
（5）缺乏精确的生产下料计划，车间实际下料随意性较大；
（6）没有对车间产生的余料进行有序管理和再利用；
（7）车间管理制度的漏洞和成本意识薄弱造成材料损失；
（8）缺少有效的管理系统，查询、统计数据、报表生成、生产变更等操作都比较麻烦

企业总在思考如何使利润最大化，而上述的所有问题都与成本和利润直接相关！当前，企业竞争日趋激烈，已经进入微利时代，惟有靠成本制胜。AutoNEST 软件实现了从加工制造企业的计划源头，从材料使用的计划层，通过计算机可视化技术、先进的套料优化工具与企业深化设计和加工生产系统有机集成，实现企业制造材料使用流程的精细管理和控制，从而达到降低材料成本消耗，缩短材料生产规划周期，提高生产效率和规范生产执行水平等目的。

欧洲、美国、日本等国家已经实现了信息化和自动化的生产流程，从建筑方案设计到加工制造生产早已经摆脱了手工操作，并将人工参与的工作量降到最低，从而保证各个流程中的信息共享，避免信息的重复录入，降低出错率。Tekla Structures 软件的用户已经通过三维深化设计解决了以往通过AutoCAD 软件深化设计中的弊病，更应该开始考虑如何使用TeklaStructures 软件与其他软件进行协同工作，从而使其应用到生产制造环节甚至项目的各个流程中。

北京华特详图软件开发有限公司作为同时销售AutoNEST和Tekla Structures 两个软件的北京代理商，希望为所有企业提供自动化生产的完美解决方案，并将钢结构一体化设计制造的理念更加广泛的推广开来！(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (8/3/2009)


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