人造板材下料方案影響著(zhù)產(chǎn)品生產(chǎn)成本、報價(jià)和和材料采購。特別對于同規格、大批量的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，企業(yè)總要花大量人力核算下料方案，微小的調整就有可能節約可觀(guān)的原材料費用。無(wú)論是人工經(jīng)驗排料，還是計算機輔助排料都難以達到一個(gè)程度，小批量生產(chǎn)中需要多種規格家具混合計算，加之下料存在的主要問(wèn)題是計算時(shí)間和空間呈指數增長(cháng)，并且假定供排料的矩形件總數是無(wú)限的，這使市場(chǎng)上現有行業(yè)軟件也黯然失色。

如何結合板式家具的結構和加工工藝，通過(guò)計算機輔助得更優(yōu)解呢？本文針對這個(gè)展開(kāi)論述。

1板式家具的結構分析

下料中難度的為實(shí)心壓板部件和覆面空心結構板等異形部件，對于骨料、尺寸過(guò)小的部件在下料時(shí)往往要經(jīng)過(guò)尺寸上的合并處理。下面按實(shí)際生產(chǎn)中各種因素進(jìn)一步細分，討論家具結構對下料方案的影響。

1.1 板材分類(lèi)

排料方案所需數據是根據板材的規格分批處理的，不能將不同材料的零件放在一起排序，每個(gè)零件標明所用材料規格。排料前首先要對不同品種、不同規格的板材進(jìn)行分類(lèi)，然后按各個(gè)不同類(lèi)別單獨計算用量。

中密度纖維板常用作骨架材料，由于其沒(méi)有方向性，細小板條都可以用來(lái)做骨架，故中纖板的利用率極高。

有紋理的膠合板和二次加工板價(jià)格較貴，用于外表顯著(zhù)的部位，其利用率相對較低，這是板材下料中需要解決的問(wèn)題。

對于沒(méi)有紋理的加工板，常用于隱蔽的零部件。由于大多二次加工板表面有光滑的保麗紙或者華麗紙，其在厚度方面上是不能用來(lái)壓板的，一般情況下，用作骨架的中纖板允許存在一定偏差，飾面板和普夾板則視其加工工藝而定。

1.2 紋理定向

指有紋理的板材在排料時(shí)需要考慮零件的方向性，分為定向和非定向兩種。定向要求紋理與零件某一長(cháng)度方向一致。一般情況下，家具高度方向上為順紋理，具體到各個(gè)部件也不盡相同。如大班臺的側板高度方向為順紋理；抽屜面板同樣如此，但對于抽屜面板本身來(lái)說(shuō)，自身長(cháng)度方向是與順紋理方向垂直的；抽屜底板在深度方向紋理要與面板紋理相呼應�？傊�，紋理方向不能單獨按零件自身的長(cháng)寬比來(lái)確定。

1.3實(shí)心壓板部件

對于較厚的實(shí)心壓板部件，按厚度要求對板材規格進(jìn)行結合。下料時(shí)對壓板部件厚度尺寸上進(jìn)行分解后，合理選擇相應規格板材。

用模具對其加壓彎曲的時(shí)候，選用相對較薄的板材，如彎曲的床屏側腳采用5mm的中纖板來(lái)壓板；若彎曲度較大，則芯部要采用狹長(cháng)的板條；當然應該盡量減少膠合的層數，如對厚重的腳，25mm的中纖板是選擇。

1.4 覆面空心結構板

表面常用加工板或膠合板，內部骨料用各種規格的中纖板。

對該結構板材的處理，中纖板的厚度選擇則是一個(gè)相當復雜的過(guò)程，這也是下料軟件的一個(gè)重要性能指標。一方面骨料尺寸較小常常從余料中選擇，另一方面其厚度尺寸可能利用本來(lái)寬度方向的尺寸。

1.5 連開(kāi)處理

連開(kāi)處理常常用于下面兩種情形：

1. 面積較小零件：這是因為較小的零件在較小的板材尺寸允許范圍就可以產(chǎn)生太多的組合，若不處理則大幅降低開(kāi)料速度。

2. 封邊尺寸較小的方向：后序工藝要對其進(jìn)行封邊，若該尺寸較小，不處理則降低了封邊效率。

這樣，開(kāi)料時(shí)可對一定數量組合的零件整體參與排料，包括鋸路寬度和邊工余量。

2針對板式家具下料軟件的開(kāi)發(fā)思路

和常規軟件一樣，要有完善的功能體系，如下料清單生成、庫存處理、局部調整、圖紙打印、產(chǎn)品數據庫等。下面僅對其核心技術(shù)模塊的開(kāi)發(fā)進(jìn)行討論。

2.1 數據初始化

主要對其基本工藝參數進(jìn)行確定，基本要點(diǎn)如下：

1. 項目分解

將各部件按組合方式和板材規格分解為單個(gè)零件，并生成凈尺寸的清單，重新編號。

2. 板材選擇

選用各零件所用板材種類(lèi)、規格和余料情況。排料時(shí)將按不同規格的板材分類(lèi)優(yōu)化。

3. 尺寸確定

結合各個(gè)零件的結構和加工工藝，確定其凈尺寸、毛料尺寸。

4. 紋理定向

選擇紋理是否需要定向。若定向，是否允許一定比例或數量?jì)鹊牧慵�可以不定向�?/P>

5. 鋸路寬度

到0.5mm，亦可據刀片壽命和板材類(lèi)別略作調整。

6. 批量

上面分析僅僅是對單件而言，成本預算時(shí)批量將影響成本，此項單列可用于不同批量下的報價(jià)。

2.2 數據庫建立

能夠兼容Excel，Access，DBF等格式的文檔，并可以相互導入和導出。

對常用設計圖紙的軟件可以進(jìn)行智能選擇。

2.3 算法設計

下料屬于裝箱問(wèn)題的特殊情況，目前實(shí)際應用中常用的求解方法有：

1. 近似圓整法。即不作整數規劃，在得出實(shí)數優(yōu)解后就終止優(yōu)解搜索，然后進(jìn)行近似取整，這種方法在下料數量大時(shí)還可以，但數量少時(shí)，誤差較大。

2. 人工整數規劃。這種方法的優(yōu)化效果比近似圓整好，但這種方法對人的知識要求增高，操作復雜，同時(shí)所得解并非是理想的優(yōu)解。

3. 采取時(shí)間判別終止法，即在整數規劃允許到一定時(shí)間后仍不收斂，程序自動(dòng)終止。

算法設計中，并非一味追求高利用率，還要考慮工藝上的現實(shí)性，這樣才有實(shí)際意義。例如，一般情況下，一塊完整的板材允許有兩到三塊的零件參與排料，其鋸路也要規整，過(guò)多的零件組合和繁瑣鋸路降低了開(kāi)料的速度，生產(chǎn)中往往是不可行的，這也是目前市場(chǎng)上軟件欠缺的。

2.4 數據重組

一個(gè)下料任務(wù)中，可能包括多個(gè)家具產(chǎn)品，并且每個(gè)產(chǎn)品的數量不同。好的開(kāi)料軟件可以方便快捷的對數據進(jìn)行重組，不需要直接修改原數據。這是一些CAD二次開(kāi)發(fā)軟件需要進(jìn)一步突破的。

2.5 輔助功能

在滿(mǎn)足下料任務(wù)的前提下，為盡量提供生產(chǎn)效率，降低成本，有如下需求：

1. 基于標準零件庫，自動(dòng)生成下料清單，進(jìn)行利用率和利用量的計算，并對相關(guān)信息進(jìn)行計算。

2. 對應于自動(dòng)生成下料清單，同時(shí)也應具有手工輸入下料數據的功能。以適應小批量臨時(shí)性的加工任務(wù)。

3. 下料時(shí)充分利用現有余料，達到減少廢料，節約成本的目的。

4. 根據排料結果，確定板材原材料的需求，由庫房根據需求定制采購計劃。避免庫存資金的占用。

5. 根據下料清單和單位加工工時(shí)定額，估算加工工時(shí)，制定詳細的生產(chǎn)計劃下發(fā)車(chē)間，嚴格控制生產(chǎn)周期，保證按合同期限交貨。

6. 預備下料任務(wù)的安排。生產(chǎn)較空閑時(shí)，安排常用標準板材零件的加工。

2.6 拓展功能

主要是通過(guò)允許存在偏差進(jìn)行合理優(yōu)化。

對機械加工來(lái)說(shuō)，對板材的下料要求極為嚴格，可以說(shuō)是分毫不差。但在家具設計中，允許板材尺寸存在偏差，且不影響整體結構和力學(xué)性能。如文件柜的活動(dòng)擱板，若假設寬度允許存在1~2mm的偏差，完全不影響文件柜的結構性能。其實(shí)在實(shí)際生產(chǎn)中，假設的偏差范圍往往在允許的誤差范圍之內，但正是這個(gè)假定，借助計算機就有可能算出更優(yōu)的排料方案。

進(jìn)一步講，若家具各部件尺寸已定，在已得較優(yōu)方案下，能否計算出某個(gè)零件若允許存在一定偏差時(shí)能使整體用料顯著(zhù)下降，再回頭設計圖紙，將與此相關(guān)的尺寸下調1~2mm，可能降低幾個(gè)百分點(diǎn)的板材利用率，這也是報價(jià)考慮的問(wèn)題；另一方面，在不影響板材有效利用率時(shí)權衡邊料回收與鋸路工序成本，必要時(shí)增加毛邊尺寸，來(lái)提高生產(chǎn)效率，這是生產(chǎn)管理所要考慮的問(wèn)題。

更多的情況是下料方案設計中，零件尺寸多為含有加工余量的毛料尺寸。其加工余量在一定范圍內如何確定，可以有效通過(guò)計算機輔助得更優(yōu)解。

大批量生產(chǎn)的情況下，下料方案的優(yōu)化對節約成本有重要的意義，目前靠人工和計算機交互計算難以達到優(yōu)。通過(guò)討論，將家具方面相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識，同數學(xué)建模和計算機輔助計算結合起來(lái)，為計算機輔助工藝設計軟件的開(kāi)發(fā)成為一種可能。相信在不久的將來(lái)，智能的下料軟件將更好的服務(wù)于家具設計，為節約型社會(huì )的建設貢