
用友BIP 智能裁切技术在造纸行业复卷分切环节发挥关键作用,通过优化算法实现高效精准生产。该算法可根据不同订单需求自动规划最优分切方案,显著提升母卷材料利用率,减少废料产生。在高速生产环境下(1000-2000米/分钟),智能裁切系统能实时调整裁切路径,确保分切精度和设备稳定性。可优化卷纸排刀,降低换刀频率和停机次数。智能裁切技术的应用不仅提高了生产柔性和效率,降低排刀计划人员的工作负荷,还大大提升母材的利用率,推动造纸行业向智能化、绿色化制造转型,为企业创造显著的经济效益。
1 裁切技术亟需降本增效 智能分切算法(排刀算法)广泛应用于工业生产中的优化/裁切、切割问题,旨在提高材料利用率并减少浪费。在造纸、膜材、玻璃、金属加工、棒材、板材、家居建材等行业,该算法通过智能计算最优切割路径和排刀方案,最大化原材料的使用效率,降低生产成本。例如,在家具制造中,算法可优化木板切割方案,减少边角料;在单晶硅行业,它能自动批量优化单晶硅棒划线,提升生产效率。此外,在3D打印、PCB电路板制造等领域,排刀算法也能优化切割轨迹,提高加工精度和速度。随着智能制造的发展,结合机器学习和运筹学方法的智能分切算法,正成为工业自动化与精益生产的关键技术,助力企业实现降本增效和可持续发展。 以造纸行业为例,从纸机来的原纸,在卷纸辊轴上被卷成原纸母卷,纸机门幅可以调整,大纸卷/母卷必须根据客户订单要求经过复卷、甚至二次复卷成符合订单要求幅宽和长度。别外,纸幅的低质纸边必须切掉,所有这些在复卷机上完成。在造纸生产流程中,从纸机产出的母卷,会通过复卷机切成客户订单要求,切割成符合订单要求的幅宽的原纸。这里面涉及两次排版,第一次是根据客户订单要求、纸机生产幅宽,合理安排母卷的生产;第二次是母卷下线,根据纸病合理安排复卷分切幅宽。在节约纸厂生产成本、提高订单交付满足率等方面起着关键作用,在完成客户订单的同时,尽可能减少资源浪费。此外,复卷分切机减少调整刀片次数,也是有效提升复卷分切机的作业效率的关键措施。因此,优化卷纸分切排刀、缩短换产时间,也是纸企的关注点。 复卷裁切的核心需求 多规格订单适配:客户需求的纸卷宽度各异(如卫生纸、包装纸、特种纸等),型号、厚度、克重等各不相同,裁切算法需灵活调整分切方案,以适应不同订单组合。 材料利用率优化:母卷的幅宽固定,如何合理排刀,减少边角废料(如“切边”或“剩余窄条”),直接影响生产成本和利润。 裁切精度与效率:高速复卷机(线速度可达1000-2000米/分钟)要求排刀算法快速生成最优切割方案,避免频繁停机调整。 减少换刀次数:不同宽度的订单组合可能导致频繁更换刀具,优化排刀顺序可降低设备磨损和停机时间。 决策原纸的生产计划:根据接单的情况,反向决策母卷的生产,降低原纸库存。 2 用友BIP智能裁切: 显性经济指标,辅助决策 用友BIP智能裁切解决方案建立了运筹优化算法模型。该算法模型考虑了原料/母材种类、原料/母材用量、裁切方式三大决策变量。基于订单产品幅宽、数量要求、订单位置要求、型号、克重、长度等要求,支持综合优化目标优化,该模型综合考虑产品订单的产品幅宽和数量要求、特殊订单位置要求、纸机母卷幅宽、母卷纸病,以切废最低、订单满足率高作为目标函数,构建了运筹优化算法模型,计算得到拼版母卷生产计划,和下线母卷复卷排版排刀计划。 在实际生产中,系统可依据计算结果现场指导裁切作业。同时,通过可视化界面展示排刀方案,使生产人员能直观了解裁切情况。在可视化方案中,充分考虑线边仓的位置和空间,以及订单分布的紧凑性,灵活配置超产、配产、欠产情况,有效控制库存水平,并满足特殊订单的位置约束,如不靠左、不靠右、不靠边等要求。在尽量满足产品订单需求的前提下,以余料最低、成本最低、方案数最少、换刀次数最少,并且尽量少的超产、欠产、和配产为目标函数。智能化裁切能够根据不同造纸特定的生产规则和约束制定分切计划。灵活修改这些约束以适应当前生产状况。同时可以根据要求自动生成多种复卷裁切优化方案,并保存每次的计算存结果进行多版本计算结果的对比分析,使生产人员更好寻找最佳裁切排刀方法和最优微调方案。并且进行相关指标的比较,为产销协调会议提供依据。 算法支持场景 1、基于原材料的库存,优化裁切方案; 2、基于订单情况,反向决策原材的生产计划(型号,轴数,幅宽等),并输出优化裁切方案。 产品订单需求及排刀数量 原材的需求数量计算 应用价值 排刀算法(Cutting Stock Problem, CSP)通过数学优化(如动态规划、遗传算法或启发式策略)计算最优分切方案,确保: 最大化母卷利用率,减少废料,降低生产成本; 自动适配多订单组合,提升生产柔性; 优化裁切顺序,减少换刀次数,提高设备效率; 反向决策母卷的生产,最大限度实现柔性生产; 智能算法与裁切作业深度融合,确保裁切计划落地执行。 可视化的裁切方案作业(斜线为配产物料) 智能计算经济指标 裁切坐标指导车间裁切作业 用友智能裁切运用运筹学算法,为造纸行业复卷分切排产问题提供了可靠且细致的解决方案。该方案可广泛应用于不同规格和数量的客户订单,全面考虑模型求解过程中的各种情况,能灵活调整多种约束条件和目标变量,高度契合造纸行业的实际生产需求。通过应用这一方案,有效提高了造纸企业卷纸分切效率,节省了原材料、和生产成本,为造纸行业的高质量可持续发展提供了有力支持。