Företag som bearbetar stål kräver vanligtvis skräddarsydd skärning av stålstänger för sina produkter. Som ett resultat, stålhandlare står inför utmaningen att möta kundspecifika krav samtidigt som de producerar så lite skrot som möjligt. Det betyder att de måste dela upp lagret så effektivt som möjligt materialmässigt. Forskare från Fraunhofer Institute for Algorithms and Scientific Computing SCAI har utvecklat programvara som tar itu med detta problem och minimerar mängden genererat skrot, därför optimerar materialutnyttjandet.

Stål är ett mycket mångsidigt material och används för att tillverka otaliga produkter – från köksknivar och armerad betong till flygplansturbiner och oceanångare. År efter år, långt över en miljard ton av det metalliska materialet produceras och bearbetas. Från produktion till färdig produkt, dock, det är en lång resa som producerar flera hundra miljoner ton skrot per år. Till exempel, stålhandlare kapar sina standardiserade stålstänger till exakt de längder som kunden kräver – en process som resulterar i mycket skrot. Utmaningen är därför att göra snitten så att så många användbara spön som möjligt kan skäras ur beståndet. Tidigare lösningar på denna utmaning har ofta varit otillfredsställande. Dock, experter från Fraunhofer SCAI i Sankt Augustin, Tyskland har kommit med egenutvecklad mjukvara, AutoBarSizer, vilket avsevärt minskar mängden skrot som produceras och ger mycket bra materialutnyttjande, därigenom avsevärt minska kostnaderna för stålhandlare.

Anmärkningsvärd ökning av effektiviteten

"Vår mjukvara beräknar skärplaner som är baserade på stängerna i återförsäljarens lager och inkluderar både nya standardlängder och rester av olika längder, " förklarar Thomas Weyd från Fraunhofer SCAI. "I ett pilotprojekt, vi kunde öka materialutnyttjandet med sju procentenheter och minska det återstående lagret med 25 procent." För de stora volymer stål som bearbetas, denna effektivitetsökning lönar sig snabbt. Med ett stålpris på 500 euro per ton och en bearbetningsvolym på 50 ton per dag, till exempel, en förbättring på bara en procentenhet kan spara stålhandlaren så mycket som 5, 000 euro i månaden.

Mjukvaran kan anpassas exakt till respektive omständigheter. Inställningarna inkluderar inte bara parametrar som maskinegenskaper, men också den punkt där rester från skärning ska återanvändas eller skrotas. Dessutom, vid beräkning av den optimala skärplanen, AutoBarSizer har också tillgång till inventering och återstående lagerdata. Baserat på dessa faktorer, ansvarig kan använda programmet för att skapa olika skärplaner med olika inriktningar. Till exempel, en styckningsplan som resulterar i så lite skrot som möjligt och en där så många rester som möjligt går åt. Återförsäljaren kan därför antingen spara på material, optimera resterande lager eller välj en kombination av de olika varianterna.

Algoritmiskt optimerad skärplan

Baserat på materialinventeringen, algoritmen för Fraunhofer SCAI beräknar resultat som är mycket bra och ofta verifierbart optimala. "Det grundläggande matematiska problemet har redan undersökts väl, " säger Weyd från Fraunhofer SCAI. "Utmaningen vi har löst med AutoBarSizer har att göra med de vardagliga begränsningarna. Geringssnitt är särskilt en verklig utmaning:med ett rakt snitt, det hela handlar i första hand om arrangemang. För geringssnitt, några ytterligare parametrar måste beaktas." Till exempel, avstånd för inkompatibla geringsvinklar måste beaktas. Dessutom, det finns möjlighet att rotera stången eller ändra eller spegla vinklarna. Programvaran i Fraunhofer SCAI visar inte bara matematiskt dessa faktorer utan föreslår också effektiva lösningar som sparar material, kostnader och tid.

Med AutoBarSizer, experterna på Fraunhofer SCAI har löst olika problem som uppstår under planeringen för valsverk och stålhandlare, inom träbearbetningsindustrin samt för tillverkare och förädlare av alla typer av barer.