Vi kom i kontakt med en kund som hade en utmaning med sitt råmaterialutnyttjande.

En del av deras process handlar om att skära ut block ur ett kostsamt material, där varje restbit är värdefull. Hittills har planeringen gjorts manuellt, men det visade sig snabbt att detta är ett mycket komplext problem som är svårt att lösa optimalt för hand.

Recog utvecklade därför ett optimeringsprogram som skapar en optimal skärordning för att minimera materialspillet i produktionen.

Detta projekt är relevant för företag som vill:

• Minska materialspill i produktionen

• Sänka materialkostnader genom smartare planering

• Automatisera tidskrävande planeringsarbete

• Fatta datadrivna beslut kring materialutnyttjande och inköp.

Uppgiften

Kundens utmaning var mycket komplex. Målet var att skära ut så många produkter som möjligt ur de block som finns tillgängliga samtidigt som antalet producerade spillbitar minimeras.

Ett extra lager komplexitet var att bitarna endast kan skäras ut med genomgående snitt. Som illustreras i Figur 1 och Figur 2 är det långt ifrån alla geometriskt möjliga lösningar som faktiskt går att skära ut i praktiken. Detta begränsar lösningsrymden kraftigt och gör beräkningen betydligt mer utmanande.

Dessutom måste man ta hänsyn till sågbladets bredd, eftersom varje snitt innebär en viss materialförlust. Utmaningen blir därmed att placera blocken i råmaterialet på ett sätt som både minimerar spill och samtidigt lämnar kvar restdelar som är tillräckligt stora för att kunna återanvändas i framtiden.

"Genom att följa produktionen tillsammans med kunden fick jag insyn i problemområdena och kunde föreslå förbättringar." - Jesper Buske, Optimeringskonsult

Lösningen

Recogs förslag var att använda sig av en genetisk algoritm vilket är en matematisk optimeringsmetod. Denna typ av algoritm är inspirerad av evolution och arbetar genom att stegvis förbättra lösningar över tid. I stället för att försöka hitta den perfekta lösningen direkt genererar algoritmen många möjliga lösningar, utvärderar deras kvalitet och låter de bästa gå vidare till nästa iteration. Genom att kombinera och göra små förändringar i dessa lösningar kan man successivt närma sig en mycket bra, ofta nära optimal, lösning.

För att packetera denna algoritm utvecklade våra konsulter ett skräddarsytt program som skulle förenkla användandet i dagligt bruk.

Resultat

Det som tidigare krävde omfattande manuellt arbete kan nu ske automatiskt. Programmet vi utvecklade tar in råmaterial, de block som ska produceras samt sågbladets bredd. Under körningen kan man följa hur lösningarna förbättras i realtid genom ett så kallat fitness score, vilket ger en tydlig bild av hur optimeringen utvecklas.

När beräkningen är klar presenteras resultatet i en form som är direkt användbar i produktion. Förutom en sammanställning av materialanvändning och restdelar genereras även en detaljerad PowerPoint som visar exakt hur materialet ska skäras. Den är uppbyggd steg för steg och gör det enkelt att följa processen visuellt.

Systemet kan dessutom kopplas till en databas som håller koll på allt råmaterial i fabriken och dess position. Som nästa steg ser vi möjligheten att integrera scanning av både material och lagerplatser, vilket skulle göra det möjligt att automatiskt uppdatera materialflödet i realtid.

Det som tidigare var en manuell, tidskrävande och svåröverskådlig process har därmed utvecklats till en datadriven lösning där avancerad optimering möter produktion, med tydliga vinster i både effektivitet och resursutnyttjande.