ما المقصود ببرنامج التضمين؟

عندما ينفذ المصنعون والمصممون قطع الأجزاء من الصفائح أو الألواح المعدنية أو المواد الأخرى باستخدام ماكينة قطع تعمل بالتحكم الرقمي (CNC)، يُستخدم "التضمين" لتحقيق أقصى استفادة من المواد في عملية القطع.

يُعرّف التضمين على أنه الترتيب الفعال لعدد من الأجزاء أو الأشكال على مساحة سطح معينة. وفي مجال القطع الصناعي، تعتبر الصفائح المعدنية والمواد الخام الأخرى باهظة الثمن، ولذلك يُفضل "تضمين" أكبر عدد ممكن من القطع معًا. فذلك يؤدي إلى الاستفادة القصوى من الألواح ويقلل من هدر المواد ويخفض تكاليف المواد.

برامج التضمين هي نوع من برامج التصنيع بمساعدة الكمبيوتر (CAM) والتي تُستخدم لإعداد الشكل الهندسي للأجزاء من أجل القطع وإنشاء مجموعات التضمين. أولاً، يُستورّد الشكل الهندسي للقطعة، وعادةً يكون بتنسيق ملف CAD مثل DWG أو DXF. بعد ذلك، تُجهَّز ألواح الأجزاء للقطع من خلال تطبيق معلمات متنوعة مثل نقاط البداية والنهاية واتجاه القطع وغيرها. وتتشكل مجموعات التضمين بمجرد الانتهاء من تجهيز الأجزاء الفردية.

ويمكن القيام بذلك يدويًّا عن طريق قيام مستخدم البرنامج بسحب الأجزاء وإفلاتها لترتيب التضمين، أو يمكن أن يتم ذلك تلقائيًّا عن طريق البرنامج. يستخدم هذا النهج خوارزمية أو أكثر من خوارزميات التضمين الرياضي لإضافة الأشكال تلقائيًا إلى مجموعة التضمين مع تدوير الأجزاء وتحريكها لتحقيق أفضل ملاءمة شاملة واستخدام المواد بكفاءة أكبر. وفي الكثير من الحالات، يمكن للبرنامج معالجة مهام مختلفة، باستخدام تركيبات متعددة من القطع والصفائح واستراتيجيات التضمين، لتحقيق أفضل النتائج الإجمالية. قد تختلف نتائج التضمين بشكل كبير بناءً على حجم القطع وشكلها، إلا أنّ التضمين النموذجي في هذا المجال قد يؤدي إلى استغلال المواد بنسبة 70% مع 30% من النفايات



صورة لبرنامج التضمين

مزايا برنامج التضمين

  • الاستخدام الأمثل للمواد:
    يتولى برنامج التضمين ترتيب القطع على صفائح المواد بأكثر الطرق كفاءةً، ما يقلل بشكل كبير من الفاقد. يمكن أن يؤدي هذا التحسين إلى توفير كبير في التكاليف من خلال الاستفادة القصوى من المواد.
  • تعزيز الكفاءة:
    من خلال أتمتة عملية التضمين، يعمل البرنامج على تسريع عملية الإنتاج. تعمل أدوات وميزات التضمين الفعالة، بما في ذلك التضمين الآلي بالكامل، على التخلص من الحاجة إلى البرمجة اليدوية، التي تستغرق وقتًا طويلاً وتكون عرضة للأخطاء. ويؤدي ذلك إلى تقليص مدة الإنجاز وتحسين الإنتاجية الإجمالية وكفاءة استخدام المواد.
  • خفض التكاليف:
    بفضل الاستفادة الأفضل من المواد وزيادة الكفاءة، تنخفض تكاليف الإنتاج الإجمالية. ويشمل ذلك توفير تكاليف المواد الخام وخفض تكاليف العمالة بفضل تقليل التدخل اليدوي.

الميزات النموذجية لبرنامج التضمين

  • القدرة على استيراد أنواع مختلفة من الملفات، بما في ذلك DXF وDWG، والقدرة على تحويل ملفات CAD ثلاثية الأبعاد إلى أنماط مسطحة

  • أدوات التضمين اليدوية التي تسهل سحب الأجزاء وإفلاتها وتصادمها وتدويرها على لوحة التضمين، وتتمتع بالقدرة على "تثبيت" الأجزاء في مكانها مقابل أجزاء أخرى أو على طول حافة اللوحة مع الحفاظ على التباعد المناسب بين أجزاء التضمين

  • نظام تضمين تلقائي لتقليل وقت البرمجة من دقائق إلى ثوانٍ.

  • إستراتيجيات التضمين وفق الشكل الفعلي، التي تتعرف على الشكل الهندسي الفعلي للقطع وتربط الأشكال ببعضها (على عكس التضمين المستطيل الذي يضع حدودًا مستطيلة وهمية حول كل قطعة قبل التضمين، ما قد يؤدي إلى إهدار مواد قيّمة).

  • منع/السماح بالتضمين داخل أحد الأجزاء

  • اكتشاف تداخل الأجزاء تلقائيًا

  • القدرة على تمييز الأجزاء بالألوان وفقًا لخصائصها المختلفة لتسهيل التعرف عليها أثناء التضمين أو عرض التقارير

  • تحرير موضع البداية والنهاية وخصائصها داخل المجموعة

  • التحكم في مسار أداة القطع، بما في ذلك اتجاه القطع وتسلسله، لكل جزء على حدة

  • محاكاة تسلسل القطع المتحركة

  • في الحالة المثالية، قد تتضمن المهام أيضًا أجزاءً من أنواع مواد وسماكات وأحجام صفائح مختلفة، وسينشئ البرنامج مهامًا منفصلة تلقائيًا

  • بالإضافة إلى ذلك، يمكن لبعض التطبيقات ألا تقتصر على حساب الأجزاء المتاحة فحسب، بل أن تراعي أيضًا أحجام الألواح المختلفة لتحديد أي مجموعة من الأجزاء والألواح تحقق أعلى معدل للاستفادة. في برنامج ProNest، تُعرف هذه الميزة باسم "Nesting System Optimization" (الاستخدام الأمثل لنظام التضمين).

 

AS_ProNest_2021_590x332_new.png

معلومات حول برنامج التضمين ProNest

نقدم برنامج ProNest لخبراء القطع في Hypertherm Associates، وهو أحد حلول استخدام برامج CAD/CAM الرائدة عالميًا للتضمين والتي خدمت آلاف العملاء منذ عام 1984.

تدعم مجموعة منتجات ProNest ماكينات القطع بالبلازما ونفث الماء والليزر والوقود الأكسجيني، بالإضافة إلى استخدام الماكينات الأخرى، بما في ذلك القطع المشطوف وقطع الأنابيب والمواسير والختم المشترك وماكينة الألواح وغيرها.

كيفية تحقيق أفضل نتائج للتضمين

تناولنا بالفعل المزايا الرئيسية لبرنامج التضمين، ولكن ما النصائح والحيل التي يمكن لمبرمجي التضمين استخدامها لتحقيق أقصى استفادة من عملية التضمين الخاصة بهم؟

  1. اختر برنامج التضمين الاحترافي
    تأتي بعض الماكينات المدعومة بأنظمة التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC) المخصصة لأتمتة عمليات القطع مزودة بوظائف أساسية للتضمين، وإذا كنت تدير عملية قطع صغيرة أو تصنع قطعًا فردية أو تنتج كميات قليلة جدًا، فربما لم تكن هناك حاجة حتى الآن في عملك إلى برنامج مخصص للتضمين. ولكن مع نمو أعمالك، قد يصبح هذا البرنامج المخصص للمبتدئين عائقًا أمام تقدمك. إذا كان برنامجك يفتقر إلى ميزة التداخل التلقائي والتداخل الحقيقي للأشكال وغيرها من الميزات المتقدمة، فقد تكون تهدر الوقت والمواد. فكر في إقران أنظمة التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC) ببرنامج تضمين احترافي لخدمات ما بعد البيع.

  2. استخدم القطع بالخط المشترك إن أمكن
    توجد طرق أخرى بخلاف التضمين، للمساعدة على تحقيق أقصى استفادة من لوحة الدفع. يشير قطع الخط المشترك إلى أي وقت يكون فيه جزآن يشتركان في نفس الحافة. وغالبًا ما يستخدم مبرمجو التضمين القطع بالخط المشترك لتقليل عدد الثقوب ومسافة القطع الإجمالية، ما يزيد من العمر الاستهلاكي لماكينة القطع إلى أقصى حد، ولكن هذا يزيل أيضًا الفصل بين الأجزاء، ومن ثمّ، يصبح ذلك طريقة أخرى لتقليل النفايات.

  3. تتبع مخزون الألواحصورة لمخزون الألواح
    توفر لك العديد من تطبيقات برامج التضمين CAD/CAM قاعدة بيانات لحفظ مخزون الألواح المتاح وتتبعه، بما في ذلك البقايا والهياكل المتبقية. يساعد تتبع المخزون على تعزيز استخدام المواد من خلال التأكد من أن جميع خيارات اللوحات معروفة لمبرمج التضمين مقدمًا، ما يسمح له باختيار أفضل لوح للعمل. تواجه العديد من المتاجر مشكلة تراكم البقايا على الرفوف، وعدم معرفة المصممين بما هو متوفر بالفعل، أو اضطرارهم إلى قضاء الوقت في النزول إلى صالات العمل لأخذ القياسات. توفر قاعدة بيانات مخزون الألواح هذه المعلومات مقدمًا، ما يتيح لك إنشاء أفضل تضمين ممكن. وغالبًا ما يعني ذلك أن يستخدم المتجر بقايا الألواح بشكل أسرع ويقلل من تكاليف الاحتفاظ بها.

  4. جرب التضمين بين مهام متعددة في نفس الوقت
    إحدى الطرق لتحقيق نتائج أفضل من برنامج التضمين الخاص بك هي الإمداد بالمزيد من الأجزاء للاختيار من بينها. وذلك لأن محرك التضمين يشغّل أجزاءك من خلال استراتيجيات وسيناريوهات مختلفة، ويبحث باستمرار عن أفضل ترتيب للأجزاء بالكامل، لذلك من الطبيعي أنه من خلال إضافة مجموعة أكبر من التنظيمات الهندسية للأجزاء في مهمة واحدة، ستحصل غالبًا على تضمين أفضل واستخدام أعلى مقارنةً بتنفيذ بهذه المهام بشكل منفصل. جرب دمج طلبات العملاء المختلفين في مهمة واحدة. على سبيل المثال، إذا أخذت كل المواد التي يبلغ قطرها ربع بوصة ومصنوعة من الفولاذ المطاوع، ويجب إكمالها خلال الأيام العشرة القادمة، ثم دمجتها معًا، فمن المحتمل أن ينتهي بك الأمر بمجموعة أكبر من الأجزاء، ومتوسط استخدام أكبر عبر مواقعك مقارنةً بما لو كنت قد نفذت هذه المهام كلٌ على حدة. بالإضافة إلى ذلك، فإنك ستقوم بإنشاء عملية تشغيل أطول وأكثر استمرارية ما يمكن أن يقلل من وقت التحميل والتفريغ. هذا الموقف مربح للجانبين لأن توفير الوقت من التشغيل المستمر قد يكون أكثر قيمة من معدل الاستخدام.

  5. صورة لأجزاء الملءاستخدم أجزاء الملء
    بعد تضمين المهمة (المهام) الرئيسية، قد لا يزال لديك مساحة إضافية متبقية في التضمين. ومن الطرق التي يمكن فيها استخدام اللوح المتبقي هي إضافة أجزاء الملء المقطعة عادةً، أو أجزاء المخزون التي يمكن قطعها الآن ووضعها في المخزون للاستخدام لاحقًا. عمليات التصنيع هذه شائعة في المجال، ولكن هناك طرق مختلفة للقيام بذلك، فبعض المصنعين يخزنون قطع الغيار التي يعرفون أنهم سيحصلون على طلبات متكررة لها، والبعض الآخر تلقى طلبات ضخمة لقطع غيار صغيرة، والتي يحاولون بعد ذلك ملاءمتها لوظائف أخرى، حيث يقومون بإنتاج دفعة واحدة في كل مرة.