Excelでの板取、材料取り計算

板材から効率よく長方形材の部材を切り出すアルゴリズム
シャーリング ・パネルソーなどを用いて板材をカットする際の高効率な切断レイアウトを計算します

結論から言えば、板取計算にExcelは不向きです。組み合わせ最適化問題のため、専用のアプリが必要です

マクロがありますから理論上できないわけではありません。しかし、計算量的にも専用のソフトウェアを開発すべきです。関数だけを用いた板取計算はできません

しかし、原版から同じサイズの部材が何枚取れるかはExcelで計算できます

話を簡単にするためにまずは1次元(長尺材)かつ同じサイズの部材で考えます

アサリ3mmとして、1800mmから200mmは何本取れるか？

Int((1800 + 3) / (200 + 3)) = 8

IntはExcelなどにある小数点以下を切り捨てる関数として使用しています。

これが2次元(板材)かつすべて同じ向きの部材になると

1800*900mmの原版から400*300の部材が何枚取れるか？

Int((1800 + 3) / (400 + 3)) * Int((900 + 3) / (300 + 3)) = 8

部材の向きを変えて（縦と横を入れ替え）みると

Int((1800 + 3) / (300 + 3)) * Int((900 + 3) / (400 + 3)) = 10

この場合縦向きにしたほうが歩留まりが良くなります。

実際に作成したスプレッドシートが次になります

板取計算

ここで、複数種類のサイズの部材を複数種類の原版から板取りする(木取る)場合を考えてみます

  • まずはどの部材を板取りするかを決めます。

  • 部材がn枚ある場合採る順番は n! 種類あります。

  • それをどの原版、または既存の端材から取るかを決めます。原版・端材の数だけパターンが乗算されます

  • ある部材を採るとき、最初に長手方向を切るか短手方向を切るかであとの端材の形が変わります。図を参照。

  • 部材の回転・向きの変更が出来る場合は更にパターンが倍になります。

First Fit 法 - どの部材をどの原版(または既存の端材)から採るか?

板取ソフトをつくろうとして色々検索て出てきたキーワードの一つです。どんな方法だとない頭で頑張って読んでみると数式?（記憶曖昧 どこで見たのかは忘れました）なんか入れて大層な解説がしてありましたが結局、大きいやつから採るというだけの話でがっかりしました。

他にはモンテカルロ法というのも見つけましたが、これもまたただの数撃ちゃ当たる戦法でした。また、「遺伝的アルゴリズム」といえばかっこ良く聞こえますが数撃ちゃ当たる戦法で出たマシなパターン同士を掛け合わせ、更に数撃ってみるみたいなものです。

結局、「これだ!」という方法は存在せず、通常は「部材の大きいやつから採れるやつで採る」ことになります。採れるやつとは原版（端材）の一番小さなやつから使っていくということです。これだけで大きな間違いはなさそうな "感じ" になります。


効率よく収まる部材の組み合わせを割り出す

First Fit を基本に、

例えば、定尺板のサイズについて

1800=900+900

1800=600+1200

1800=450*4

など部材のどれとどれを組み合わせたらうまく収まるかを割り出します。場合によってはより大きな原版・端材に割り当てたほうが効率が良い場合があります。 そして、特に最初の大きな版を切るときには、長手方向から切るのか短手方向から切るかをちょっと考えてみると、のちの効率が変わってきます。

これは組合せ最適化問題です

最適解を出すにはすべてのパターンを列挙して比較するしかありません。しかし、上記の通り、部材の枚数が10もあればPCでは無理です。部材が一つ増えるごとに組み合わせパターンは階乗的に増加し、必要な計算時間は宇宙の歴史をも簡単に超えます。よって最適解を出すことは現実的に不可能であり、コンピュータを使っても非常に難しい問題なのです。これが組合せ最適化問題です。そこで数学的な最適解は保証できなくても、実用的な時間で実用的な結果を出すアルゴリズムが模索されます。

材料取り計算・板取計算ソフトを使う

PCなら大量のパターンを出して効率の一番 よいものを選び出してくれます。しかし、板取パターンは実質無限に存在します。全部出すのは無理ですが、無限だとは言っても「感覚的にこれは違うだろう」がほとんどです。そこをどう取り除くかが板取ソフト・材料取りソフトの重要な品質になります。

自分で研究しなくてもすでに既成品があります。Cutting Plannerならば、慣れた人が手作業で数時間かかる作業も、数秒程度で実用的な結果を出します。30日間無料で使うことができますのでぜひともお試しください。

材料取り計画を作成するには熟練の経験と勘、そして相当な時間が必要です。簡単にできる仕事ではありません。そこで当社は実際の工場作業よって得た経験とコンピュータの長所を融合した、実用的な時間で実用的な結果を出すアルゴリズムを開発いたしました。

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Cutting Plannerはすでに小さな工房から有名企業まで、様々な場面で活用されています。

Windows 7, 8, 10 対応

仮想環境での試用はできません

板取ソフト / 材料取りソフト とは

板取ソフトとは、アクリルプレート・合板 ・ アルミプレート ・ 鋼板などの原板(定尺材)からパネルソー・ランニングソー・シャーリングなどを用いて複数の部材を切り出す配置を行うソフトウェアです。家具製造、鋼板・板金加工、その他幅広い分野で利用されます。

計算結果はPC画面上で確認することができ、印刷することで指図書として利用可能です。また、見積もりに利用することができます。

長尺材の切断最適化にも対応

板材だけでなく、バー、パイプ、チューブなど長い材料も、効率的にカットするレイアウトを計算することができます。通常他社は別製品のところを、Cutting Plannerは両対応です。

特徴

手作業で数時間かかっていた作業を数秒に短縮

切断計画を作成するには熟練の経験と勘、そして相当な時間が必要です。板取ソフトを使えば職人は必要ありません。割付を考える時間をなくし、すぐに作業が始められます。

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他のソフトウェアとの連携

大規模問題にも対応

計算可能な原板と部材の種類と枚数は実質無制限（メモリに依存）です。複数サイズの原版を設定すると自動で効率が良いように部材を割り振ります。

Cutting Plannerは端材もできるだけ大きく残すように設計しております。次回のロットで同じ素材を利用する場合は定尺材だけではなく、その端材も原版として登録することができます。

感覚的な操作で、基礎機能の充実

導入事例・お客様の声

メールなどで実際に届いたお客様の声を抜粋して紹介いたします。実際にはエラーが出た・不具合があるなど教えていただけることも多く、そのたびに改善することでより信頼性を高めています。


  • 原版からの材料採りも使い勝手が良く助かっております。

  • 購入もしていないのに、ご丁寧に対応頂きました。

  • 大変有用なソフトで、ありがたく使わせてもらっております。

  • 計算スピードや計算結果に満足しています。

  • 活用すれば、板の歩留まりアップは確実です。

  • このソフトは大変すばらしく、使い勝手も良く部署内で検討後、利用させて頂くことになりました。

  • SUS薄板の切り出しに使用させていただいています。

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