JPH08106477A

JPH08106477A - トリミング装置

Info

Publication number: JPH08106477A
Application number: JP6243073A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Sugiyama; 博信杉山; Toshio Narita; 俊夫成田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-10-06
Filing date: 1994-10-06
Publication date: 1996-04-23
Anticipated expiration: 2018-07-14
Also published as: JP3426365B2

Abstract

(57)【要約】【目的】短時間で歩留りのよい結果を得ることがで
き、トリミングの自由度が大きい実用的なトリミング装
置を提供すること。【構成】第１の最適化計算手段２ｂは入力手段２ａか
ら入力された計算対象データから計算条件を満足する製
品の幅の全ての幅の組み合わせを抽出し、製品を各幅毎
にまとめてそれぞれの幅で必要とする総長さを求める。
ついで、各幅の総長さが各幅の総長さ以上で、原材料の
無駄を最小（もしくは、原材料の無駄＋幅の組合せ×ウ
エイトを最小）とする最適な各幅の組合せを求め、長さ
が０より大きい幅の組合せのみを採用する。第２の最適
化計算手段２ｃは第１の最適化計算手段２ｂにより求め
た各幅の組合せについて、どの幅のどの製品を割り付け
れば必要枚数以上の製品を製造することができ、かつ原
材料の無駄を最小にできるかを求め、各幅に製品を割り
付け、トリミングパターン３を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】近年、例えば製紙業、フィルム生
産業等の業種では、コストダウン対策として、人件費、
原材料費の削減を進めており、ロール状の紙やフィルム
を裁断し、更に小さなロール状や平板状に加工する時の
トリミングパターンを最適化することにより無駄な原材
料を削減し、また、パターン作成を自動化し人員を削減
することが要望されている。

【０００２】本発明は、紙、フィルム等のシート状材料
を裁断し、所定の大きさの製品を切り出す際のトリミン
グ装置に関し、特に本発明は、上記業種に適用するに好
適な、最適なトリミングパターンを得ることができパタ
ーン作成の自動化を図ることが可能なトリミング装置に
関するものである。

【０００３】

【従来の技術】図１１はロール状の紙、フィルム等を裁
断し、図１２に示すような製品に加工する手順を示す図
である。幅１３０のロール状のシートを図１２のａ〜ｆ
に示す製品に加工するには、まず、図１３に示すような
トリミングパータンを設定する。すなわち、図１２の製
品ａ，ｃ，ｅ，ｆを組として例えばパターン１のような
トリミングパータンを設定し、また、製品ｂ，ｄを組と
して、パターン２のようなトリミングパータンを設定す
る。

【０００４】ここで、図１３において、編みかけの部分
は利用されない無駄となる部分である。また、パターン
１のように幅３０，３０，６４の３本の製品を取ること
を３丁取り、パターン２のように幅５１，６４の２本の
製品を取ることを２丁取りといい、この数を取り数と呼
ぶ。以上のようにトリミングパターンを定め、図１１に
示すように、巻紙あるいはフィルム（同図の）を所定
の長さのところで横方向に裁断する（同図の）。つい
で、設定されたトリミングパターンに基づき、各製品
（図１２のａ〜ｆ）の幅に合わせて縦方向に裁断し（同
図の）、さらに、製品の長さに応じて横方向に裁断す
る（同図の）。

【０００５】従来において、上記図１３に示すようなト
リミングパターンは通常人手で作成されており、計算装
置等を使用して自動的に最適なトリミングパターンを作
成することは、多大な計算時間を必要とする等の理由に
より実用化が難しかった。特に、人手によりトリミング
パターンを導き出す場合には、採用する幅の組み合わせ
数（段取り換え）を少なくしつつ（これにより作業工程
を減少できる）、出来るだけ原材料を削減するといった
曖昧なことが可能であったが、計算装置等により自動化
する場合には、このような自由度を持たせて最適なトリ
ミングを行わせることが難しいといった問題もあり、実
用化が困難であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
においては、人手によりトリミング作業を行っていたた
め、最適なトリミングパターンを得ることは困難であ
り、図１３に示すように材料が無駄となる部分が発生し
たり、トリミングパターンの作成に時間がかかったり、
さらに、多くの人件費を必要とするといった問題があっ
た。

【０００７】例えば、図１３においては、パターン１に
おける製品ｆの一枚をパターン２の網かけ部分からとれ
ば、パターン１の長さは２７６で済み、利用されない無
駄な部分を減少させることが可能であり、また、幅の組
み合わせを変えて、取り幅を１３０に近づければさらに
効率のよいトリミングが可能である等、種々のトリミン
グパターンが考えられるが、これらを人手により行うに
は、多くの時間を必要とし、また、得られたトリミング
パターンが必ずしも満足のできるものにはならないとい
った問題点もあった。

【０００８】本発明は上記した従来技術の問題点を考慮
してなされたものであって、本発明の第１の目的は、最
適性を多少犠牲にしても、短時間で歩留りのよい結果を
得ることができ、トリミング作業の省力化を図ることが
できるトリミング装置を提供することである。本発明の
第２の目的は、採用する幅の組み合わせ数の減少を優先
させるか、無駄となる材料の減少を優先させるかを自由
に設定することが可能な自由度が大きい実用的なトリミ
ング装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図で
ある。同図において、１はトリミング装置に入力される
データであり、トリミングされる製品の幅、長さ、枚数
等の計算対象データと、取り数、取り幅、巻き長さ等の
計算条件データからなる。２はトリミング装置であり、
トリミング装置２は上記データを出力する手段２ａと、
原材料の無駄（又は、原材料の無駄＋幅の組合せ×ウエ
イト）を最小とする最適な幅の組合せを算出する第１の
最適化計算手段２ｂと、原材料の無駄を最小とする最適
な製品の割り付けを算出する第２の最適化計算手段２ｃ
とから構成される。また、３は求めたトリミングパター
ンである。

【００１０】上記課題を解決するため、本発明の請求項
１の発明は、シート状材料を裁断し平板状もしくはロー
ル状の製品に加工するためのトリミング装置において、
製品の幅、高さ、枚数等からなる計算対象データと、取
り数、取り幅、巻き長さ等の計算条件データを入力する
手段と、上記計算対象データに基づき、上記計算条件を
満たし、原材料の無駄を最小とする最適な幅の組合せを
求める第１の最適化計算手段と、上記第１の最適化計算
手段により求めた最適な幅の組合せについて、計算対象
データで指示される枚数以上の製品を製造することがで
き、原材料の無駄を最小とする最適な製品の割り付けを
求める第２の最適化計算手段とを設け、第２の最適化計
算手段により求めた最適な製品の割り付け結果により、
シート状材料のトリミングを行うように構成したもので
ある。

【００１１】本発明の請求項２の発明は、請求項１の発
明において、第１の最適化計算手段が、原材料の無駄
と、幅の組合せ数と重みの積との和を最小とする最適な
幅の組合わせを求めるように構成したものである。

【００１２】

【作用】図１において、第１の最適化計算手段２ｂは入
力手段２ａから入力された計算対象データから計算条件
を満足する製品の幅の全ての幅の組み合わせを抽出する
とともに、製品を各幅毎にまとめてそれぞれの幅で必要
とする総長さを求める。そして、これらのデータに基づ
き、各幅の総長さが上記各幅の総長さ以上で、原材料の
無駄を最小（もしくは、原材料の無駄＋幅の組合せ×ウ
エイトを最小）とする最適な各幅の組合せを求め、求め
た各幅の組み合わせの長さが０より大きい幅の組合せの
みを採用する。

【００１３】第２の最適化計算手段２ｃは上記第１の最
適化計算手段２ｂにより求めた各幅の組合せについて、
どの幅の組合せにどの製品を割り付ければ必要枚数以上
製造することができ、かつ原材料の無駄を最小にできる
かを求め、各幅に製品を割り付ける。本発明の請求項１
の発明においては、上記のように、第１の最適化計算手
段２ｂで個々の製品は考慮せずに各幅の組み合わせを絞
り込み、第２の最適化計算手段２ｃで個々の製品の割り
付けを行っているので、問題を単純化することができ、
真の最適性は失われるが、最適に近い解を得ることがで
きる。また、解を求める計算量を減少させることが可能
となり、計算装置を用いたトリミングの実用化を図るこ
とができる。

【００１４】本発明の請求項２の発明においては、第１
の最適化計算手段が、原材料の無駄＋幅の組合せ×ウエ
イトを最小とする最適な幅の組合わせを求めるようにし
ているので、ウエイトの大きさに応じて、幅の組み合わ
せ数の減少を優先させるか、原材料の無駄の減少を優先
させるかを無段階に変化させることができ、トリミング
の自由度を大きくすることができる。

【００１５】

【実施例】図２は本発明の実施例のシステム構成を示す
図である。同図において、１１はキーボート、１１ａは
マウスであり、キーボード１１等、あるいは、図示しな
いＦＤ装置、データ通信路等を介して、製品名、製品の
幅、長さ等からなる計算対象データ、および、取り数上
限、取り幅上下限等の計算条件が入力される。

【００１６】１２はプロセッサ、１３はメモリであり、
メモリ１３にはトリミングの計算処理を行うトリミング
用アプリケーション・プログラム１３ａ、数理計画用の
計算ソフト１３ｂ等が格納され、プロセッサ１２はキー
ボード１１等から入力される計算対象、計算条件に基づ
きトリミングパターンを求める。また、１４はハードデ
ィスク、１５はプリンタ、１６はディスプレイであり、
プロセッサ１２により求めたトリミングパターンはハー
ドディスク１４、プリンタ１５等へ出力され、得られた
トリミングパターンにより前記図１１に示した手順でロ
ール状の紙、フィルム等が裁断される。

【００１７】図３は本発明の実施例のトリミング計算処
理手順を示す図、図４〜図１０は図３の処理を説明する
図であり、前記図１２のａ〜ｆに示した製品をトリミン
グする場合を例として、本実施例を説明する。キーボー
ド等から入力された計算対象データ、および、計算条件
に関するデータは予め図３に示すファイルに格納され、
これらのデータに基づき以下に示す最適化計算処理が行
われる。

【００１８】ここで、計算対象データは、例えば、図１
２に示した製品名、各製品の幅、長さ等のデータであ
り、計算条件データは例えば下記のデータである。取り数（前記した一枚の材料から取る製品の本数、例
えば、図１３のパターン１においては３）の上限値取り幅（図１３におけるＷ１，Ｗ２）の上下限値図１３のＬ１やＬ２に相当する長さ（巻き長さとい
う）の上下限値、長さの丸め単位なお、製品には平板状で出荷するものと、ロール状にし
て出荷する巻き製品があり（巻き製品は図１２、図１３
には示されていない）、トリミングはこれらを混在させ
て行う。また、幅と長さを入れ換えることができない紙
製品等の場合には、これも計算条件となる。

【００１９】本実施例の最適化計算処理は図３に示すよ
うに、第１段階：「最適な幅の組合せの決定」→第２段
階：「最適な製品の割り付け」の手順で行われ、「最適
な製品の割り付け」が行われたのち、必要に応じて「後
処理」として、巻き製品を輸送したり、裁断装置等にセ
ットする際の巻き径の大きさの制限を考慮した巻き製品
の長さ方向の切断、長さ丸め処理、利用されなかった部
分の余剰製品への割り当て等が行われる。（１）第１段階：最適な幅の組み合わせの決定全ての幅の組み合わせを求める。

【００２０】すなわち、計算対象となる製品は幅は何種
類かあるが、それらの全ての組合せを求め、その中から
原材料の幅に収まること、指定取り数以内になっている
等の計算条件を満たす組み合わせを抽出する。例えば、
前記図１２の例において、製品は３０，５１，６４の幅
のものがあり、計算条件を満たすこれらの全ての組み合
わせは図４に示すように、〔３０，３０，３０〕，
〔３０，３０，５１〕，…となる。各幅毎の必要な総長さを計算する。

【００２１】この場合、個々の製品については考慮せ
ず、製品を各幅毎にまとめそれぞれの幅で必要とする総
長さを求める。図１２の例の場合には、図４に示すよ
うに、幅３０についての総長さはＭ（１），幅５１につ
いての総長さはＭ（２），…のように求まる。目的関数、制約条件式の作成。

【００２２】各幅の組合せをそれぞれどの位の長さ採用
すれば各幅毎の総長さが各幅の必要以上で、かつ原材料
の無駄を最小にできるかを数理計画法で解くための目的
関数、制約条件式を作成する。目的関数としては、原材
料の無駄に相当するもの（無駄な部分の面積や重量）や
最終的に必要とする原材料の量（原材料の面積や重量や
長さ）を与え、これを最小とする関数を選定する。

【００２３】また、制約条件式としては、各幅毎の総長
さが各幅の必要長さ以上であることを条件とする式を選
定する。図５は上記目的関数、制約条件式の一例を示す
図である。本実施例においては、目的関数として、同図
の式（１）に示すように原料の長さＡが最小となる〔各
幅の組み合わせ毎の長さＮ（ｉ）の総和→最小〕を選定
している。

【００２４】なお、同図式（２）に示すように、上記原
料の長さＡと幅の組合せの数ΣＰ（ｉ）×Ｗ（ウエイ
ト）の和を目的関数に選定すれば、ウエイトＷを選定す
ることにより、原材料の無駄を減らすか、採用される幅
の組み合わせ数を減らすかを無段階に変化させることが
できる。すなわち、幅の組合せ数のΣＰ（ｉ）は材料を
裁断する回数に対応した変数であり、この数を減少させ
れば作業工数等を減少させることができる。したがっ
て、上記ウエイトを大きくすれば、作業工数等の減少を
優先させることができ、ウエイトを小さくすれば、原材
料の無駄の減少を優先させることができる。

【００２５】制約条件式としては、同図式（３），
（４），（５）に示すように、各幅毎の総長さ：Ｂ
（ｊ）が前記で与えられるＭ（１），Ｍ（２），…以
下であること、幅の組合せ数最小化変数(1) ：Ｄ（ｉ）
が負であること、幅の組合せ数最小化変数(2) ：Ｅ
（ｉ）が正であることを条件としている。なお、ここ
で、上記（１）〜（５）式において、Ｎ（ｉ）は式
（６）に示すように各幅の組合せ長さを示す変数、Ｐ
（ｉ）は式（７）に示すように、数理計画法を適用して
求まる「幅の組合せ長さが」＝０のとき０、「幅の組合
せ長さが」＞０のとき１を取る変数であり、前記したよ
うにΣＰ（ｉ）が幅の組合せ数に相当する。

【００２６】また、Ｓ（ｉ，ｊ）は各幅の組合せの中に
各幅が含まれる数であり、例えば、幅の組み合わせ番号
ｉ＝３の内容が〔３０，２０，２０〕で、幅番号ｊ＝
１，２，３の内容がぞれぞれ〔１０〕，〔２０〕，〔３
０〕の時、Ｓ（３，１）＝０，Ｓ（３，２）＝２，Ｓ
（３，３）＝１となる。その他の変数、ｉ，ｊ，ｉmax
，ｊmax ，Ｍ（ｉ）は同図に示した通りである。数理計画法の適用数理計画法を使用し、前記、の結果をもとに上記
で作成された目的関数、制約条件式の解を求める。例え
ば、前記図１２の例においては、図６に示すように、
幅の組合せ１〜ｉmax 、幅毎の長さＭ（１），Ｍ
（２），Ｍ（３）をもとに数理計画法を適用し、の目
的関数、制約条件式により解を求めると、各幅の組合せ
１〜ｉmax について、各長さＬ＝０，…，Ｌ＝Ｎ
（ｋ），…，Ｌ＝Ｎ（ｌ），…，Ｌ＝０の解を得ること
ができる。なお、数理計画法の解法、アルゴリズム等に
ついては公知な種々の手法を採用することができる。採用する組合せの洗い出し上記で求めた結果をもとに、全ての幅の組合せの中か
ら採用された長さが０より大きいものだけを洗い出す。

【００２７】例えば、前記図１２の例においては、図７
に示すように、Ｌが０でないものだけが洗い出される。（２）第２段階：最適な製品の割り付け以上のようにして、最適な幅の組合せが求まると、つい
で、最適な製品の割り付けを行う。なお、第１段階で求
めた各幅の組合せ毎の長さＮ（ｉ）は第２段階では利用
せず、第１段階で求めた最適な幅の組合せデータのみを
用いて最適な製品の割り付けを行う。目的関数、制約条件式の作成第１段階で求めた最適な幅の組合せから、どの製品をど
れだけ採用すれば各製品を生産指示数以上製造でき、か
つ原材料の無駄を最小にできるかを数理計画法で解くた
めの目的関数、制約条件式を作成する。

【００２８】目的関数としては、原材料の無駄に相当す
るもの（無駄な部分の面積や重量）や最終的に必要とす
る原材料の量（原材料の面積や重量や長さ）を与え、こ
れを最小とする関数を選定する。また、制約条件式とし
ては、各製品の製造数が生産指示数以上であることを条
件とする式を選定する。

【００２９】図８は上記目的関数、制約条件式の一例を
示す図である。本実施例においては、目的関数として、
同図の式（８）に示すように原料の長さＡが最小となる
〔各幅の組み合わせ毎の長さＦ（ｉ）の総和→最小〕を
選定している。なお、前記したように、ここでは、第１
段階で得た各幅の組合せ毎の長さＮ（ｉ）を利用せず新
たに各幅の組合せ毎の長さＦ（ｉ）を設定し、その総和
を目的関数としている。

【００３０】制約条件式としては、同図式（９），（１
０）に示すように、各製品の総数：Ｂ（ｋ）が各製品の
製造指示数Ｍ（ｋ）より大であること、各幅の組合せの
長さと各幅の組合せ中の各幅長さの差：Ｄ（ｉ，ｊ）が
正であることを条件としている。なお、ここで、上記
（８）〜（１０）式において、Ｆ（ｉ）は式（１１）に
示すように各幅の組合せ長さを示す変数、Ｈ（ｉ，ｊ，
ｋ）は式（１２）に示すように、各幅の組合せ中の各幅
において各幅に割り当てられる各製品の枚数であり、Ｓ
（ｉ，ｊ）＝０のとき（各幅の組合せ中に各幅が含まれ
る数が０のとき）、＝０、Ｖ（ｋ）＝ｊのとき（各製品
の幅番号と割り当てられた幅番号が一致するとき）、＝
０、その他のとき枚数に対応した値となる変数である。

【００３１】また、ｋは製品番号、ｋmax は製品の種
類、Ｌ（ｋ）は製品の長さ、Ｍ（ｋ）は製品の製造指示
数、Ｖ（ｋ）は各製品の幅に対応する幅番号である。そ
の他の変数は同図に示した通りである。数理計画法の適用数理計画法を使用し、上記で作成された目的関数、制
約条件式の解を求める。前記図１２の例においては、図
９に示すように、洗い出しした幅の組合せをもとに数理
計画法を適用し、の目的関数、制約条件式により解を
求めると、例えば、同図に示すようなトリミングパター
ン１、トリミングパターン２を得ることができる。

【００３２】なお、第１段階と同様、数理計画法の解
法、アルゴリズム等については公知な種々の手法を採用
することができる。（３）後処理以上のように最適な製品の割り付けが行われると、前記
したように必要に応じて、製品の長さ方向の切断、長さ
丸め処理、利用されなかった部分の余剰製品への割り当
て等の後処理が行われる。巻き切断計算条件として与えられた巻き長さの上限を満たすよう
に、図１０のに示すように巻き製品を分割する。

【００３３】すなわち、輸送上の大きさの上限、あるい
は、裁断装置にセットできる大きさの上限Ｈmax 等を考
慮して、巻き製品の長さＬr1，Ｌr2 がＬrmaxを越えな
いように長さを分割する。長さ丸め巻き製品の長さを予め与えられた丸め長さの所まで延長
する。余剰製品割り当て利用されない部分を利用して、図１０のに示すように
余剰分の割り付けを行う。余剰分として割り付ける製品
はそのパターンの各幅毎にみて最後に割り付けられたも
のとする。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、第１段階で個々の製品は考慮せずに各幅の組み合わ
せを絞り込み、第２段階で個々の製品の割り付けを行っ
ているので、問題を単純化し、少ない計算時間で歩留り
のよいトリミングパターンを得ることができる。このた
め、トリミング作業の効率化、省力化を図ることが可能
となる。

【００３５】また、第１段階で、原材料の無駄＋幅の組
合せ×ウエイトを最小とする最適な幅の組合わせを求め
ることにより、ウエイトの大きさに応じて、幅の組み合
わせ数の減少を優先させるか、原材料の無駄の減少を優
先させるかを選定することができ、作業手順の単純化を
考慮に入れたトリミングパターンを求めることができ、
より現場の実務にあった結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の実施例のシステム構成を示す図であ
る。

【図３】本発明の実施例のトリミング計算処理手順を示
す図である。

【図４】図３の処理を説明する図である。

【図５】図３の処理を説明する図である。

【図６】図３の処理を説明する図である。

【図７】図３の処理を説明する図である。

【図８】図３の処理を説明する図である。

【図９】図３の処理を説明する図である。

【図１０】図３の処理を説明する図である。

【図１１】ロール状の紙、フィルム等を裁断し製品に加
工する手順を示す図である。

【図１２】トリミングされる製品の一例を示す図であ
る。

【図１３】トリミングパターンの一例を示す図である。

【符号の説明】

１トリミング装置に入力され
るデータ２トリミング装置２ａ入力手段２ｂ第１の最適化計算手段２ｃ第２の最適化計算手段３トリミングパターン１１キーボート１１ａマウス１２プロセッサ１３メモリ１４ハードディスク１５プリンタ１６ディスプレイ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シート状材料を裁断し平板状もしくはロ
ール状の製品に加工するためのトリミング装置におい
て、製品の幅、高さ、枚数等からなる計算対象データと、取
り数、取り幅、巻き長さ等の計算条件データを入力する
手段と、上記計算対象データに基づき、上記計算条件を満たし、
原材料の無駄を最小とする最適な幅の組合せを求める第
１の最適化計算手段と、上記第１の最適化計算手段により求めた最適な幅の組合
せについて、計算対象データで指示される枚数以上の製
品を製造することができ、原材料の無駄を最小とする最
適な製品の割り付けを求める第２の最適化計算手段とを
設け、第２の最適化計算手段により求めた最適な製品の割り付
け結果により、シート状材料のトリミングを行うことを
特徴とするトリミング装置。
【請求項２】第１の最適化計算手段が、原材料の無駄
と、幅の組合せ数と重みの積との和を最小とする最適な
幅の組合わせを求めることを特徴とする請求項１のトリ
ミング装置。