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Frisch gepresst: Optimierte Planung von Pressen zur Produktion von Brettschichtholz

Für unseren Industriepartner Obermayr Holzkonstruktionen haben wir im Projekt AGTIL ein Softwaretool zur automatisierten Auftragsfeinplanung entwickelt. Damit kann unser Partner in Zukunft die Planung der Pressen für die Leinbinder vollautomatisch und in wesentlich kürzerer Zeit durchführen. Derzeit wird die Auftragsplanung manuell durchgeführt, da es bist dato kein leistbares Softwaretool gab, das die zahlreichen Nebenbedingungen bei der Beplanung der Pressen abbilden konnte. Denn bei der Planung der Presse müssen sowohl die Faktoren Auftragsreihenfolge und die Holzqualität als auch die Abmessung bzw. Breite des Brettes berücksichtigt werden.

Unsere ersten Tests mit dem Prototyp haben ergeben, dass bereits in nur 30 Sekunden eine qualitativ hochwertige Beplanung der Presse errechnet werden kann. Die manuelle Planung hat dagegen für ein gleichwertiges Ergebnis eine Stunde benötigt.

Anwendungsbeispiel von Leimbindern im Hallenbau

Anwendungsbeispiel von Leimbindern im Hallenbau

Leimbinder für tragende Konstruktionen
Gepresstes Brettschichtholz (BSH), auch genannt Leimbinder, werden oft für tragende Konstruktionen bei Überdachungen oder Decken von Lagerhallen und Häusern gefertig. Denn dieses spezielle Holzprodukt punktet mit einer hohen Festigkeit. Das Holz wird durch Herausschneiden von Fehlstellen und durch eine spezielle Verleimung noch robuster.

Stellen Sie sich vor, auf  einem Fließband werden vorgeschnittene Lamellen transportiert. Diese haben eine Länge von bis zu 24 Metern, eine Höhe von 4 Zentimetern und eine Breite von ca. 8 bis 25 Zentimetern. Beim Transport auf dem Fließband wird von oben Leim aufgetragen, als ob man Ketchup oder Senf auf ein Sandwich-Brot verteilen würde.  Diese vorgeleimten Bretter werden auf einen Stapel geklappt bis ein Block mit einer Höhe von 1 bis 2 Metern entsteht. Man kann sich das wie ein mehrlagiges Sandwich vorstellen. Anschließend füllen Mitarbeiter diese Blöcke in eine Presse, wo sie ungefähr acht Stunden lang unter definierten Bedingungen verleimt werden. Je nach Zusammenstellung der Aufträge zu einer Pressenfüllung entstehen unterschiedliche Subblöcke, die unverleimt bleiben, damit sie nach dem Pressvorgang wieder zerlegt werden können. Größere Teilblöcke werden dann bei Bedarf in die benötigten Längen zerschnitten.

Brettschichtholz wird in großen Mengen, aber auch in den verschiedensten Abmessungen und Qualitäten benötigt. Die Umstellung der Lamellenbreite an den der Presse vorgelagerten Anlagen ist relativ aufwändig. Deshalb werden alle vorhandenen Pressen immer mit den aktuellen Aufträgen einer bestimmten Breite befüllt. Das passiert solange bis entweder alle vorhanden Aufträge für diese Breite abgearbeitet sind oder aufgrund des Produktionsplanes eine andere Breite erzeugt werden muss.

Beispielanordnung von Leimbindern in einer Pressenfüllung

Beispielanordnung von Leimbindern in einer Pressenfüllung

Kostenoptimale Planung
Unser Softwaretool berücksichtigt nicht nur die Verschnittmengen, sondern auch andere wichtige ökonomische und ökologische Faktoren. Es berechnet genau, wie die Bretter geschichtet werden müssen, damit die Presse optimal ausgelastet ist. Auch der Lieferzeitpunkt wird in die Planung miteinbezogen. Da Leimbinder in Sichtqualität und in Industriequalitat in einem Vorgang gepresst werden, kommt es oft vor, dass für einzelne Blöcke Holz in einer höheren Qualität verwendet wird. Dadurch erhöhen sich die Materialkosten. Durch die Feinplanung des Softwaretools können die Leimbinder kostenoptimal produziert werden. Möglich wird das durch einen geringeren Verschnitt oder eine bessere Befüllung der Pressen und eine damit geringere Anzahl von Pressvorgängen. Bild 2 zeigt eine Zusammenstellung von Leimbinderaufträgen in unterschiedlicher Oberflächenqualität. Die gelben Blöcke bilden Leimbinder in Sichtqualität ab. In Orange sehen Sie Leimbinder, die zwar nur in geringerer Qualität benötigt werden, aufgrund der Anordnung im Block aber in hoher Qualität ausgeführt werden müssen.

In einem Vorprojekt haben wir gezeigt, dass sich die geometrische Beplanung der Leimpressen prinzipiell automatisieren und mit einem verhältnismäßig geringen Rechenaufwand lösen lässt. Dabei verglichen wir mehrere heuristische Verfahren auf ihre Lösungsgüte. Ausgewählt wurde die Particel-Swarm-Metaheuristik, um optimale Lösungen zu finden. Der Prototyp wird gerade im Unternehmen Obermayr Holzkonstruktionen getestet. Das Projekt läuft noch bis Ende des Jahres (31.12.2010).

Projektpartner AGTIL:

  • Obermayr Holzkonstruktionen GmbH
  • FH OÖ Forschungs & Entwicklungs GmbH (Koordinator)

Ein Kommentar zu “Frisch gepresst: Optimierte Planung von Pressen zur Produktion von Brettschichtholz”

  1. Demian says:

    Hallo! Will nur meine Begeisterung über die genialen Werke äußern. Ich hab schon die Möglichkeit gehabt, einige zu sehen und bin tief beeindruckt.

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