李麗寧

（南車(chē)二七車(chē)輛有限公司，北京100072）

淺談如何提高鐵路貨車(chē)鋼材利用率

李麗寧

（南車(chē)二七車(chē)輛有限公司，北京100072）

鐵路貨車(chē)制造行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，降本增效是大勢(shì)所趨。文中分析了制約鋼材利用率的主要因素以及解決措施，并取得良好的效果。

鋼材利用率；排樣優(yōu)化；套料；余料管理；工藝改進(jìn)

0 引言

鐵路貨車(chē)制造行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，企業(yè)越來(lái)越感受到發(fā)展的壓力。為了增加企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，必須考慮降低制造成本，其中提高鋼材利用率是降低制造成本的有效途徑。鋼材在鐵路貨車(chē)制造成本中占相當(dāng)大的比例，尤其是近年來(lái)鋼材價(jià)格飛速上漲。這樣一來(lái)，節(jié)約鋼材，提高鋼材的利用率，減少不必要的浪費(fèi)，已成了各企業(yè)追求的目標(biāo)。在有限的條件下節(jié)約鋼材、降低成本是企業(yè)長(zhǎng)期探討的話(huà)題。

1 材料利用率定義

由于各個(gè)企業(yè)情況不同，材料利用率計(jì)算方法也不同，本文所說(shuō)的材料利用率是指鋼材利用率。鋼材利用率（包括板材、型材）是指利用在貨車(chē)本身的比重。計(jì)算方法如下：

單件鋼材利用率=零件重量/該零件毛坯料重量× 100%

整車(chē)鋼材利用率=整車(chē)自制零件的總重量/整車(chē)自制零件毛坯總重量×100%

材料利用率說(shuō)明材料被有效利用的程度。材料利用率越高，意味著用同樣數(shù)量的材料可以生產(chǎn)更多的產(chǎn)品。

2 材料利用率優(yōu)化

在貨車(chē)制造中，鋼材是貨車(chē)車(chē)體主要的原材料。根據(jù)鋼材利用率的計(jì)算公式，在零件凈重固定的情況下，要想提高鋼材利用率，就要用盡量少的原材料生產(chǎn)盡量多的合格零件。經(jīng)分析，制約鋼材利用率的因素主要有：產(chǎn)品設(shè)計(jì)；鋼材規(guī)格的選擇；零件的排樣；套料方法；余料管理；工藝改進(jìn)等。雖然提高鋼材利用率的原理很簡(jiǎn)單，但涉及到很多方面，受到的條件約束也很多，優(yōu)化鋼材利用率要考慮本企業(yè)人員素質(zhì)、管理水平、設(shè)備以及生產(chǎn)組織等情況。筆者通過(guò)大量分析、統(tǒng)計(jì)并結(jié)合本企業(yè)自身特點(diǎn)，優(yōu)化了多種車(chē)型的鋼材利用率（表1），并在生產(chǎn)中得到了驗(yàn)證。優(yōu)化后各種車(chē)型的鋼材利用率顯著提高，制造成本大幅下降，符合企業(yè)降本增效的思想。下面分別就影響鋼材利用率的因素進(jìn)行分析，找到解決的措施。

表1 各種車(chē)型鋼材利用率優(yōu)化前后對(duì)比

2.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)對(duì)鋼材利用率的影響

產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、幾何形態(tài)的簡(jiǎn)化與標(biāo)準(zhǔn)化，以及設(shè)計(jì)質(zhì)量等方面都影響鋼材利用率，所以工藝設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)要并行，在設(shè)計(jì)過(guò)程中工藝師要對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行審核，利用SigmaNest排料軟件對(duì)零件進(jìn)行預(yù)排樣，找出利用率低的零件，在不影響車(chē)輛性能的前提下，要求設(shè)計(jì)師更改圖紙。

2.2 鋼材規(guī)格的選擇

鋼材規(guī)格的選擇是制約鋼材利用率的重要因素，鋼材規(guī)格越多越利于材料利用率的提高，但鋼材規(guī)格不能無(wú)限增加。例如，貨車(chē)敞車(chē)自制件約200種，如果一種零件使用一種材料規(guī)格就有200多種，會(huì)增加采購(gòu)和生產(chǎn)組織的難度及企業(yè)的管理成本，在實(shí)際生產(chǎn)中很難實(shí)現(xiàn)，要根據(jù)本企業(yè)的實(shí)際情況找出兩者的平衡點(diǎn)，確定合理、最優(yōu)的材料規(guī)格方案。選擇時(shí)要從大零件、異形零件入手，確定好大零件、異形零件的材料規(guī)格后，小零件要優(yōu)先從確定好的材料規(guī)格中選取。每種零件材料規(guī)格的選擇是確定整車(chē)材料規(guī)格的基礎(chǔ)，所以至關(guān)重要。例如C80型鋁合金運(yùn)煤敞車(chē)大橫梁下蓋板，選擇不同的材料規(guī)格，其排樣方式和材料利用率就不同（見(jiàn)表2），顯而易見(jiàn)，規(guī)格為8 mm×1 400 mm×6 000 mm鋼材利用率高，兩者相差13.5%。為避免工藝師經(jīng)驗(yàn)不足造成材料規(guī)格選擇不合理，可以通過(guò)SigmaNest排料軟件進(jìn)行選擇。

2.3 零件的排樣優(yōu)化

排樣是根據(jù)零件的不同形狀和加工方法的限制，在材料上對(duì)零件進(jìn)行排列，排樣優(yōu)化是通過(guò)將零件在材料上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或平移達(dá)到減少材料重量的目的。合理排樣可在有限的材料上產(chǎn)出最多的零件，排樣時(shí)要根據(jù)零件的形狀和材料規(guī)格多次嘗試，找到合理的排樣，這需要工藝師具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。例如C80型鋁合金運(yùn)煤敞車(chē)筋板的兩種排樣方式（表3），方案1與方案2材料利用率相差25.3%，方案1屬不合理排樣。想避免人為因素對(duì)排樣的影響，也可利用SigmaNest排料軟件進(jìn)行排樣。

表2 大橫梁下蓋板兩種材料規(guī)格

表3 筋板兩種不同排樣

2.4 套料方法

圖1 套料

表4

套料就是按照一定規(guī)則，將相同材質(zhì)、相同板厚的零件，合理地在材料上排列。貨車(chē)零件有大有小，形狀也各不相同，套料時(shí)按照先大零件后小零件順序進(jìn)行排列，盡量將多余的材料生產(chǎn)小零件（見(jiàn)圖 1），用SigmaNest排料軟件對(duì)C80型鋁合金運(yùn)煤敞車(chē)浴盆端板余料進(jìn)行套料，除8塊浴盆端板外，共套料4種31個(gè)小零件，套料后鋼材利用率由65.2%提高到75.6%，提高了10.4%，從圖1可以看出，套料方式的優(yōu)劣直接影響鋼材利用率。在制定套料方案時(shí)要注意配臺(tái)套料，避免生產(chǎn)多余的零件。

2.5 余料管理

余料粗放式管理不利于鋼材利用率的提高，各生產(chǎn)公司可根據(jù)自身情況建立鋼材余料管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)包含：余料數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢(xún)、余料的錄入、余料數(shù)據(jù)的修改、余料的調(diào)用、余料的處理等。組織生產(chǎn)時(shí)要首先考慮使用余料，最好指定專(zhuān)人負(fù)責(zé)余料管理。

2.6 工藝改進(jìn)

提高鋼材利用率也可以通過(guò)改進(jìn)工藝方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如C70E型通用運(yùn)煤敞車(chē)地板，工藝改進(jìn)前工序流程為：料場(chǎng)→開(kāi)卷→預(yù)處理→切割周邊→組裝上車(chē)。

工藝改進(jìn)后工序流程為：料場(chǎng)→預(yù)處理→組裝上車(chē)。

工藝改進(jìn)后取消了兩道工序，減少了工序周轉(zhuǎn)和人工成本，切割周邊工序取消后，直接從鋼廠采購(gòu)與零件尺寸相同的原材料，地板材料利用率由95.8%提高到100%，每臺(tái)車(chē)可節(jié)約原材料76 kg（見(jiàn)表4）。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文分析了制約鐵路貨車(chē)鋼材利用率的主要因素以及解決途徑和措施，節(jié)約鋼材、降低成本并不是一蹴而就的事，它需要在長(zhǎng)期工作實(shí)踐中，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，不斷探索。企業(yè)在加強(qiáng)對(duì)鋼材管理的同時(shí)，應(yīng)將有關(guān)人員的經(jīng)濟(jì)效益與其工作成績(jī)掛起鉤來(lái)，充分調(diào)動(dòng)大家的積極性和主觀能動(dòng)性，管好鋼材，用好鋼材，運(yùn)用科學(xué)的管理手段，齊心協(xié)力，找到適合本企業(yè)發(fā)展特點(diǎn)的節(jié)約鋼材降低成本之路，使企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于有利地位。

（編輯：?jiǎn)?迪）

TB 31;TP 391.72

B

1002－2333（2014）04－0258－02

李麗寧（1980—），女，工程師，主要從事鐵路貨車(chē)工藝設(shè)計(jì)工作。

2014-01-06