鄭廣勇

中車北京二七車輛有限公司

淺析如何提高鐵路貨車板材利用率

鄭廣勇

中車北京二七車輛有限公司

對于鐵路貨車生產(chǎn)企業(yè)而言，降低成本提高效率是最終的目標(biāo)。除了提高管理水平和改進(jìn)工藝以外，提高鋼板利用率是降本增效的重要途徑之一。本文通過大量分析以及本企業(yè)自身特點(diǎn)，找到了制約鋼板利用率的主要因素并提出了相應(yīng)的解決措施。

利用率；降低成本；優(yōu)化；套料；工藝改進(jìn)

面對鐵路貨車制造行業(yè)競爭日益激烈，企業(yè)越來越感受到發(fā)展的壓力，為了提高企業(yè)競爭力，降本增效更是大勢所趨，鋼板在貨車制造成本中占比例非常大，尤其是近年來鋼材價格迅猛上漲。這樣，節(jié)約鋼材使用，提高鋼板的利用率，就成了各企業(yè)長期追求的目標(biāo)，而降低成本更是企業(yè)長期探討的話題。

一、材料利用率定義

材料利用率是指合格產(chǎn)品中所含的材料重量在原材料總的消耗重量中所占的比重，即被利用材料與實際消耗材料之比，比重越大，材料的利用率就越高。計算方法為：

單件材料利用率=合格零件重量/加工此零件消耗毛坯料重量×100%。

材料利用率越高，即生產(chǎn)相同數(shù)量的產(chǎn)品需要的材料就越少，成本就會越低。

二、影響材料利用率的主要因素

想要提高原材料的利用率，就是要用盡可能少的原材料生產(chǎn)出盡可能多的合格品。經(jīng)分析，影響鋼板材料利用率的主要因素有：產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計的影響；鋼板規(guī)格的選??；零配件的排樣；數(shù)控切割套料方法；生產(chǎn)余料的管理等等。除此之外還會受到人員的操作水平、設(shè)備的限制以及生產(chǎn)計劃組織不合理導(dǎo)致導(dǎo)致余料產(chǎn)生等方面的影響。

三、提高材料利用率的具體方法

1從設(shè)計源頭控制

設(shè)計是控制成本的源頭，設(shè)計師水平的高低，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化，產(chǎn)品的通用性及標(biāo)準(zhǔn)化，以及設(shè)計質(zhì)量等都會影響板材利用率。所以產(chǎn)品設(shè)計要與工藝設(shè)計同時進(jìn)行，在設(shè)計完成后由工藝設(shè)計師對產(chǎn)品圖紙的工藝可行性進(jìn)行審核，對一些特殊材質(zhì)、尺寸大、用量大的配件，提前進(jìn)行工藝加工設(shè)計、材料規(guī)格的選取，要利用先進(jìn)的排料軟件對配件進(jìn)行預(yù)先排樣，找出利用率低的配件，在不影響車輛使用性能及要求的前提下，建議設(shè)計師更改設(shè)計圖紙。

2鋼板（規(guī)格）的選用

鋼板（規(guī)格）的選用是影響鋼板利用率的重要因素，規(guī)格種類越多越方便鋼板的選用，越有利于提高原材料利用率，但鋼板規(guī)格不能無限制的增加。例如，本企業(yè)生產(chǎn)的鐵路貨車SQ6型凹底運(yùn)輸汽車專用車自制配件280余種，需要板材制備配件200多種，如果一種自制配件使用一種材料規(guī)格，就有200多種板材規(guī)格，這樣就會加大鋼板采購和生產(chǎn)組織的難度及增加企業(yè)的管理成本，在實際生產(chǎn)中基本無法實現(xiàn)，要根據(jù)企業(yè)的實際情況找出供需平衡點(diǎn)，確定最佳的鋼板選用方案。選用鋼板時要從尺寸大的配件、異形配件入手，確定好這些鋼板規(guī)格以后，相對尺寸較小的配件材料優(yōu)先從標(biāo)準(zhǔn)鋼板中選取。選用合適的鋼板對于提高利用率至關(guān)重要。例如，本企業(yè)設(shè)計生產(chǎn)的X70型集裝箱專用平車的大橫梁上蓋板，選用不同的鋼板規(guī)格及排料方式，鋼板利用率差別就會很大（見表1），顯而易見，規(guī)格為12*1500*4750鋼板利用率高，相差達(dá)到15.95%。為避免由于工藝設(shè)計師經(jīng)驗不足造成材料規(guī)格選擇不合理，可以結(jié)合排料軟件進(jìn)行優(yōu)化選用。

表1 大橫梁上蓋板選用兩種材料的不同利用率

3零件的排樣優(yōu)化

排樣是指需要下料配件在鋼板上的布置和切割方法。選擇合理的排樣方式，能夠有效的提高鋼板利用率、降低成本。排樣優(yōu)化是將配件在鋼板上進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)以達(dá)到在有限的鋼板上生產(chǎn)出更多配件，從而提高鋼板利用率。排樣時要根據(jù)配件的形狀和特征規(guī)律在不同規(guī)格的鋼板上進(jìn)行多次嘗試，找到最合理的排樣。例如本企業(yè)生產(chǎn)的NX70A型集裝箱共用平車柱插筋板的兩種排樣方式（表2），排料方式一與排料方式二利用率相高達(dá)11.42%。想盡量減少人為因素對排樣的影響，應(yīng)由經(jīng)驗豐富的工藝師結(jié)合排料軟件進(jìn)行排樣選用。

表2 筋板兩種不同排樣

4優(yōu)化數(shù)控切割編程

在市場的激烈競爭和鋼板價格迅猛上漲的局勢下，所有生產(chǎn)型企業(yè)更注重板材的利用率和成本的控制。在下料切割時都會結(jié)合數(shù)控排樣和經(jīng)驗豐富的人工審核，最終選用合理的板材規(guī)格，生產(chǎn)出更多的零件，使損耗減到最小，節(jié)約成本，提高板材利用率。

4.1 高切割套料方法

套料是在鋼板規(guī)格確定后，下料排樣會造成很大的浪費(fèi)時，在廢料上套出一些規(guī)格符合的不同形狀的小型配件，即在固定的面積上使用更多的材料生產(chǎn)出更多的合格配件，這大大提高了板材的利用率，是一種能有效減少廢料的方法。鐵路貨車產(chǎn)品配件有大有小，形狀也各不相同，套料時先排尺寸較大配件，再套尺寸較小配件，盡量減少廢料（見圖1），用本企業(yè)使用的切割排料軟件SigmaNest對SQ6型凹底運(yùn)輸汽車專用車用“枕梁下蓋板（中）”余料進(jìn)行套料，除放置3塊“枕梁下蓋板（中）”（圖1序號2）外，共套料3種（圖1序號3,10,11）20個小零件，套料后鋼板利用率由原66.56%提高到81.07%，提高了14.51%，從圖1可以看出，套料方式直接影響鋼板利用率，合理的套料方式可以大大減少廢料的產(chǎn)生。

圖1

4.2 共邊切割

共邊切割就是在數(shù)控切割中一次切割出多個配件的共用邊，這樣可以有效的縮短切割時間、節(jié)約耗材、減少廢料。對于正方形和長方形等規(guī)則形狀的配件，可以使用數(shù)控切割SigmaNest排料軟件進(jìn)行共邊切割，一次穿孔，可完成多個配件的連續(xù)切割，縮短切割時間，減少廢料，提高了生產(chǎn)效率，同時節(jié)約了成本。共邊切割可以減少預(yù)熱穿孔時間、縮短切割路線，節(jié)省了等離子電極、切割割嘴、等耗材及水、電、氧氣、丙烷等的消耗，同時提高了切割效率及材料利用率。

5板材余料的使用、管理

板材余料的使用、管理是提高企業(yè)板材利用率的重要措施，余料要由專人負(fù)責(zé)登記、入庫、保管、調(diào)用、處理，加工配件時要優(yōu)先使用余料，以達(dá)到減少廢料，提高板材利用率，節(jié)約成本。

四、結(jié)束語

本文針對于鐵路貨車企業(yè)在鋼板利用率低方面存在的主要問題，分析了制約的主要因素，提出了提高鋼板利用率的主要途徑和措施，以減少對鋼材資源的消耗，降低生產(chǎn)成本。

鄭廣勇（1983-），男，滿族，工程師。