劉進(jìn)華， 王永興， 李洪晏

(海洋石油工程(青島)有限公司， 山東 青島 266520)

0 引 言

材料成本是海洋工程建造階段的主要成本之一，如何高效地利用材料、減少材料成本是項(xiàng)目管理和施工的重點(diǎn)。材料的使用貫穿整個(gè)工程建造階段，因而材料成本也受建造過(guò)程多方面因素的影響。狹義的材料成本主要受材料利用效率的影響，但從項(xiàng)目成本來(lái)看，一味追求材料的利用率，可能會(huì)增加采辦成本、施工成本[1]。因而，有必要對(duì)材料的使用進(jìn)行數(shù)據(jù)化分析，找出材料成本與項(xiàng)目成本之間的影響規(guī)律，從整體上減少項(xiàng)目成本。

材料數(shù)據(jù)分析的基本過(guò)程包括明確分析思路、收集和清理相關(guān)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析及結(jié)論。以渤海地區(qū)某上部組塊建造項(xiàng)目W結(jié)構(gòu)用鋼材為例，簡(jiǎn)述材料數(shù)據(jù)分析的基本思路和主要內(nèi)容，以期為后續(xù)海洋工程建造項(xiàng)目的材料管理和利用提供借鑒。

1 分析思路

通常而言，材料利用率是影響材料成本的主要因素[2]，因此應(yīng)以材料利用率分析為核心，探討材料利用率與采辦成本、施工成本、存儲(chǔ)成本之間的關(guān)系。主要分析思路為：

(1) 分析材料利用率的影響因素；

(2) 材料采辦策略分析；

(3) 材料使用方式分析；

(4) 材料進(jìn)度分析。

2 數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)清理

數(shù)據(jù)收集的基本目的是建立結(jié)構(gòu)桿件與鋼材材料之間的對(duì)應(yīng)聯(lián)系，其數(shù)據(jù)來(lái)源主要包括：項(xiàng)目建造資料、鋼材的采辦料單、施工料單、材料跟蹤表、組塊結(jié)構(gòu)桿件的圖紙材料表、鋼材余料跟蹤統(tǒng)計(jì)表、項(xiàng)目建造管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)等。

從各類表格和管理系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)雖然多，但其中可能存在大量無(wú)效數(shù)據(jù)和錯(cuò)誤。因此，首先要對(duì)原始資料進(jìn)行審核、分組、匯總，使之條理化、系統(tǒng)化，刪除無(wú)效數(shù)據(jù)；然后對(duì)整理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、補(bǔ)缺，使數(shù)據(jù)盡可能規(guī)范、完整，例如統(tǒng)一鋼材計(jì)量單位、料單的格式等。

3 鋼材數(shù)據(jù)分析

3.1 整體分析

W組塊屬于中心處理平臺(tái)，包含8根立柱，有3層甲板，板外加一個(gè)小夾層，建造工期為13個(gè)月。整個(gè)項(xiàng)目的材料狀況如表1所示。

整體而言，材料的管理體現(xiàn)在減少采辦總量、用料總量和余廢料等3個(gè)方面，相應(yīng)的指標(biāo)有材料使用率、材料利用率和施工余料占比。

(1) 材料使用率=C/B×100%，即實(shí)際用料與采辦總量的比值。其反映項(xiàng)目采辦狀況的“合理性”，其值越大意味著材料采辦時(shí)對(duì)項(xiàng)目管理和施工的各方面預(yù)估越合理。

材料使用率主要受詳設(shè)圖紙狀態(tài)和備用料這2個(gè)因素的影響：

圖紙狀態(tài)的好壞影響材料采辦數(shù)量的準(zhǔn)確程度，圖紙的準(zhǔn)確度越高，相應(yīng)的材料采辦也越準(zhǔn)確。本項(xiàng)目參照詳設(shè)B版圖紙進(jìn)行材料采辦，采辦材料使用率為94.9%，而在技術(shù)和施工人員基本相同的項(xiàng)目V中，由于采用0版圖紙進(jìn)行采辦，材料使用率達(dá)到96.8%。

備用料是在采辦凈料的基礎(chǔ)上，為防止工程建造過(guò)程中各種意外情況造成材料短缺而必備的材料，通常依照相應(yīng)規(guī)定按一定系數(shù)進(jìn)行采辦。備用料主要根據(jù)圖紙狀態(tài)和以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行采辦，受加工設(shè)計(jì)技術(shù)人員的主觀判斷影響較大。

(2) 材料利用率=A/C×100%，即結(jié)構(gòu)凈重與用料總量的比值。它反映了材料的利用效率。材料利用率除受加工設(shè)計(jì)和施工錯(cuò)誤的影響外，還受采辦策略、加工設(shè)計(jì)策略、詳設(shè)技術(shù)文件狀態(tài)影響。其中，詳設(shè)技術(shù)文件狀態(tài)決定了材料利用率的上限，體現(xiàn)在3個(gè)方面：結(jié)構(gòu)桿件的設(shè)計(jì)形式、采辦時(shí)詳設(shè)圖紙的完整度及詳設(shè)圖紙的升版頻率。

(3) 施工余料占比=E/C×100%，即施工余料與用料總量的比值。相較于整料，施工余料的保存及在后續(xù)項(xiàng)目中的使用都更加繁瑣，因此施工余料占比是材料管理過(guò)程中一個(gè)很重要的控制點(diǎn)。

3.2 分類分析和分項(xiàng)分析

分類分析是指對(duì)各類鋼材的使用進(jìn)行分析，分項(xiàng)分析是指對(duì)組塊主要結(jié)構(gòu)部位的用料狀況進(jìn)行分析。

3.2.1 材料分類分析

如表2所示，本項(xiàng)目總施工用料中板材占比最大，而其相應(yīng)的材料利用率相對(duì)較低，型材次之。因而，板材和型材是材料管理和分析的重點(diǎn)。

表2 材料分類分析

3.2.2 材料分項(xiàng)分析

鑒于板材利用率較低，對(duì)板材類結(jié)構(gòu)進(jìn)行分項(xiàng)分析。表3列出了主要的板類結(jié)構(gòu)利用率，從表3可以看出，甲板板和滑靴利用率較低，其主要原因?yàn)椋?1)項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，考慮到甲板板后期修改量較大，未進(jìn)行正式套料排版；(2)滑靴建造施工時(shí)，采用了大量的利庫(kù)材料，而利庫(kù)材料的規(guī)格大小不一，與滑靴零件的尺寸極其不符，影響了材料利用率。綜上所述，在后期項(xiàng)目中，甲板板的套料排版應(yīng)作為控制材料利用率的一個(gè)重點(diǎn)。

表3 板材分項(xiàng)分析

3.3 采辦策略分析

采辦策略的影響主要體現(xiàn)在材料的采辦尺寸上。采辦尺寸要求通常分兩類：定尺采辦和不定尺采辦。本項(xiàng)目線性鋼材如型鋼、成品管采用定尺采辦，板材類鋼材大多采用不定尺采辦。

3.3.1 定尺采辦的影響分析

定尺采辦的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：可以爭(zhēng)取更為優(yōu)惠的采辦報(bào)價(jià)；材料供應(yīng)商供貨周期短；材料倉(cāng)儲(chǔ)管理簡(jiǎn)便，倒料更加便捷；材料換用方便。

定尺采辦可細(xì)分為指定單一采辦尺寸和指定多種采辦尺寸兩種情況。在本項(xiàng)目中，根據(jù)項(xiàng)目組要求，所有型鋼按照12 m尺寸進(jìn)行采辦，利用率為86.29%，就型鋼這類線性材料而言，其利用率并不高。現(xiàn)根據(jù)多種常見尺寸對(duì)型鋼進(jìn)行重新套料排版，材料利用率如圖1所示。從圖1可以看出，10 m采辦長(zhǎng)度時(shí)材料的利用率最高，且相較于實(shí)際利用率提升明顯。從結(jié)構(gòu)圖紙也可以推測(cè)出組塊平面圖紙跨距大部分為10 m，型鋼梁的規(guī)格也多為10 m。項(xiàng)目組采辦管理人員在制訂采辦策略時(shí)應(yīng)充分考慮到這一點(diǎn)。

圖1 不同采辦尺寸利用率

3.3.2 不定尺采辦的影響分析

除甲板板外，本項(xiàng)目板材類材料采用不定尺采辦。不定尺采辦雖然可以提高材料的利用率，但由于板尺規(guī)格多，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)倒料繁瑣且材料可替換性差。對(duì)于卷制管，其單個(gè)桿件尺寸較大，桿件數(shù)量少，若采用定尺采辦則利用率會(huì)明顯下降。對(duì)于組合梁這類桿件尺寸不大且桿件數(shù)量多的結(jié)構(gòu)，將其按照指定尺寸重新排版套料，鋼板板尺規(guī)格采用常見的3 m×12 m和3 m×9 m，其利用率分別為82.1%和81.5%，與不定尺采辦相差并不大。因此，后續(xù)采辦板材材料時(shí)可以綜合考慮利用率、采辦成本和施工成本的影響，確定最優(yōu)的采辦策略。

3.4 使用策略分析

3.4.1 套料排版方式的影響

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)甲板片預(yù)制施工管理方式的不同，套料排版主要有3種形式：按照甲板片套料排版、按層套料排版和整體套料排版。套料排版方式的不同會(huì)對(duì)材料管理產(chǎn)生影響，通常套料桿件數(shù)量越多，材料的利用率越高。相較于板材在二維方向上排版，型材和管材等線性材料的利用率對(duì)排版方式更加敏感。表4為組塊主結(jié)構(gòu)型鋼在不同排版方式下的材料用量。

表4 組塊主結(jié)構(gòu)型鋼在不同排版方式下用料 t

套料排版方式不僅影響利用率，還會(huì)影響下料切割時(shí)的倒料次數(shù)。一份套料排版文件除包含整料外，還應(yīng)充分利用其他排版圖產(chǎn)生的余料。表5統(tǒng)計(jì)了采用不同套料排版方式時(shí)組塊主結(jié)構(gòu)型鋼整料和余料的總數(shù)量，即倒料次數(shù)。

表5 組塊主結(jié)構(gòu)型鋼倒料次數(shù) 次

在不影響現(xiàn)場(chǎng)施工管理的情況下，應(yīng)綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)施工習(xí)慣、材料利用率和倒料次數(shù)等因素來(lái)選擇加工設(shè)計(jì)方式，從整體上減少項(xiàng)目建造成本。

3.4.2 余料的使用原則

鋼材在使用過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量的“料頭”，即施工余料[3]。大部分施工余料受尺寸限制無(wú)法單獨(dú)用于切割零部件。為對(duì)其進(jìn)行再利用，需在結(jié)構(gòu)桿件上增加額外的拼縫。板材的“料頭”零散，而且相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和建造規(guī)格書對(duì)板材拼縫的添加要求更為嚴(yán)格，型鋼“料頭”的拼接使用要求則相對(duì)簡(jiǎn)單。在實(shí)踐中，需要綜合考慮材料利用率和拼縫焊接工作的成本來(lái)確定余料的使用原則。

3.5 進(jìn)度管理分析

材料進(jìn)度管理最關(guān)鍵的3個(gè)時(shí)間點(diǎn)為鋼材采辦時(shí)間、鋼材到貨入庫(kù)時(shí)間和鋼材使用時(shí)間。其中，采辦時(shí)間與到貨時(shí)間的差值即采辦周期，鋼材使用時(shí)間與入庫(kù)時(shí)間的差值即庫(kù)存周期。理想的材料進(jìn)度狀態(tài)是材料到貨入庫(kù)后馬上進(jìn)入使用狀態(tài)，即最大程度地減少材料庫(kù)存時(shí)間[4]。表6統(tǒng)計(jì)了不同材料的到貨周期和庫(kù)存周期。從表6可以看出，本項(xiàng)目對(duì)材料的進(jìn)度管理未予以充分重視，庫(kù)存周期較長(zhǎng)。采辦管理人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)材料需求和到貨周期合理安排訂單的發(fā)出時(shí)間，以最大程度地減少庫(kù)存周期。

表6 到貨周期與庫(kù)存周期 d

3.6 歷史數(shù)據(jù)的積累和分析

在項(xiàng)目實(shí)踐中，可以通過(guò)對(duì)大量以往項(xiàng)目的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合比較分析，找出普遍規(guī)律，進(jìn)而指導(dǎo)和改進(jìn)后續(xù)的項(xiàng)目。其基本流程為：首先，根據(jù)以往項(xiàng)目的類型、用量、結(jié)構(gòu)、采辦策略、施工方案的不同，對(duì)采辦數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總；其次，對(duì)相同類型的項(xiàng)目進(jìn)行對(duì)比分析，盡量減少干擾因素，找出普遍適用的規(guī)律；最后，結(jié)合本項(xiàng)目特點(diǎn)，制訂最佳材料管理實(shí)施策略。

4 結(jié) 論

討論材料數(shù)據(jù)分析的基本思路和主要分析內(nèi)容，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)材料各方面的分析得出以下結(jié)論：

(1) 材料利用率是材料管理和分析的重點(diǎn)；

(2) 應(yīng)充分重視采辦策略對(duì)材料利用率的影響；

(3) 材料的使用策略會(huì)影響材料利用率和施工成本；

(4) 實(shí)現(xiàn)零庫(kù)存管理需要重點(diǎn)分析和考察材料的到貨周期和庫(kù)存周期；

(5) 材料分析的指導(dǎo)性應(yīng)建立在大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上。