王 志，宋信杰

(舟山萬(wàn)邦永躍船舶修造有限公司，浙江 舟山 316100)

鋼板切割下料利用率的高低代表著一個(gè)船廠整體的生產(chǎn)水平，能夠合理控制用料成本也是船廠高水平管理的集中體現(xiàn)。目前在日本、韓國(guó)、歐洲等國(guó)家和地區(qū)的先進(jìn)修船廠，板材利用率已經(jīng)達(dá)到了92%[1]，按照目前國(guó)內(nèi)鋼材4 700 元/噸的平均價(jià)格、每年3 000 t的使用量計(jì)算，如果每年節(jié)省1%的板材用料，則可為船廠節(jié)省14萬(wàn)元左右的板材用料成本，能實(shí)現(xiàn)船廠成本節(jié)控的巨大突破，也能為船廠的可持續(xù)綠色發(fā)展提供有力的保障。

1 高效率下料

隨著修船市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈和鋼材價(jià)格的不斷上漲，普通的等離子套料軟件已經(jīng)不能滿(mǎn)足大批量、高效率的切割要求。應(yīng)該對(duì)數(shù)控切割套料技術(shù)提出更科學(xué)的方法，不再是簡(jiǎn)單的“可以套，能夠切”，而是要“套得和切得又快又好又省”。

計(jì)算機(jī)套料軟件早已遍布整個(gè)世界的船舶修理行業(yè)，為了適應(yīng)更高的鋼材切割要求，以及更好的為船廠節(jié)省鋼材和耗材，需要引進(jìn)先進(jìn)的套料技術(shù)軟件和切割技術(shù)。

1.1 利用互聯(lián)網(wǎng)+切割

絕大多數(shù)船廠套料數(shù)據(jù)是由操作人員人工傳遞到切割機(jī)的操縱臺(tái)，然后再選擇相應(yīng)程序進(jìn)行切割。與造船廠不同，修船廠每天有幾千件不同形狀和厚度的材料需要切割，多頻次的人工傳遞數(shù)據(jù)既浪費(fèi)資源也容易出錯(cuò)，若能改為互聯(lián)網(wǎng)+切割技術(shù)，將鋼材套料或余料的數(shù)據(jù)直接發(fā)送到數(shù)控切割機(jī)上，操作人員在電腦上直接進(jìn)行切割，則能有效提高數(shù)控切割機(jī)的切割效率。我廠新購(gòu)置的梅塞爾等離子切割機(jī)具備互聯(lián)網(wǎng)功能，既可以減少切割的中間環(huán)節(jié)，避免套料數(shù)據(jù)的丟失，又節(jié)省了勞動(dòng)成本。

1.2 選用先進(jìn)套料軟件提升排板和切割效率

1)現(xiàn)有的套料軟件已經(jīng)不能滿(mǎn)足我公司目前的生產(chǎn)要求，對(duì)于多而雜的不規(guī)則形狀如：風(fēng)帽的法蘭圈、大小不一的弧形三角板及各種長(zhǎng)短不一的曲線型板，現(xiàn)有軟件只能默認(rèn)鋼板的最大寬度方向排序，并不會(huì)根據(jù)所下材料的方向隨著板的空隙轉(zhuǎn)動(dòng)布局，進(jìn)而會(huì)造成空隙間的部分板材浪費(fèi)。另一方面，每個(gè)下料施工人員的思維不同，下料經(jīng)驗(yàn)參差不齊，一旦下料程序生成，還需要手工調(diào)整材料方向、位置，并且手動(dòng)橋接會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間和精力，最終無(wú)法實(shí)現(xiàn)鋼板利用率的最大化。若大量壓載艙的內(nèi)部結(jié)構(gòu)換新，多達(dá)3 000塊，當(dāng)運(yùn)用先進(jìn)的套料軟件進(jìn)行全面整張鋼板套料時(shí)，雖然默認(rèn)最大寬度方向排序不變，但是它能根據(jù)材料大小、方向隨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，見(jiàn)縫插針地排列所下材料。排板結(jié)束后，還可以自動(dòng)橋接，把所有的板都連成一條線，對(duì)于整張板完全可以做到最大化的省料和省時(shí)。圖1為現(xiàn)有套料軟件與先進(jìn)套料軟件排板利用率對(duì)比圖，通過(guò)圖1明顯看出，利用先進(jìn)套料軟件后，在長(zhǎng)、寬相同的一張板上，板材利用率得以提高。

圖1 現(xiàn)有套料軟件與先進(jìn)套料軟件排板利用率對(duì)比圖

2)在按需生產(chǎn)的新時(shí)代，特別是在修船廠的不確定性和突發(fā)性較多的情況下，我們更需要持續(xù)提升鋼板下料的利用率，包括采取合并工作任務(wù)，組合排板，分任務(wù)段組合優(yōu)化排板等方式，還要適應(yīng)修船的快節(jié)奏、短周期，更要便于現(xiàn)場(chǎng)材料的分揀。圖2為現(xiàn)有軟件對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)帽法蘭的排板下料示意圖，圖3為先進(jìn)套料軟件對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)帽法蘭的排板下料示意圖。

圖2 現(xiàn)有軟件對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)帽法蘭的排板下料示意圖

圖2需要手動(dòng)橋接，鋼板為2 m×8 m，切割材料數(shù)40件，鋼板利用率73%，點(diǎn)火穿孔28個(gè)，切割長(zhǎng)度74 m，切割時(shí)間42 min。

圖3 先進(jìn)套料軟件對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)帽法蘭的排板下料示意圖

圖3是自動(dòng)橋接，同樣的鋼板尺寸，在節(jié)省的空白位置可以放置小的馬板、吊耳、引弧板等材料，鋼板利用率可以達(dá)到89%，點(diǎn)火穿孔12個(gè)，切割長(zhǎng)度54 m，切割時(shí)間34 min。通過(guò)對(duì)比計(jì)算得出，鋼板利用率上升了16%。

3)開(kāi)坡口與共邊切割同步執(zhí)行。先進(jìn)的套料軟件還具備擴(kuò)展功能，如將等離子的切割頭換成無(wú)限旋轉(zhuǎn)切割頭時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)坡口和共邊切割同時(shí)編程的功能。可以改變傳統(tǒng)切割下料后，需要二次開(kāi)坡口的工作模式，減免人工成本，縮小人工操作的誤差。根據(jù)生產(chǎn)需要可以加工特殊位置，如帶有曲線輪廓的坡口。共邊切割是節(jié)省下料板材最有效的方法之一，修船企業(yè)切割長(zhǎng)直線邊的材料還是很多的，如今年脫硫塔分段的各類(lèi)扶強(qiáng)材、壓載艙肋板、貨艙肋骨面板、腹板、三角板等。

圖4為共邊切割圖，采用共邊切割法，只需要一次點(diǎn)火切割，就能完成多材料的連續(xù)切割，既提高了下料效率，又為公司節(jié)省成本。

圖4 共邊切割圖

4)先進(jìn)套料軟件的數(shù)字化輔助生產(chǎn)。切割材料后生成材料匯總明細(xì)表并帶有二維碼輔助查詢(xún)功能，將下料后鋼板的相關(guān)信息匯總到表格中，便于相關(guān)人員查找分析，能夠有針對(duì)性地解決問(wèn)題。這樣既能便于施工人員查詢(xún)已經(jīng)下過(guò)的材料的利用率，又能夠通過(guò)掃二維碼追溯，包括確定材料運(yùn)輸過(guò)程中的施工位置。

2 余料的智能化管理

未來(lái)的船廠切割下料會(huì)向智能化和無(wú)人化轉(zhuǎn)變，圖5為智能化切割系統(tǒng)。當(dāng)有了智能的上料和下料區(qū)域后，對(duì)于切割后的余料也需要有固定的區(qū)域存放并被實(shí)時(shí)記錄。目前只靠傳統(tǒng)的人工記錄余料是無(wú)法完全精準(zhǔn)記錄的，因?yàn)楸磺懈钕聛?lái)的余料大多是非規(guī)則形狀，人工統(tǒng)計(jì)測(cè)量尺寸較為困難，并且要耗費(fèi)大量的時(shí)間。利用先進(jìn)的套料軟件，修船的特殊性能夠以CAD的格式將所有余料按不同厚度儲(chǔ)存在程序里，智能切割下料平臺(tái)會(huì)根據(jù)類(lèi)別存放板材對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，即一張完整的板第一次切割后剩下的余料形狀也會(huì)存在程序中，第二次使用同類(lèi)厚度板材時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)優(yōu)先調(diào)取最合適的余料使用，當(dāng)然這類(lèi)系統(tǒng)也需要提前設(shè)定可用余料的標(biāo)準(zhǔn)，包括大小、板材的材質(zhì)、厚度等，通過(guò)此工作方式加上一定時(shí)間的積累使余料達(dá)到最大化利用。智能化切割系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)：①布局合理，物料運(yùn)輸及上下料效率高；②鋼板導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)入，提高材料利用率及效率；③運(yùn)輸使用滾動(dòng)平臺(tái)，安全高效；④有專(zhuān)門(mén)的上下料區(qū)域，上下料同時(shí)也可以切割；⑤提高下料效率。

圖5 智能化切割系統(tǒng)

3 采購(gòu)高品質(zhì)板材

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)骨干修船廠船體工程主要以脫硫塔鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制，改裝船、散貨船內(nèi)地板換新，壓載艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)、艙蓋修理等鋼結(jié)構(gòu)工程為主，由于產(chǎn)品形式多樣，材料形狀不規(guī)則，材料面積較大，給切割排版下料增加了工作難度，也會(huì)造成一定的材料浪費(fèi)。首先，很多船用板材是由卷板切割而來(lái)，若鋼板彎曲變形較大，會(huì)增加內(nèi)場(chǎng)下料切割難度，造成切割質(zhì)量差的結(jié)果，影響鋼板外觀的同時(shí)，也增加了車(chē)架內(nèi)場(chǎng)冷加工的工作難度，進(jìn)而影響船體車(chē)間生產(chǎn)出料的進(jìn)度，還會(huì)造成內(nèi)場(chǎng)待加工的材料積壓和勞動(dòng)力成本的增加。其次，若買(mǎi)回的鋼板長(zhǎng)、寬、厚誤差較大，則會(huì)被船東代表或者船檢拒絕使用，給船廠信譽(yù)帶來(lái)影響。因此，選購(gòu)高品質(zhì)的板材也是提升效率、降低成本的重要因素。

4 提高小材料板材比例

修船廠鋼結(jié)構(gòu)工程具有繁多且雜小的特性[2]，不規(guī)則板材及小材料較多，例如壓載艙的框架結(jié)構(gòu)挖補(bǔ)，甲板各類(lèi)鐵舾裝件，即使經(jīng)過(guò)先進(jìn)套料軟件切割，材料之間依然存在可利用的空間，將小材料設(shè)置到這些空間中，能使原本只能廢棄的余料變成有價(jià)值的材料。圖6為提高小材料比例前后的對(duì)比，從圖6可以看到，在原有排板的基礎(chǔ)上，添加另外的小材料，可以使鋼板利用率提高，從而進(jìn)一步提高板材利用率。

圖6 提高小材料比例前后的對(duì)比

5 結(jié)束語(yǔ)

面對(duì)多變而復(fù)雜的修船市場(chǎng)，修船廠要在保證給客戶(hù)提供最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)、樹(shù)立品牌形象的前提下，提高全員成本控制意識(shí)，只有做好成本節(jié)控，才能夠使船廠持續(xù)良性發(fā)展，同時(shí)為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)保事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。