基于激光下料工藝板材利用率的研究

何為蔚，蔣增榮

（桂林廣陸數字測控有限公司，廣西 桂林541004）

0 引言

隨著激光加工技術的迅速發展，光纖激光切割機下料工藝替代了制造業中傳統的沖、剪、割、切、車、等下料工藝。加工方式的改變及新工藝的實施給企業帶來顯著效率的同時也把板材利用率底下問題暴露了出來。生產效率越高，如果生產管理監管不到位就會造成越大的損失。本文結合生產實際情況先分析影響板材利用率低下的因素，再針對其因素給出相應的解決措施，達到板材利用率最合理最大化的目的。

1 影響板材利用率的因素分析

（1）節約意識缺乏。提高板材利用率不是某一個人的事情，高層領導不重視，設計部門不考慮、工藝部門不講究，車間生產不匯報，員工不考慮節約用料，以上這些都是各部門節約意識缺乏的表現，都是造成板材利用率低下的原因。

（2）產品設計不規范。產品從設計的時候就沒有考慮成本問題，同一規格型號選材和尺寸沒有統一標準，結構不便于板材利用率提升。

（3）工藝排版隨意。例如工藝人員對排板不講究，預留后序余量偏大、排版不合理，間距、邊距、空位過大，一些不便于板材利用率提升的產品強行加工等。

（4）板料采購尺寸不符合工藝要求。激光切割對板料的平整度有較高要求，拱，扭、翹都有可能使激光機出現廢品，其次就是尺寸偏差較大，不符合排版要求造成巨大浪費。

（5）操作員技術欠缺。由于人員流動或者崗位調動，激光切割崗位操作人員技術培訓及其掌握不到位，就上崗，造成技術水平低下，遇到問題沒有得到及時和很好的處理時有小批量廢品事故發生造成板材利用率低下。

（6）生產安排不合理。不合理的生產安排占材料利用率低下的比重非常大，比如；一個套料排版后是300件，安排生產250件，余下的板料基本無法再利用，被迫轉入余料庫，這樣就造成了板料利用率低下。

（7）余料未得到充分利用。不管再怎么排料總是會產生一定的邊角余料，沒有余料管理及再利用機制造成無法估量的原材料浪費。

（8）設備維護不到位。激光切割機屬于高精度加工設備，如果得不到較好的養護，故障時有發生，設備故障造成產品加工精度不合格影響板料利用率。

2 提高板材利用率的措施

2.1 工藝實施前的成本控制意識教育培訓

（1）在培訓計劃中強調成本的重要性和控制成本的必要性。

（2）通過培訓和教育來提高全員的成本意識。向員工宣貫組織的成本理念，使每個員工都能理解組織的命運和自己的命運是相互聯系的。

（3）建立激勵機制，運用“成本考核”和“成本否決”等手段從嚴管理，使員工意識到組織控制成本的嚴肅性。

（4）建立“資源節約型”和“低成本運營”的企業文化。

（5）積極倡導“成本是企業的核心競爭力，同時也是員工的核心競爭力”。

2.2 成本控制要貫穿于設計全過程

設計上的浪費是先天性的浪費，新產品設計的合理性會給以后的生產和使用帶來最大的節約。同樣，對工藝、設計、設備和材料的選用，以至于對原有產品的改進設計都要進行技術經濟分析在保證質量的前提下，貫徹節約原則，解決產品性能和產品成本的矛盾，以最小的消耗取得最大的經濟效果，切不可低估設計人員在降低成本中的作用，有人說設計人員筆下畫一條線，一個加工符號，都和產品成本緊密相連[1]，所以提高板材利用率首當其沖就是優化產品結構外形設計。

2.3 組織專業人員對工藝排版合理性進行討論研究

（1）激光切割機下料前都是要工藝人員進行排版及編程的，對于每年需要板材幾千噸的企業，提高板材下料的材料利用率是非常重要的。想要提高板材激光工藝下料的材料利用率，激光切割前排版編程無疑是最關鍵的工序。

（2）對于相同的零件和相同的板材幅面，不同的排版，就有不同的材料利用率。排版過程中各零件間距、板料邊緣的邊距、排料的空位，這些數值直接影響板材的利用率提高，通過對排版零件的旋轉和移動讓排版過程中的空位空間進行最大可能的優化。對不同的排版零件和不同的板材尺寸分別進行不同的排板，反復驗證多次優化后的排板的對比，使不同排料零件達到最優化組合，盡量實現最優的排版套料切割。

（3）部分零件如果有切割線相同的情況可以實現共用線切割，也就是在排版時對于兩個零件外形能夠重合的部分實現整合即共線。切割時相同部分只切割一次就可以了，既可提高材料的利用率，同時也提高了切割的效率，也降低了能源的消耗，實現板材下料的最高境界。

（4）特殊情況下，由于板材尺寸和機床切割行程的限制，整合也很難實現材料利用率的提高。只能對零件進行合理的分體去適應板材的尺寸和機床的切割的行程范圍。分體要遵循不影響零件的使用性能原則；分體的位置盡量不要經過孔；分體切割要盡量實現最大化，板材尺寸能放下多大尺寸的零件，分體時就分多大尺寸的單個體；機床能切割多大尺寸的零件，分體時就分多大尺寸的單個體。這樣一方面有利于材料利用率的提高。

（5）經過反復研究和推敲后的排版文件一定要組織技術部、工藝部、采購部生產車間等相關部門主管召開專題會議，評審排版方案的合理性、經濟性、可行性，集思廣益不斷提高激光切割下料工藝的板材利用率。

2.4 定購激光排版專用板材

在早期制造業中，傳統的采購板材模式規格尺寸單一，已經不能滿足激光切割機排料要求，不利用激光切割下料工藝板材利用率提高，因此，批量生產的零件根據需排板實際要求尺寸，定購相應尺寸規格的專用激光切割板材，這樣既能提高了板材的利用率，同時也避免了大批余料的積壓。

激光切割對板料的平整度有較高要求，拱，扭、翹等板料質量問題，會導致激光切割機報警、停機、碰撞，大大增加了切割的難度，影響零件質量及外觀還耽誤生產進度，甚至造成零件加工報廢，所以嚴格控制板料采購質量尤為重要。

2.5 激光操作人員培訓

（1）培訓激光操作人員進行精益管理，改善管理理念，嚴格貫徹執行切割工藝紀律，提高節約意識。

（2）進行激光切割機操作技能培訓，提高操作水平及規范操作方法，確保產品質量，從而減少浪費。

（3）嚴格執行首檢制度，嚴格控制切割操作過程質量，使產品質量處于受控狀態[2]。

2.6 建立生產執行系統，科學合理的安排生產

建立和完善企業相關的數據庫、ERP系統、MES系統等輔助生產系統，生產部門下達生產任務時借助生產信息化系統優勢，優化生產安排，監管從原材料進廠到產品及零件的入庫的全部生產過程，產品及零件所使用的材料、設備，產品檢測的數據和結果以及產品在每個工序上生產的人員、時間等信息。借助MES系統加以分析，生成系統報表實時呈現生產現場的生產進度、目標達成狀況、產品品質狀況，以及生產的人、機、料的利用狀況，從而有效的杜絕各類資源和原材料的浪費。

2.7 制定余料管理制度及獎懲機制

（1）制定激光切割機的余料管理制度，促使各部門合理、充分地利用余料。

（2）余料管理同原材料一樣，給予編碼并具有唯一性，余料信息（如材料名稱規格、尺寸、形狀等）錄入企業管理系統，從工藝設計開始，確認哪些零件加工用哪一編碼余料。

（3）組織企業內部技術專家定期對工藝文件進行監督考核，是否充分利用了余料。

（4）建立獎懲制度。對各級積極利用余料的部門或個人，進行獎勵或懲罰。

2.8 降低設備故障，提高生產效益

原材料的消耗大部分是在設備上實現的，設備狀態不好會增大原材料消耗，如出現廢品，原材料浪費更大，所以要保證設備的正常運轉，就要熟練掌握和引進激光切割設備的維修技術，及時解決備用品配件的供應，采取各種方式培訓數量足夠的設備管理與維修人員，提高設備管理人員的技術與管理水平。

3 結語

光纖激光成形下料工藝必須考慮板材利用率問題，對激光切割排版進行優化審核，對激光板材切割過程進行分析，通過對影響板材利用率的因素分析，找出了影響原材料利用率的主要因素，對不同材料、不同板厚以及不同形狀的零件進行了優化排版。通過采取措施，最大限度地提高了原材料利用率，達到杜絕浪費及提高激光切割板材利用率的目的。