關于提高鋼材有效利用率

張煒煒

摘要：現今世界經濟低迷，很多企業都在生死存亡之際不停尋找突破契機。在增強競爭力方面，成本控制已經成為船舶，鋼結構等制造型企業生存和發展的重要環節，成本控制效果的好壞從鋼材利用率方面可以看出，并直接影響到企業的利潤。本文通過分析對鋼材套料的方法，來進行分析如何提高有效利用率。

關鍵詞：成本控制；有效性；利用率；流程分析

1 利用率

利用率是鋼結構行業的常用指標，但是本文主推的是有效利用率。這兩者有何區別呢？利用率一般從圖面上就可以看出，比如套料圖上面可以直接顯示數據，讓人一目了然，根據這個數據可以直接用來核算材料的消耗，成本控制大都源止于此。有效利用率是在利用率的基礎上進行的，代表著在這個利用率產生的零件的實際使用效果。

利用率可以用軟件來直接實現，實現的基礎是零件重量除以使用的板材重量，如圖1所示：利用率680÷（1000-200）=85%這個數據可以直接在套料圖上看到，需要的時候把每張鋼板導出清單就可以推算出產品的利用率了。

什么是有效利用率，可以通過圖2來進行解釋。圖中件1尺寸大概為50*50，在套料的時候需要注意，此程序沒有使用過橋（一種零件連接的方式），下料的時候為單體，這個零件有4個是放在前面的間隙里面的，而此鋼板在切割最后有一定的空間（剩余不割），此空間不足以生成待編碼的可再次使用的余料。這4個零件從利用率上面沒有任何問題，利用了可利用的空間，但實際操作時候4塊零件必然會掉下切割胎架（現在胎架基本是150間距）。如果是等離子切割下面有水，無論冬天還是常溫天氣現場工人都不愿意去撈，會造成無效切割而再補料，浪費人力，物力。而假如把這4個零件套在最后的空板上，因為此處是概類型零件的集中區，可以讓工人想辦法比如留點，設置下攔板，或者用磁石統一吸，可以保證材料的收集，有效利用率達成。

2 提高利用率的方法

對于利用率我們可以用下列方法來進行提高：

（1）異形零件采用分段切割。開式艙口蓋面板尤其是吊離式艙蓋面板考慮到有限元計算分析一般都是異形較多，并且板厚基本都是30mm以上，如果按照客供圖紙進行套料單個板厚利用率會在75%左右，并且很占總噸位利用率。這時可以對異形面板進行斷開，增加坡口焊接來實現鋼板利用率，但是這個需要提前和甲方溝通，增加UT位置。一般公司會采用這個方式，因為和鋼材的價格相比，增加的人工和焊材就比例小很多了，利用率可以提高10%左右。

（2）采用共邊切割。共邊切割是相鄰零件共用一條邊的切割方式，零件在排版的時候采用共邊可以節約每條板縫至少5mm間距，假如零件數量多的情況可以多套一排或者兩排零件，可以提高利用率10%左右。但是這個有條件約束，需要穩定的切割工藝，割嘴的選用要對應割縫的補償，帶內孔的零件不可以使用共邊切割，鋼板波浪也不宜采用此方法。

（3）對于條狀零件單獨套料。條狀零件因為具有特殊型，可以采用多槍嘴切割的方法，俗稱拉條。這個可以稱是共邊切割的一種，因為減少了零間距離，節省材料，并且受熱均勻，節省時間，為優選型套料方法。

（4）針對不同機器不同厚度零件做調查，根據機器的參數，使用多大的割嘴，下料厚度一般范圍多少，零件間間距如何能更小而又保證尺寸。這個需要一個長期的積累來形成一個公司的下料規范。一旦形成，對利用率的穩定性有保障，并且可以對購買板材提供有效的數據。

（5）套料檢查機制：套料因人而異，對于一些非特定板材有各式套料方法，管理者需要針對不同人員的套料能力進行檢查，采用圖面審核和數據排查方法進行指導和要求，從而提高利用率。

（6）使用專業的數據軟件進行數據分析套料，一般條形同等寬度的零件活著型材可以使用專業的條材排版數據，例如使用鋼構CAD里面自帶的自動優化下料表，可以預先對材料情況進行預排版，然后使用套料軟件進行該種零件的篩選來套料，這種零件的利用率一般無論厚度一般能達到95%，一個很高的利用率數據（型材一般使用該類方法較多）。

（7）板材的預估，板材的規格在利用率里面也是重要的一個環節，規格好的板材不僅能減輕套料人員負擔，使之能一目了然的操作，更能夠保證基礎的利用率。板材購買的時候根據零件厚度和公司內切割機對應的割縫尺寸，可以定下基礎的零件間距和板邊距離，然后再根據零件的特征來定具體的板規，需要注意的是板規最好定在常規以內，太小或者太大會影響采購的成本，利用率的增高幅度低于采購成本的提升就得不償失了。

3增強有效性的注意事項

在提高利用率的基礎上，更要著重有效性。一般可以采用以下方法來注意：

（1）流程分析：公司采用流程來規范作業是必要的，比如一條11000TEU吊離式艙蓋需要對各個艙進行工序劃分。如果套料是混套則會造成配送組清料和配料困難，此艙蓋會有50000零件左右。做過兩條船實驗，一個混套，利用率90%，一個采用定板按艙套料，也是利用率90%，但是混套的補料另外增加套料0.5%左右，并且倉儲，下料，配送，制作班組都很累。所以對流程進行分析，并加以利用能提高很大的有效性。

（2）材料選用及套料方向進行區分，套料一般允許高材質代替低材質，而一些需要冷加工的則需要注意不能使用這個規則。高強材質塑形差，折彎大角度容易裂，一旦形成，基本報廢，材料需要重新補足。套料也要注意，當纖維方向與折彎線方向平行時，材料的抗拉強度較差，當組織纖維方向與折彎線垂直時，材料具有較大抗拉強度，零件可以保護好，增強有效性。

（3）小零件采取一個位置統一套料，如上圖2所示，盡量減少零件落下胎架的幾率，從而減少補料，提升零件有效性。

（4）使用小板規套密集型零件，在產品制作工程中，存在零件相似，尺寸不同的情況很多，有時候無法避免將這些零件套在一起，有的軟件可以調整顯示比例，有的是固定模板不一定可以調整，這個

（5）采用合適的過橋套料工藝。過橋可以減少切割穿孔，減少更換割嘴的成本，分為兩種方式，一種是連接式過橋，一種是斷開式過橋。斷開式過橋因為切割結束后零件是自由狀態，需要考慮的因素較多，例如胎架間距，鋼板的切割狀態等，會造成零件尺寸不準，一般不使用。連接式過橋，可以避免零件落下胎架，需要注意的是一次過橋不宜過多零件，避免造成大批量零件變形無法使用，

（6）采用共邊套料工藝的注意事項。共邊的時候幾個零件共用一邊，需要注意切割順序和切割方向的安排，如果排布不準確，零件報廢的幾率比較大，并且需要注意提醒現場使用合適的割嘴，避免因割嘴選用錯誤造成尺寸不準的情況。切割過程中需要仔細觀察，控制切割速度，避免產生缺陷過多和受熱變形

（7）零件套料會存在引入引出點的設置，也就是切割機的穿孔和熄弧位置。一般國產的切割機或者使用時間長點的切割機會造成此處有凹坑或者凸起的缺陷。這就要求技術員對零件自由邊需要關注。零件安裝時除了封板之外都存在自由邊，自由邊不參與焊接，因此此邊不適用于進行引入引出點的設置，產生缺陷會影響美觀并且產生修補打磨工作，一般設置在切割面，焊接對切割引起的缺陷可以接受。

（8）切割長條時切割留點的提醒，部分套料軟件可以設置切割留點位置，但是還是以人工操作根據具體情況定為最佳方式，套料長條時在套料圖上進行留點示意，可以避免因熱變形產生的大范圍旁彎，減少零件報廢的風險，并且減少火工調整的工作量。

結語：

綜上所述，鋼材的利用率要保證，有效利用率更要注意，不僅涉及材料，更涉及其他關聯的成本，制造型企業想要提高競爭力，這個是一個大的突破點。

（作者單位：南通海森特重工有限公司）