現代造船模式的生產設計實現分道加工方法

趙建宇，謝 甜，高 健

(1.揚州中遠海運重工有限公司，江蘇 揚州 225211；2.陸軍裝備部駐沈陽地區軍事代表局駐大連地區軍事代表室，遼寧 大連 116033)

0 引言

2019年，受國際貿易摩擦和地緣政治因素影響，全球經濟增長延續疲弱態勢，船東訂造新船越發謹慎，散貨船、油船和大型集裝箱船新增需求仍然低迷。因此，在當前形勢下推進現代化造船模式，做好精益管理，提升建造效率、降低建造成本是企業在困境中發展的必由之路。而現代化造船模式實施的關鍵在于從技術源頭實現零件的成組和分道。目前一些大型造船企業僅僅從生產方面推進現代造船模式，生產設計仍然按照傳統的大批次進行套料設計，無法從根本實現分道加工。本文在分析生產分道需求基礎上，研究零件流向和套料篩選方法，以實現生產設計按分道原則輸出套料結果。

1 現代造船模式下套料的需求分析

相對傳統造船模式按多個或單個分段為單位的切割組織方式，現代造船模式零件加工方式更加精細化。通過對零件、部件和組件的加工過程和加工周期的分析，根據單個分段按最終交付給組立所需要的準備周期，可將零件劃分為T型材、小組件、直送大組件和曲大組件。根據周期的不同，合理安排零件的切割時間，實現時間上有序加工；通過對生產現場設備布置、設備優勢以及不同種類零件特性分析，對內業車間的生產進行統籌優化，將不同階段的零件進行成組，規劃在不同的場地進行切割，實現空間上分道加工，以提高切割機生產效率。現代化造船模式場地規劃見表1。

表1現代造船模式下場地規劃表

注：○代表垮間所包含切割材料類型。

通過統籌優化實施分道加工后有以下優勢：

(1) 根據小物零件相似度高、數量大的特點，采用多頭小物切割機可以提高小物零件切割效率，釋放等離子切割機產能。

(2) 根據T型材數量多、形狀單一特性，以及1F 布置的T型材流水線，將T型材設置在1F切割，在提高1F設備效率的同時，減少非必要物流成本。

(3) 根據小組材板薄、形狀復雜、劃線和坡口樣式多特點采用等離子切割機以提升切割劃線效率。

(4) 根據曲大組材需要大型加工設備的特點，采用切割后直流到加工設備路程最短原則，以減少非必要物流成本。

統籌考慮零件特性、設備特性、場地布置、零件流向等特點，以最少的成本、最高的效率，完成中間產品的加工是現代造船的零件分道切割的需求。生產設計則需要按以上需求完成套料圖的分類設計，與生產需求相配合。

2 傳統鋼材流轉制約分析

傳統的船體零件切割加工流程見圖1，中間產品的單位為整個分段。傳統的切割方式采用的是串行式加工流程，同一批次以多個或單個分段同時開始切割。將整個分段所有零件混在一起進行切割，切割完成后進行配材，將需要的材料如小組材繼續向后道工序流轉，而不需要的材料，如曲形大組材和直大組材則在零件切割加工場地上滯留。

圖1 傳統船體加工流程圖

制約著生產改變的主要因素如下：

(1) 傳統生產設計套料以單個或多分段的大批次進行套料，提交給采購部門的清單無法細分。

(2) 采購部門根據固有的配送模式，成批采購，鋼材無法按材料使用階段完成集配。

(3) 鋼材堆場根據鋼廠混合來料模式，按技術部提供的大批次清單完成集配，鋼材無法按時間需求分類集配。

制約生產采用現代造船模式生產的源頭在技術。只有生產設計實現按材料的使用階段完成成組，分類套料，采購部門才能根據分類好的清單要求鋼廠按階段配送，從而實現切割前鋼材按空間分道時間有序的方法進行切割。

3 生產設計套料分類組織方法

按照現代化造船模式，必須在生產設計階段，板材和型材的套料按材料分類方法組織套料，按小組材、直大組材、曲大組材、T型材分類要求將零件進行成組套料，按此分類要求輸出套料結果。

當前生產設計已經具備完整的裝配流向碼和加工流向碼，通過對裝配流向碼和加工代碼的分析可實現分類套料。其方法如下：

(1) 篩選零件尺寸，將尺寸小于400 mm×400 mm零件進行單獨統一套料。

(2) 通過T型材單獨流向碼“T”實現T型材分類套料。

(3) 通過拼板流向代碼“P”和“W”實現直大組材的分類套料。

(4) 通過加工代碼“G”和“K”實現曲大組材的分類套料。

(5) 通過小組立流向碼“C”、“S”、“M”和“Z”實現小組材分類套料。

生產設計分段套料流程見圖2。通過程序的二次開發，或者運用先進的套料軟件(如CADWIN套料軟件)按照上述分類方法實現按零件類型完成套料的分類，最終輸出生產需求的分類套料結果。分段分類套料見圖3。每塊套料板僅包含同一時間需要使用的零件。再通過對該鋼板的切割場地代碼定義，實現空間的分道加工。

圖2 分段套料流程

圖3 分段分類套料圖

4 現代造船模式鋼材流程說明

圖4為整個從鋼材到零件再到船體成型整個過程，鋼材的流轉涉及到多個部門。通過設計按分類套料的實現，向采購部門提供分類好的鋼材清單；采購部門向鋼廠提出需求，按階段供貨；堆場按階段實現鋼材的集配，并將所需鋼材配送到制定的切割場地完成分道分線的準備；生產則按現代化造船模式實現空間上分道、時間上有序的切割。

圖4 船舶建造鋼材零件流轉圖

5 結論

(1)現代造船模式下零件分道加工鋼材堆場運轉效率的提高，使鋼板庫存率得以降低。 (2)內業設備的單位工時水平得到降低，零件集配工時減少，零件在內業場地的滯留周期明顯縮短，內業產能提升效果明顯。

(3)同時分道分線技術也是智能制造推行型材、條材生產線、小組立機器人等智能設備的基礎，為企業向智能制造發展奠定基礎。