降低現代修船廠鋼板下料成本的措施

王 志，宋信杰

(舟山萬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船廠整體的生產水平，能夠合理控制用料成本也是船廠高水平管理的集中體現。目前在日本、韓國、歐洲等國家和地區的先進修船廠，板材利用率已經達到了92%[1]，按照目前國內鋼材4 700 元/噸的平均價格、每年3 000 t的使用量計算，如果每年節省1%的板材用料，則可為船廠節省14萬元左右的板材用料成本，能實現船廠成本節控的巨大突破，也能為船廠的可持續綠色發展提供有力的保障。

1 高效率下料

隨著修船市場競爭的日益激烈和鋼材價格的不斷上漲，普通的等離子套料軟件已經不能滿足大批量、高效率的切割要求。應該對數控切割套料技術提出更科學的方法，不再是簡單的“可以套，能夠切”，而是要“套得和切得又快又好又省”。

計算機套料軟件早已遍布整個世界的船舶修理行業，為了適應更高的鋼材切割要求，以及更好的為船廠節省鋼材和耗材，需要引進先進的套料技術軟件和切割技術。

1.1 利用互聯網+切割

絕大多數船廠套料數據是由操作人員人工傳遞到切割機的操縱臺，然后再選擇相應程序進行切割。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據既浪費資源也容易出錯，若能改為互聯網+切割技術，將鋼材套料或余料的數據直接發送到數控切割機上，操作人員在電腦上直接進行切割，則能有效提高數控切割機的切割效率。我廠新購置的梅塞爾等離子切割機具備互聯網功能，既可以減少切割的中間環節，避免套料數據的丟失，又節省了勞動成本。

1.2 選用先進套料軟件提升排板和切割效率

1)現有的套料軟件已經不能滿足我公司目前的生產要求，對于多而雜的不規則形狀如：風帽的法蘭圈、大小不一的弧形三角板及各種長短不一的曲線型板，現有軟件只能默認鋼板的最大寬度方向排序，并不會根據所下材料的方向隨著板的空隙轉動布局，進而會造成空隙間的部分板材浪費。另一方面，每個下料施工人員的思維不同，下料經驗參差不齊，一旦下料程序生成，還需要手工調整材料方向、位置，并且手動橋接會耗費大量時間和精力，最終無法實現鋼板利用率的最大化。若大量壓載艙的內部結構換新，多達3 000塊，當運用先進的套料軟件進行全面整張鋼板套料時，雖然默認最大寬度方向排序不變，但是它能根據材料大小、方向隨機轉動，見縫插針地排列所下材料。排板結束后，還可以自動橋接，把所有的板都連成一條線，對于整張板完全可以做到最大化的省料和省時。圖1為現有套料軟件與先進套料軟件排板利用率對比圖，通過圖1明顯看出，利用先進套料軟件后，在長、寬相同的一張板上，板材利用率得以提高。

圖1 現有套料軟件與先進套料軟件排板利用率對比圖

2)在按需生產的新時代，特別是在修船廠的不確定性和突發性較多的情況下，我們更需要持續提升鋼板下料的利用率，包括采取合并工作任務，組合排板，分任務段組合優化排板等方式，還要適應修船的快節奏、短周期，更要便于現場材料的分揀。圖2為現有軟件對風機風帽法蘭的排板下料示意圖，圖3為先進套料軟件對風機風帽法蘭的排板下料示意圖。

圖2 現有軟件對風機風帽法蘭的排板下料示意圖

圖2需要手動橋接，鋼板為2 m×8 m，切割材料數40件，鋼板利用率73%，點火穿孔28個，切割長度74 m，切割時間42 min。

圖3 先進套料軟件對風機風帽法蘭的排板下料示意圖

圖3是自動橋接，同樣的鋼板尺寸，在節省的空白位置可以放置小的馬板、吊耳、引弧板等材料，鋼板利用率可以達到89%，點火穿孔12個，切割長度54 m，切割時間34 min。通過對比計算得出，鋼板利用率上升了16%。

3)開坡口與共邊切割同步執行。先進的套料軟件還具備擴展功能，如將等離子的切割頭換成無限旋轉切割頭時，可以實現自動開坡口和共邊切割同時編程的功能。可以改變傳統切割下料后，需要二次開坡口的工作模式，減免人工成本，縮小人工操作的誤差。根據生產需要可以加工特殊位置，如帶有曲線輪廓的坡口。共邊切割是節省下料板材最有效的方法之一，修船企業切割長直線邊的材料還是很多的，如今年脫硫塔分段的各類扶強材、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，只需要一次點火切割，就能完成多材料的連續切割，既提高了下料效率，又為公司節省成本。

圖4 共邊切割圖

4)先進套料軟件的數字化輔助生產。切割材料后生成材料匯總明細表并帶有二維碼輔助查詢功能，將下料后鋼板的相關信息匯總到表格中，便于相關人員查找分析，能夠有針對性地解決問題。這樣既能便于施工人員查詢已經下過的材料的利用率，又能夠通過掃二維碼追溯，包括確定材料運輸過程中的施工位置。

2 余料的智能化管理

未來的船廠切割下料會向智能化和無人化轉變，圖5為智能化切割系統。當有了智能的上料和下料區域后，對于切割后的余料也需要有固定的區域存放并被實時記錄。目前只靠傳統的人工記錄余料是無法完全精準記錄的，因為被切割下來的余料大多是非規則形狀，人工統計測量尺寸較為困難，并且要耗費大量的時間。利用先進的套料軟件，修船的特殊性能夠以CAD的格式將所有余料按不同厚度儲存在程序里，智能切割下料平臺會根據類別存放板材對應的數據，即一張完整的板第一次切割后剩下的余料形狀也會存在程序中，第二次使用同類厚度板材時系統會自動優先調取最合適的余料使用，當然這類系統也需要提前設定可用余料的標準，包括大小、板材的材質、厚度等，通過此工作方式加上一定時間的積累使余料達到最大化利用。智能化切割系統的優勢：①布局合理，物料運輸及上下料效率高；②鋼板導航系統導入，提高材料利用率及效率；③運輸使用滾動平臺，安全高效；④有專門的上下料區域，上下料同時也可以切割；⑤提高下料效率。

圖5 智能化切割系統

3 采購高品質板材

當前，國內大多數骨干修船廠船體工程主要以脫硫塔鋼結構預制，改裝船、散貨船內地板換新，壓載艙內部結構、艙蓋修理等鋼結構工程為主，由于產品形式多樣，材料形狀不規則，材料面積較大，給切割排版下料增加了工作難度，也會造成一定的材料浪費。首先，很多船用板材是由卷板切割而來，若鋼板彎曲變形較大，會增加內場下料切割難度，造成切割質量差的結果，影響鋼板外觀的同時，也增加了車架內場冷加工的工作難度，進而影響船體車間生產出料的進度，還會造成內場待加工的材料積壓和勞動力成本的增加。其次，若買回的鋼板長、寬、厚誤差較大，則會被船東代表或者船檢拒絕使用，給船廠信譽帶來影響。因此，選購高品質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

修船廠鋼結構工程具有繁多且雜小的特性[2]，不規則板材及小材料較多，例如壓載艙的框架結構挖補，甲板各類鐵舾裝件，即使經過先進套料軟件切割，材料之間依然存在可利用的空間，將小材料設置到這些空間中，能使原本只能廢棄的余料變成有價值的材料。圖6為提高小材料比例前后的對比，從圖6可以看到，在原有排板的基礎上，添加另外的小材料，可以使鋼板利用率提高，從而進一步提高板材利用率。

圖6 提高小材料比例前后的對比

5 結束語

面對多變而復雜的修船市場，修船廠要在保證給客戶提供最優質的服務、樹立品牌形象的前提下，提高全員成本控制意識，只有做好成本節控，才能夠使船廠持續良性發展，同時為國家經濟發展和環保事業做出更大的貢獻。