多芯管套料工藝改進

許曉達，李全昆，郁紅波

(上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

在船舶控制系統中，多芯管作為船舶管路系統中的重要組成部分之一，主要作為船舶液壓系統、液位遙測系統、氣體探測系統等系統輔助部分的氣源管中。一般來說，以20.8萬載重t好望角型散貨船為例，多芯管的單船使用總量均在20 000 m以上，選用有縫多芯管的采購價格能達到30余萬元，而選用無縫多芯管的采購價格更是超過80萬元。所以，通過提高多芯管的利用率，降低采購成本，完善多芯管套料工藝，并優化設計流程，進一步提升多芯管套料的合理性，對船企意義重要。

1 工藝推進背景及現狀分析

對于國內大部分造船企業，船上多芯管的套料設計流程如下。

1)在生產設計建模開展前，船舶企業設計人員依照規格書和相關詳細設計要求，根據經驗進行預估整船的多芯管的使用規格及長度用量，并以此為依據與多芯管供貨廠家簽訂相應的技術協議。

2)采購部門依據技術協議中規格及用量進行審價，并進行多芯管的采購。

3)在生產設計建模環節中，船舶企業設計人員通過使用船舶設計建模軟件依據已經完成的實船布置環境，根據系統需求，對多芯管進行建模，并通過相關支持軟件，獲取建模模型中的多芯管的規格和理論長度。

4)多芯管供貨廠家一般在供貨規定日期的前2周，提供多芯管的供貨清單，內容包括供貨卷數以及每卷長度。

5)船舶企業設計人員依據供貨廠家的供貨清單和船舶設計建模軟件中的多芯管長度，進行套料，并制成套料清冊，供生產部門安裝時使用。

步驟見圖1。

圖1 常規多芯管設計、套料過程

1)多芯管的供貨規格和長度用量主要來自船舶企業設計人員的預估量，精確度不可控，極易造成多芯管因采購量過大而浪費，或因不足導致現場停工待料。

2)對船舶企業設計人員經驗依賴度較高。

3)多芯管預估使用規格、長度完全依靠人工建模、統計和套料，工作效率較低。

4)船舶企業設計人員按照供貨廠家的多芯管供貨清單進行套料切割，缺少靈活性，較為被動，容易造成利用率不高、現場實際套料與清單不一致等問題。

5)由于供貨廠家原料鋼錠重量不同和生產冷拔工藝限制，使到貨的每卷多芯管的長度均不統一，故每艘船均需單獨套料，消耗人力成本和時間資源較多。

2 工藝改進方案

原常規多芯管套料工藝，通過人工建模、數據統計和依照供貨清單進行設計套料從而提高了多芯管的設計利用率，但還未達到更加理想的效果，且因考慮供貨納期的情況，訂貨材料的規格和長度用量是依據滿足詳細設計和設計人員經驗設計的條件下進行的預估。同時，在現場實際施工過程中，現場的安裝存在一定的預估性，無法對每個安裝點的多芯管進行合理的分配和安裝施工進行精細化管理，部分原材料資源耗損，從而加大了設計套料與實際生產安裝用量的誤差。針對原常規多芯管套料工藝流程上的局限性和人力成本等資源的過多消耗的情況，在結合船舶企業設計人員、采購人員及第三方軟件公司(CADWIN)與多芯管產品供貨商在設計、采購、建模、套料、供貨分工界面協調，從建模、采購、套料多方面進行改進[1]。改進后的多芯管套料工藝流程見圖2。

圖2 優化的多芯管套料工藝流程

優化后多芯管套料工藝，主要根據各艙建模后抽取多芯管的尺寸規格和長度用量數據，生成相應的切割清單和安裝圖，以此進行設計套料，設計套料清單經審核確認后，進行后續的審價、采購流程，供貨廠家根據船舶企業提供的相關切割清單和安裝圖，以供貨廠家制造的多芯管產品規格和長度進行對應的套料，并標注每卷多芯管相應號碼并提供套料清單，供船舶企業現場施工部門結合多芯管布置圖進行施工[2]。如船舶企業設計套料審核不合理，則需進一步完善模型狀態。通過對原流程進一步優化、細化，提高了設計模型的準確性，對供貨廠家提供的多芯管與應用艙室進行了精準匹配，使多芯管套料流程更趨于合理，模型、套料數據可控。

2.1 建模方式改進

改進后的多芯管套料工藝采推薦使用類似CADWIN的軟件進行多芯管建模，可以進一步提高多芯管建模方式效率。

首先，根據詳細設計中的管材規格清單要求配置建模軟件中管材數據庫，根據多芯管選用要求、管路施工工藝及管路經過安裝區域情況進行建模。通過在建模軟件中設定node點的方式，對多芯管進行布置建模。然后通過該軟件自動逐段讀取node點和多芯管導架路徑，從而獲得相應的多芯管尺寸規格以及長度用量數據，并生成多芯管切割清單和多芯管安裝布置圖。

在多芯管切割清單中，對多芯管的安裝區域、管段編號進行界定，客觀反映管段的材料長度和應用起始位置與終止位置，指導后期的套料和現場安裝施工，保證多芯管分配和安裝施工的管材信息可追溯性。

切割清單中包含多芯管型號、出卷區域、多芯管編碼、切割長度、起始和終止位置等信息。從而為后續套料和現場敷設工作提供足夠技術信息支持[3]，見表1。

表1 全船多芯管切割清單樣表

某區域的多芯管安裝布置樣圖見圖3、4，用于指導現場敷設多芯管安裝施工。

圖3 貨倉多芯管布置樣圖

2.2 采購和套料流程優化

針對原常規工藝中的采購環節預估量精確度不可控和套料利用率低等問題，新的多芯管套料工藝推薦從以下幾個方面進行改進。

1)在保證多芯管采購納期的前提下，對多芯管技術協議簽訂時間進行調整，由以往生產設計建模前簽訂，推遲至生產設計建模完整后，以通過建模獲得的多芯管切割清單為依據簽訂技術協議，從而提高多芯管采購規格和數量的精確度。

2)根據船舶企業現場施工部門的任務分工要求和人力安排位基礎，擬定多芯管的套料原則[4-5]。

①以在建的210KBC散貨船為例，全船劃分為6個區域分筒套料，分別為：左舷艏部區域，右舷艏部區域，左舷艉部區域，右舷艉部區域，主甲板區域和機艙區域。

圖4 艏部多芯管布置樣圖

②確定每根多芯管切割時的余量，即多芯管長度L≤50 m時，單根多芯管的余量為5 m，當長度L>50 m時，余量為8 m。

③同一施工區域多芯管分筒沒有限制。不同區域之間，每卷多芯管卷筒可跨區域混套，以保證利用率，減少余料浪費。同時確定了多芯管混套的原則。

a.盡可能減少混套可能，用足原料；

b.每卷混套長度范圍30 m≤L≤150 m；

c.每卷混套數量不超過2根。

3)在技術協議簽訂環節中，多芯管各項指標、要求和技術狀態確定后，將通過建模獲得的多芯管切割清單(見表1)、套料原則和多芯管編碼原則(見圖5)提供給廠家，由廠家依據每卷的實際備料長度和清單進行套料，生成廠家套料清單，再反饋給船廠設計部門，經過設計人員審核后，廠家套料清單隨多芯管一同供貨。而船廠也將按照多芯管清單的總長度向供應商進行采購，通過減少采購多芯管余量達到降低采購成本的目的。

圖5 多芯管編碼規則

3 優化效果預估

3.1 管理效益

1)提供每根多芯管的源頭追溯功能，使之有據可查。

2)便于現場對物料的精確控制，亦便于多芯管的精確增補。

3)提高設計效率，將設計人員從繁重的重復性機械勞動中解放出來。

3.2 案例

以某船廠新接210K散貨船為例，預估經濟效益。

1)設計建模工時效益。預計能減少約100個設計工時。

2)采購成本效益。單船多芯管采購長度節約10%，后期降低現場增補量約10%。

210KBC共有3個系列船分別為ANANGEL系列、FMC系列和韓國H系列。

①ANANGEL系列。單船原采購總量約19 000 m(其中有縫多芯管6 000 m，無縫多芯管13 000 m)，依據前船經驗預估后期現場增補量1 900 m(其中有縫多芯管600 m，無縫多芯管1 300 m)

單船節省多芯管采購成本預估如下。

(13 000×86元+6 000×10元)×10%+(1 300×86元+600×10元)=23.56萬元。

②FMC系列和韓國H系列。單船原采購總量約19 000 m，依據前船經驗預估后期現場增補量1 900 m(均為有縫多芯管)，單船節省多芯管采購成本預估如下。

(13 000×25元+6 000×10元)×10%+(1 300×25元+600×10元)=7.7萬元

共計約174.59萬元。

不僅能夠對多芯管物量精確訂貨，且能夠減少現場施工中對多芯管的余料損耗。

4 結論

改進后的多芯管套料工藝，在多芯管的建模流程、采購流程和套料流程等方面和環節上的進行優化與管控，解決常規多芯管精確度不可控，利用率低，工作效率低等不足點。但目前建模軟件還不能實現通過對管路走向的約束條件輸入，由軟件提供最優的走向布置，在軟件建模和套料兩個環節中對設計人員的經驗依賴度仍較高。所以，需要進一步完善設計建模軟件，實現通過對管路走向的約束條件輸入，由軟件系統自動提供最優的走向。