提升船用鋼材利用率的方法

胡鋮鋮，林 偉，汪家政

（金海重工股份有限公司，浙江舟山 312000）

0 引言

伴隨國內(nèi)造船技術的進一步發(fā)展，造船經(jīng)驗越來越豐富。為提升船企的綜合實力和企業(yè)競爭力，越來越多的船企加大了成本控制方面的研究。船舶建造直接成本大致包括材料費用、設備費用和人工費用。而鋼材費用在成本中占據(jù)了極大的比重，所以控制鋼材的利用率對于成本的控制極為重要，文中提到的鋼材利用率主要指一次利用率。

1 提高鋼材利用率的途徑

1.1 設計階段優(yōu)化

結合船廠預處理、運輸、起吊等設備的能力繪制分段劃分圖，盡量將分段長度劃分一致。詳細設計在分板區(qū)時將分段縫繪制到圖紙中去，根據(jù)分段縫及時調(diào)整板區(qū)劃分。在滿足結構強度的前提下盡量將板厚換算為同一板厚，如一些先進的設計已將散貨船槽型艙壁板厚統(tǒng)一為單一板厚，目前國內(nèi)普遍還是采用三段式板厚布置。

通過設計手段來優(yōu)化結構形式，充分利用鋼材，減輕結構重量。為了節(jié)省鋼材，降低造價，應盡量減少材料品種規(guī)格，采用合理的結構布置[1]。

生產(chǎn)設計之前，鋼材利用率無法準確預估出來，但是鋼材規(guī)格卻可以事先加以控制[2]。

對于鋼板規(guī)格的選擇，國內(nèi)船廠的選擇都大致相同，但最大寬度、長度與各廠設備狀況有關系，須滿足船企預處理、切割、運輸?shù)仍O備對板材最大尺寸的要求。對鋼板規(guī)格，一般長度按每500毫米遞增，寬度按每100毫米遞增，所以在劃分板縫時就要考慮盡量按訂貨規(guī)格將一塊板用足。值得注意的是板縫劃分還要考慮到割縫、零件套料間隙、零件距板邊間距、余量等因素。

為控制好鋼材利用率及板規(guī)數(shù)量，在拿到詳細設計圖紙對各區(qū)域進行板縫劃分時需按以下建議去布置板：1）將同一厚度的各區(qū)域劃分結束之后再排布下一板厚；2）將每種厚度所排板縫的寬度記錄下來作為套料定義板寬的依據(jù)；3）對不規(guī)則的板采用組合法劃分；4）先劃分組立，再劃板縫。

1.2 套料優(yōu)化

在零件套料之前需確定好該船型的加工批次順序，為便于現(xiàn)場生產(chǎn)和集配批次內(nèi)各分段先按單分段套料，對于利用率不高的板內(nèi)零件再進行批次內(nèi)混套。同一材質(zhì)、板厚的套料板盡量選用同一規(guī)格。前面批次套完后將余料定義出來可供后面批次使用，但應盡可能的減少余量的產(chǎn)生。一般來講，余料跨批次使用是為便于現(xiàn)場余料管理，余料使用最多跨3個批次。當套料效果不好且利用率偏低或板規(guī)數(shù)量太多時，需要想辦法將利用率和板規(guī)盡量控制在目標范圍之內(nèi)。為提高效率，目前的套料工作一般采用軟件自動套料。然而軟件畢竟不能100%達到預想效果，這就需要在自動套料基礎上進行人工干預。當單分段有不規(guī)則的余料時可直接將批次內(nèi)其他零件混套進去；當一個批次套完還有少量小零件未套，也沒余料供其利用需開新板時，可考慮以厚代薄，代板厚度需在3毫米以內(nèi)，所套零件不涉及坡口修改；當前面批次余料較多，后面批次又消耗不掉時，可將后面批次單一規(guī)格板部分零件優(yōu)先使用余料；當套料板調(diào)整結束后，可通過套料軟件或人工計算單批次及全船的利用率，當利用率未達到設計要求，板規(guī)數(shù)量又較多時，對定額匯總表做分析工作，具體如下：

1）按套料長度篩選，根據(jù)分段劃分對分段長度的定義確定最長板長，超出這一數(shù)字的板長，將套料板找出來，縮短板長后重新套料。一般這樣的板數(shù)量不是很多，修改起來主要是通過零件重新組合或加板縫等形式使其訂板長度減少從而達到減少板規(guī)的目的。

2）按板寬篩選，在匯總表中選出同材質(zhì)同厚度板規(guī)，查看分布區(qū)域，由于同區(qū)域零件規(guī)格、樣式相近，將數(shù)量少的板規(guī)盡量改為數(shù)量多的板規(guī)。

3）按數(shù)量篩選，選出全船單張訂貨板規(guī)，將單張板規(guī)內(nèi)零件拆分、增加板縫等手段修改為板規(guī)數(shù)量多的板規(guī)。

在實際生產(chǎn)過程中，由于受各種原因的影響，常常出現(xiàn)各分段的生產(chǎn)設計進度不能完全滿足按批次組織生產(chǎn)的要求，而往往在首制船不得不以犧牲鋼材的利用率來滿足生產(chǎn)進度的要求，無法完全按照既定的套料原則進行套料。在批量建造時，應力求盡快在后續(xù)船開工前進行再次優(yōu)化套料的工作。按照最理想的狀況進行優(yōu)化，往往會取得較大的收獲，有可能提高2~4個百分點。

1.3 鋼材的二次利用

當船體材料套料結束后，單船肯定會剩下很多的余料未被利用。設計部門可將這些余料單獨編制余料清單提供給余料管理部門單獨管理。各專業(yè)各部門需要使用鋼材便時，可在共享網(wǎng)絡中查看余料清單選取自己所需的材料，向余料管理方申請使用，使用后管理方做好記錄和統(tǒng)計工作。在余料的管理上可采用計算機補助管理系統(tǒng)，采用FoxBASE及UCDOS 3.1作為軟件開發(fā)平臺[3]。

利用余料的情況有很多，如制作舾裝件、制作工裝件、補料、用作焊接試板等，通過二次消耗后鋼材的利用率必將進一步提高。

在設計中，有很多的不規(guī)則零件在套料板中無法很好的組合，空隙較大。當數(shù)控切割后，這些鋼板丟棄了很可惜，但留著又實在沒用[4]。則可將這些不規(guī)則的材料利用小型切割機切割成一些小的工裝件，如馬板、胎架墊板等。這些小的工裝件對原材的規(guī)格沒有太高的要求，利用這些原本要當廢料處理的鋼材切割，變廢為寶，鋼板利用率將會有一定的增長，獲得一定的經(jīng)濟效益。

2 合理提升利用率的方法

眾所周知，鋼材的利用率越高，投鋼量就越少，單就噸位而言就越輕。但是不是鋼材用的越少，采購鋼材的成本就越少呢?每個鋼廠都有生產(chǎn)標準的鋼材，而采購非標的鋼材是需要增加相應的價格，鋼廠均有鋼材尺寸加價表。因此，在劃分板縫時需參考鋼廠提供的尺寸加價表，選取加價較少的板規(guī)，盡量降低鋼材采購的成本。

在追求高利用率時往往訂貨板規(guī)就會增多，若不加以控制板規(guī)將影響到整個鋼材集配。從鋼廠到船廠的鋼材一般按船級、板厚、尺寸等堆放在料場。訂貨板規(guī)越多，需要堆放鋼材的場地就越大。然而一個船廠的材料堆放場地是有限的，不可能無限制的擴大。控制好板規(guī)的數(shù)量在有限的料場中便能有效的節(jié)省鋼材堆放場地。面對堆積如山的鋼板，當需要集配到所需的材料時，所需的鋼材規(guī)格越多，集配所需的時間就越長，耗費的精力就越多。物資流動愈快，占用資金時間愈短[5]。一方面需要物資主管部門在采購、庫存、配送等方面做好管理和協(xié)調(diào)，另一方面需要在設計階段做好板規(guī)的控制，減少鋼材集配時間和庫存管理難度。

當零件尺寸越小，套料時就能更好的自由組合，套料效果就越好，利用率也會越高?，F(xiàn)在船舶建造采用的是全焊接模式，零件劃分的越小表示焊縫數(shù)量越多，這便增加了船舶建造的工作量。同時制作精度控制越麻煩，要求的余量調(diào)節(jié)就更多。

鋼材無法 100%的被利用，在設計中有很多的不規(guī)則零件在套料板中無法很好的組合，空隙較大。零件間距、零件距板邊距離在套料時也是有一定的要求，這些是不可避免的鋼材損耗。流水孔、透氣孔等一定程度上也影響著利用率。所以在提升鋼材利用率的同時，也要同時考慮采購成本、鋼材集配、現(xiàn)場制作等因素。需要平衡各因素的利弊，從最終成本最小化去制定鋼材套料利用率、板規(guī)數(shù)量等數(shù)據(jù)的合理范圍，盡量提升鋼材的利用率。

3 結束語

鋼材利用率高低是衡量一個公司設計和管理水平好壞的一個重要指標，希望各公司在看重鋼材利用率的同時能夠很好的認識和理解判斷利用率高低的利弊，從而加強對設計水平和管理手段的提升。

[1]陳欽泰, 船舶設計如何節(jié)省鋼材降低造價的幾個問題[J]. 造船技術, 1990(6): 23-23.

[2]趙定剛, 劉建峰, 張志英, 等, 提高造船鋼材利用率的方法研究[J]. 江蘇科技大學學報: 自然科學版, 2006(6): 5-8.

[3]朱正宇, 趙衛(wèi)芳. 鋼材余料管理系統(tǒng)的建立和運用[J].造船技術, 1997(10): 41-41.

[4]彭遠征. 提高鋼板利用率及降低切割成本方案報告[R].長沙: 鴻遠實業(yè), 2009.

[5]阮邦友. 船廠集配中心實施方案[J]. 武漢造船, 2000(3):42-42.