淺談如何提高鐵路貨車鋼材利用率

李麗寧

（南車二七車輛有限公司，北京100072）

淺談如何提高鐵路貨車鋼材利用率

李麗寧

（南車二七車輛有限公司，北京100072）

鐵路貨車制造行業(yè)競爭日益激烈，降本增效是大勢所趨。文中分析了制約鋼材利用率的主要因素以及解決措施，并取得良好的效果。

鋼材利用率；排樣優(yōu)化；套料；余料管理；工藝改進(jìn)

0 引言

鐵路貨車制造行業(yè)競爭日益激烈，企業(yè)越來越感受到發(fā)展的壓力。為了增加企業(yè)競爭力，必須考慮降低制造成本，其中提高鋼材利用率是降低制造成本的有效途徑。鋼材在鐵路貨車制造成本中占相當(dāng)大的比例，尤其是近年來鋼材價格飛速上漲。這樣一來，節(jié)約鋼材，提高鋼材的利用率，減少不必要的浪費，已成了各企業(yè)追求的目標(biāo)。在有限的條件下節(jié)約鋼材、降低成本是企業(yè)長期探討的話題。

1 材料利用率定義

由于各個企業(yè)情況不同，材料利用率計算方法也不同，本文所說的材料利用率是指鋼材利用率。鋼材利用率（包括板材、型材）是指利用在貨車本身的比重。計算方法如下：

單件鋼材利用率=零件重量/該零件毛坯料重量× 100%

整車鋼材利用率=整車自制零件的總重量/整車自制零件毛坯總重量×100%

材料利用率說明材料被有效利用的程度。材料利用率越高，意味著用同樣數(shù)量的材料可以生產(chǎn)更多的產(chǎn)品。

2 材料利用率優(yōu)化

在貨車制造中，鋼材是貨車車體主要的原材料。根據(jù)鋼材利用率的計算公式，在零件凈重固定的情況下，要想提高鋼材利用率，就要用盡量少的原材料生產(chǎn)盡量多的合格零件。經(jīng)分析，制約鋼材利用率的因素主要有：產(chǎn)品設(shè)計；鋼材規(guī)格的選擇；零件的排樣；套料方法；余料管理；工藝改進(jìn)等。雖然提高鋼材利用率的原理很簡單，但涉及到很多方面，受到的條件約束也很多，優(yōu)化鋼材利用率要考慮本企業(yè)人員素質(zhì)、管理水平、設(shè)備以及生產(chǎn)組織等情況。筆者通過大量分析、統(tǒng)計并結(jié)合本企業(yè)自身特點，優(yōu)化了多種車型的鋼材利用率（表1），并在生產(chǎn)中得到了驗證。優(yōu)化后各種車型的鋼材利用率顯著提高，制造成本大幅下降，符合企業(yè)降本增效的思想。下面分別就影響鋼材利用率的因素進(jìn)行分析，找到解決的措施。

表1 各種車型鋼材利用率優(yōu)化前后對比

2.1 產(chǎn)品設(shè)計對鋼材利用率的影響

產(chǎn)品設(shè)計水平在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、幾何形態(tài)的簡化與標(biāo)準(zhǔn)化，以及設(shè)計質(zhì)量等方面都影響鋼材利用率，所以工藝設(shè)計與產(chǎn)品設(shè)計要并行，在設(shè)計過程中工藝師要對產(chǎn)品設(shè)計圖紙進(jìn)行審核，利用SigmaNest排料軟件對零件進(jìn)行預(yù)排樣，找出利用率低的零件，在不影響車輛性能的前提下，要求設(shè)計師更改圖紙。

2.2 鋼材規(guī)格的選擇

鋼材規(guī)格的選擇是制約鋼材利用率的重要因素，鋼材規(guī)格越多越利于材料利用率的提高，但鋼材規(guī)格不能無限增加。例如，貨車敞車自制件約200種，如果一種零件使用一種材料規(guī)格就有200多種，會增加采購和生產(chǎn)組織的難度及企業(yè)的管理成本，在實際生產(chǎn)中很難實現(xiàn)，要根據(jù)本企業(yè)的實際情況找出兩者的平衡點，確定合理、最優(yōu)的材料規(guī)格方案。選擇時要從大零件、異形零件入手，確定好大零件、異形零件的材料規(guī)格后，小零件要優(yōu)先從確定好的材料規(guī)格中選取。每種零件材料規(guī)格的選擇是確定整車材料規(guī)格的基礎(chǔ)，所以至關(guān)重要。例如C80型鋁合金運煤敞車大橫梁下蓋板，選擇不同的材料規(guī)格，其排樣方式和材料利用率就不同（見表2），顯而易見，規(guī)格為8 mm×1 400 mm×6 000 mm鋼材利用率高，兩者相差13.5%。為避免工藝師經(jīng)驗不足造成材料規(guī)格選擇不合理，可以通過SigmaNest排料軟件進(jìn)行選擇。

2.3 零件的排樣優(yōu)化

排樣是根據(jù)零件的不同形狀和加工方法的限制，在材料上對零件進(jìn)行排列，排樣優(yōu)化是通過將零件在材料上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或平移達(dá)到減少材料重量的目的。合理排樣可在有限的材料上產(chǎn)出最多的零件，排樣時要根據(jù)零件的形狀和材料規(guī)格多次嘗試，找到合理的排樣，這需要工藝師具有豐富的經(jīng)驗。例如C80型鋁合金運煤敞車筋板的兩種排樣方式（表3），方案1與方案2材料利用率相差25.3%，方案1屬不合理排樣。想避免人為因素對排樣的影響，也可利用SigmaNest排料軟件進(jìn)行排樣。

表2 大橫梁下蓋板兩種材料規(guī)格

表3 筋板兩種不同排樣

2.4 套料方法

圖1 套料

表4

套料就是按照一定規(guī)則，將相同材質(zhì)、相同板厚的零件，合理地在材料上排列。貨車零件有大有小，形狀也各不相同，套料時按照先大零件后小零件順序進(jìn)行排列，盡量將多余的材料生產(chǎn)小零件（見圖 1），用SigmaNest排料軟件對C80型鋁合金運煤敞車浴盆端板余料進(jìn)行套料，除8塊浴盆端板外，共套料4種31個小零件，套料后鋼材利用率由65.2%提高到75.6%，提高了10.4%，從圖1可以看出，套料方式的優(yōu)劣直接影響鋼材利用率。在制定套料方案時要注意配臺套料，避免生產(chǎn)多余的零件。

2.5 余料管理

余料粗放式管理不利于鋼材利用率的提高，各生產(chǎn)公司可根據(jù)自身情況建立鋼材余料管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)包含：余料數(shù)據(jù)庫的查詢、余料的錄入、余料數(shù)據(jù)的修改、余料的調(diào)用、余料的處理等。組織生產(chǎn)時要首先考慮使用余料，最好指定專人負(fù)責(zé)余料管理。

2.6 工藝改進(jìn)

提高鋼材利用率也可以通過改進(jìn)工藝方法來實現(xiàn)，例如C70E型通用運煤敞車地板，工藝改進(jìn)前工序流程為：料場→開卷→預(yù)處理→切割周邊→組裝上車。

工藝改進(jìn)后工序流程為：料場→預(yù)處理→組裝上車。

工藝改進(jìn)后取消了兩道工序，減少了工序周轉(zhuǎn)和人工成本，切割周邊工序取消后，直接從鋼廠采購與零件尺寸相同的原材料，地板材料利用率由95.8%提高到100%，每臺車可節(jié)約原材料76 kg（見表4）。

3 結(jié) 語

本文分析了制約鐵路貨車鋼材利用率的主要因素以及解決途徑和措施，節(jié)約鋼材、降低成本并不是一蹴而就的事，它需要在長期工作實踐中，不斷積累經(jīng)驗，不斷探索。企業(yè)在加強(qiáng)對鋼材管理的同時，應(yīng)將有關(guān)人員的經(jīng)濟(jì)效益與其工作成績掛起鉤來，充分調(diào)動大家的積極性和主觀能動性，管好鋼材，用好鋼材，運用科學(xué)的管理手段，齊心協(xié)力，找到適合本企業(yè)發(fā)展特點的節(jié)約鋼材降低成本之路，使企業(yè)在市場競爭中處于有利地位。

（編輯：啟 迪）

TB 31;TP 391.72

B

1002－2333（2014）04－0258－02

李麗寧（1980—），女，工程師，主要從事鐵路貨車工藝設(shè)計工作。

2014-01-06