基于激光下料工藝板材利用率的研究

何為蔚，蔣增榮

（桂林廣陸數(shù)字測(cè)控有限公司，廣西 桂林541004）

0 引言

隨著激光加工技術(shù)的迅速發(fā)展，光纖激光切割機(jī)下料工藝替代了制造業(yè)中傳統(tǒng)的沖、剪、割、切、車(chē)、等下料工藝。加工方式的改變及新工藝的實(shí)施給企業(yè)帶來(lái)顯著效率的同時(shí)也把板材利用率底下問(wèn)題暴露了出來(lái)。生產(chǎn)效率越高，如果生產(chǎn)管理監(jiān)管不到位就會(huì)造成越大的損失。本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況先分析影響板材利用率低下的因素，再針對(duì)其因素給出相應(yīng)的解決措施，達(dá)到板材利用率最合理最大化的目的。

1 影響板材利用率的因素分析

（1）節(jié)約意識(shí)缺乏。提高板材利用率不是某一個(gè)人的事情，高層領(lǐng)導(dǎo)不重視，設(shè)計(jì)部門(mén)不考慮、工藝部門(mén)不講究，車(chē)間生產(chǎn)不匯報(bào)，員工不考慮節(jié)約用料，以上這些都是各部門(mén)節(jié)約意識(shí)缺乏的表現(xiàn)，都是造成板材利用率低下的原因。

（2）產(chǎn)品設(shè)計(jì)不規(guī)范。產(chǎn)品從設(shè)計(jì)的時(shí)候就沒(méi)有考慮成本問(wèn)題，同一規(guī)格型號(hào)選材和尺寸沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)不便于板材利用率提升。

（3）工藝排版隨意。例如工藝人員對(duì)排板不講究，預(yù)留后序余量偏大、排版不合理，間距、邊距、空位過(guò)大，一些不便于板材利用率提升的產(chǎn)品強(qiáng)行加工等。

（4）板料采購(gòu)尺寸不符合工藝要求。激光切割對(duì)板料的平整度有較高要求，拱，扭、翹都有可能使激光機(jī)出現(xiàn)廢品，其次就是尺寸偏差較大，不符合排版要求造成巨大浪費(fèi)。

（5）操作員技術(shù)欠缺。由于人員流動(dòng)或者崗位調(diào)動(dòng)，激光切割崗位操作人員技術(shù)培訓(xùn)及其掌握不到位，就上崗，造成技術(shù)水平低下，遇到問(wèn)題沒(méi)有得到及時(shí)和很好的處理時(shí)有小批量廢品事故發(fā)生造成板材利用率低下。

（6）生產(chǎn)安排不合理。不合理的生產(chǎn)安排占材料利用率低下的比重非常大，比如；一個(gè)套料排版后是300件，安排生產(chǎn)250件，余下的板料基本無(wú)法再利用，被迫轉(zhuǎn)入余料庫(kù)，這樣就造成了板料利用率低下。

（7）余料未得到充分利用。不管再怎么排料總是會(huì)產(chǎn)生一定的邊角余料，沒(méi)有余料管理及再利用機(jī)制造成無(wú)法估量的原材料浪費(fèi)。

（8）設(shè)備維護(hù)不到位。激光切割機(jī)屬于高精度加工設(shè)備，如果得不到較好的養(yǎng)護(hù)，故障時(shí)有發(fā)生，設(shè)備故障造成產(chǎn)品加工精度不合格影響板料利用率。

2 提高板材利用率的措施

2.1 工藝實(shí)施前的成本控制意識(shí)教育培訓(xùn)

（1）在培訓(xùn)計(jì)劃中強(qiáng)調(diào)成本的重要性和控制成本的必要性。

（2）通過(guò)培訓(xùn)和教育來(lái)提高全員的成本意識(shí)。向員工宣貫組織的成本理念，使每個(gè)員工都能理解組織的命運(yùn)和自己的命運(yùn)是相互聯(lián)系的。

（3）建立激勵(lì)機(jī)制，運(yùn)用“成本考核”和“成本否決”等手段從嚴(yán)管理，使員工意識(shí)到組織控制成本的嚴(yán)肅性。

（4）建立“資源節(jié)約型”和“低成本運(yùn)營(yíng)”的企業(yè)文化。

（5）積極倡導(dǎo)“成本是企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)也是員工的核心競(jìng)爭(zhēng)力”。

2.2 成本控制要貫穿于設(shè)計(jì)全過(guò)程

設(shè)計(jì)上的浪費(fèi)是先天性的浪費(fèi)，新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性會(huì)給以后的生產(chǎn)和使用帶來(lái)最大的節(jié)約。同樣，對(duì)工藝、設(shè)計(jì)、設(shè)備和材料的選用，以至于對(duì)原有產(chǎn)品的改進(jìn)設(shè)計(jì)都要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析在保證質(zhì)量的前提下，貫徹節(jié)約原則，解決產(chǎn)品性能和產(chǎn)品成本的矛盾，以最小的消耗取得最大的經(jīng)濟(jì)效果，切不可低估設(shè)計(jì)人員在降低成本中的作用，有人說(shuō)設(shè)計(jì)人員筆下畫(huà)一條線，一個(gè)加工符號(hào)，都和產(chǎn)品成本緊密相連[1]，所以提高板材利用率首當(dāng)其沖就是優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)外形設(shè)計(jì)。

2.3 組織專業(yè)人員對(duì)工藝排版合理性進(jìn)行討論研究

（1）激光切割機(jī)下料前都是要工藝人員進(jìn)行排版及編程的，對(duì)于每年需要板材幾千噸的企業(yè)，提高板材下料的材料利用率是非常重要的。想要提高板材激光工藝下料的材料利用率，激光切割前排版編程無(wú)疑是最關(guān)鍵的工序。

（2）對(duì)于相同的零件和相同的板材幅面，不同的排版，就有不同的材料利用率。排版過(guò)程中各零件間距、板料邊緣的邊距、排料的空位，這些數(shù)值直接影響板材的利用率提高，通過(guò)對(duì)排版零件的旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)讓排版過(guò)程中的空位空間進(jìn)行最大可能的優(yōu)化。對(duì)不同的排版零件和不同的板材尺寸分別進(jìn)行不同的排板，反復(fù)驗(yàn)證多次優(yōu)化后的排板的對(duì)比，使不同排料零件達(dá)到最優(yōu)化組合，盡量實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的排版套料切割。

（3）部分零件如果有切割線相同的情況可以實(shí)現(xiàn)共用線切割，也就是在排版時(shí)對(duì)于兩個(gè)零件外形能夠重合的部分實(shí)現(xiàn)整合即共線。切割時(shí)相同部分只切割一次就可以了，既可提高材料的利用率，同時(shí)也提高了切割的效率，也降低了能源的消耗，實(shí)現(xiàn)板材下料的最高境界。

（4）特殊情況下，由于板材尺寸和機(jī)床切割行程的限制，整合也很難實(shí)現(xiàn)材料利用率的提高。只能對(duì)零件進(jìn)行合理的分體去適應(yīng)板材的尺寸和機(jī)床的切割的行程范圍。分體要遵循不影響零件的使用性能原則；分體的位置盡量不要經(jīng)過(guò)孔；分體切割要盡量實(shí)現(xiàn)最大化，板材尺寸能放下多大尺寸的零件，分體時(shí)就分多大尺寸的單個(gè)體；機(jī)床能切割多大尺寸的零件，分體時(shí)就分多大尺寸的單個(gè)體。這樣一方面有利于材料利用率的提高。

（5）經(jīng)過(guò)反復(fù)研究和推敲后的排版文件一定要組織技術(shù)部、工藝部、采購(gòu)部生產(chǎn)車(chē)間等相關(guān)部門(mén)主管召開(kāi)專題會(huì)議，評(píng)審排版方案的合理性、經(jīng)濟(jì)性、可行性，集思廣益不斷提高激光切割下料工藝的板材利用率。

2.4 定購(gòu)激光排版專用板材

在早期制造業(yè)中，傳統(tǒng)的采購(gòu)板材模式規(guī)格尺寸單一，已經(jīng)不能滿足激光切割機(jī)排料要求，不利用激光切割下料工藝板材利用率提高，因此，批量生產(chǎn)的零件根據(jù)需排板實(shí)際要求尺寸，定購(gòu)相應(yīng)尺寸規(guī)格的專用激光切割板材，這樣既能提高了板材的利用率，同時(shí)也避免了大批余料的積壓。

激光切割對(duì)板料的平整度有較高要求，拱，扭、翹等板料質(zhì)量問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致激光切割機(jī)報(bào)警、停機(jī)、碰撞，大大增加了切割的難度，影響零件質(zhì)量及外觀還耽誤生產(chǎn)進(jìn)度，甚至造成零件加工報(bào)廢，所以嚴(yán)格控制板料采購(gòu)質(zhì)量尤為重要。

2.5 激光操作人員培訓(xùn)

（1）培訓(xùn)激光操作人員進(jìn)行精益管理，改善管理理念，嚴(yán)格貫徹執(zhí)行切割工藝紀(jì)律，提高節(jié)約意識(shí)。

（2）進(jìn)行激光切割機(jī)操作技能培訓(xùn)，提高操作水平及規(guī)范操作方法，確保產(chǎn)品質(zhì)量，從而減少浪費(fèi)。

（3）嚴(yán)格執(zhí)行首檢制度，嚴(yán)格控制切割操作過(guò)程質(zhì)量，使產(chǎn)品質(zhì)量處于受控狀態(tài)[2]。

2.6 建立生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，科學(xué)合理的安排生產(chǎn)

建立和完善企業(yè)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)、ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)等輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，生產(chǎn)部門(mén)下達(dá)生產(chǎn)任務(wù)時(shí)借助生產(chǎn)信息化系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化生產(chǎn)安排，監(jiān)管從原材料進(jìn)廠到產(chǎn)品及零件的入庫(kù)的全部生產(chǎn)過(guò)程，產(chǎn)品及零件所使用的材料、設(shè)備，產(chǎn)品檢測(cè)的數(shù)據(jù)和結(jié)果以及產(chǎn)品在每個(gè)工序上生產(chǎn)的人員、時(shí)間等信息。借助MES系統(tǒng)加以分析，生成系統(tǒng)報(bào)表實(shí)時(shí)呈現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)進(jìn)度、目標(biāo)達(dá)成狀況、產(chǎn)品品質(zhì)狀況，以及生產(chǎn)的人、機(jī)、料的利用狀況，從而有效的杜絕各類資源和原材料的浪費(fèi)。

2.7 制定余料管理制度及獎(jiǎng)懲機(jī)制

（1）制定激光切割機(jī)的余料管理制度，促使各部門(mén)合理、充分地利用余料。

（2）余料管理同原材料一樣，給予編碼并具有唯一性，余料信息（如材料名稱規(guī)格、尺寸、形狀等）錄入企業(yè)管理系統(tǒng)，從工藝設(shè)計(jì)開(kāi)始，確認(rèn)哪些零件加工用哪一編碼余料。

（3）組織企業(yè)內(nèi)部技術(shù)專家定期對(duì)工藝文件進(jìn)行監(jiān)督考核，是否充分利用了余料。

（4）建立獎(jiǎng)懲制度。對(duì)各級(jí)積極利用余料的部門(mén)或個(gè)人，進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)或懲罰。

2.8 降低設(shè)備故障，提高生產(chǎn)效益

原材料的消耗大部分是在設(shè)備上實(shí)現(xiàn)的，設(shè)備狀態(tài)不好會(huì)增大原材料消耗，如出現(xiàn)廢品，原材料浪費(fèi)更大，所以要保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就要熟練掌握和引進(jìn)激光切割設(shè)備的維修技術(shù)，及時(shí)解決備用品配件的供應(yīng)，采取各種方式培訓(xùn)數(shù)量足夠的設(shè)備管理與維修人員，提高設(shè)備管理人員的技術(shù)與管理水平。

3 結(jié)語(yǔ)

光纖激光成形下料工藝必須考慮板材利用率問(wèn)題，對(duì)激光切割排版進(jìn)行優(yōu)化審核，對(duì)激光板材切割過(guò)程進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)影響板材利用率的因素分析，找出了影響原材料利用率的主要因素，對(duì)不同材料、不同板厚以及不同形狀的零件進(jìn)行了優(yōu)化排版。通過(guò)采取措施，最大限度地提高了原材料利用率，達(dá)到杜絕浪費(fèi)及提高激光切割板材利用率的目的。