現(xiàn)代造船模式的生產(chǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分道加工方法

趙建宇，謝 甜，高 健

(1.揚(yáng)州中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225211；2.陸軍裝備部駐沈陽(yáng)地區(qū)軍事代表局駐大連地區(qū)軍事代表室，遼寧 大連 116033)

0 引言

2019年，受國(guó)際貿(mào)易摩擦和地緣政治因素影響，全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)延續(xù)疲弱態(tài)勢(shì)，船東訂造新船越發(fā)謹(jǐn)慎，散貨船、油船和大型集裝箱船新增需求仍然低迷。因此，在當(dāng)前形勢(shì)下推進(jìn)現(xiàn)代化造船模式，做好精益管理，提升建造效率、降低建造成本是企業(yè)在困境中發(fā)展的必由之路。而現(xiàn)代化造船模式實(shí)施的關(guān)鍵在于從技術(shù)源頭實(shí)現(xiàn)零件的成組和分道。目前一些大型造船企業(yè)僅僅從生產(chǎn)方面推進(jìn)現(xiàn)代造船模式，生產(chǎn)設(shè)計(jì)仍然按照傳統(tǒng)的大批次進(jìn)行套料設(shè)計(jì)，無(wú)法從根本實(shí)現(xiàn)分道加工。本文在分析生產(chǎn)分道需求基礎(chǔ)上，研究零件流向和套料篩選方法，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)計(jì)按分道原則輸出套料結(jié)果。

1 現(xiàn)代造船模式下套料的需求分析

相對(duì)傳統(tǒng)造船模式按多個(gè)或單個(gè)分段為單位的切割組織方式，現(xiàn)代造船模式零件加工方式更加精細(xì)化。通過(guò)對(duì)零件、部件和組件的加工過(guò)程和加工周期的分析，根據(jù)單個(gè)分段按最終交付給組立所需要的準(zhǔn)備周期，可將零件劃分為T型材、小組件、直送大組件和曲大組件。根據(jù)周期的不同，合理安排零件的切割時(shí)間，實(shí)現(xiàn)時(shí)間上有序加工；通過(guò)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備布置、設(shè)備優(yōu)勢(shì)以及不同種類零件特性分析，對(duì)內(nèi)業(yè)車間的生產(chǎn)進(jìn)行統(tǒng)籌優(yōu)化，將不同階段的零件進(jìn)行成組，規(guī)劃在不同的場(chǎng)地進(jìn)行切割，實(shí)現(xiàn)空間上分道加工，以提高切割機(jī)生產(chǎn)效率?，F(xiàn)代化造船模式場(chǎng)地規(guī)劃見(jiàn)表1。

表1現(xiàn)代造船模式下場(chǎng)地規(guī)劃表

注：○代表垮間所包含切割材料類型。

通過(guò)統(tǒng)籌優(yōu)化實(shí)施分道加工后有以下優(yōu)勢(shì)：

(1) 根據(jù)小物零件相似度高、數(shù)量大的特點(diǎn)，采用多頭小物切割機(jī)可以提高小物零件切割效率，釋放等離子切割機(jī)產(chǎn)能。

(2) 根據(jù)T型材數(shù)量多、形狀單一特性，以及1F 布置的T型材流水線，將T型材設(shè)置在1F切割，在提高1F設(shè)備效率的同時(shí)，減少非必要物流成本。

(3) 根據(jù)小組材板薄、形狀復(fù)雜、劃線和坡口樣式多特點(diǎn)采用等離子切割機(jī)以提升切割劃線效率。

(4) 根據(jù)曲大組材需要大型加工設(shè)備的特點(diǎn)，采用切割后直流到加工設(shè)備路程最短原則，以減少非必要物流成本。

統(tǒng)籌考慮零件特性、設(shè)備特性、場(chǎng)地布置、零件流向等特點(diǎn)，以最少的成本、最高的效率，完成中間產(chǎn)品的加工是現(xiàn)代造船的零件分道切割的需求。生產(chǎn)設(shè)計(jì)則需要按以上需求完成套料圖的分類設(shè)計(jì)，與生產(chǎn)需求相配合。

2 傳統(tǒng)鋼材流轉(zhuǎn)制約分析

傳統(tǒng)的船體零件切割加工流程見(jiàn)圖1，中間產(chǎn)品的單位為整個(gè)分段。傳統(tǒng)的切割方式采用的是串行式加工流程，同一批次以多個(gè)或單個(gè)分段同時(shí)開始切割。將整個(gè)分段所有零件混在一起進(jìn)行切割，切割完成后進(jìn)行配材，將需要的材料如小組材繼續(xù)向后道工序流轉(zhuǎn)，而不需要的材料，如曲形大組材和直大組材則在零件切割加工場(chǎng)地上滯留。

圖1 傳統(tǒng)船體加工流程圖

制約著生產(chǎn)改變的主要因素如下：

(1) 傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)計(jì)套料以單個(gè)或多分段的大批次進(jìn)行套料，提交給采購(gòu)部門的清單無(wú)法細(xì)分。

(2) 采購(gòu)部門根據(jù)固有的配送模式，成批采購(gòu)，鋼材無(wú)法按材料使用階段完成集配。

(3) 鋼材堆場(chǎng)根據(jù)鋼廠混合來(lái)料模式，按技術(shù)部提供的大批次清單完成集配，鋼材無(wú)法按時(shí)間需求分類集配。

制約生產(chǎn)采用現(xiàn)代造船模式生產(chǎn)的源頭在技術(shù)。只有生產(chǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)按材料的使用階段完成成組，分類套料，采購(gòu)部門才能根據(jù)分類好的清單要求鋼廠按階段配送，從而實(shí)現(xiàn)切割前鋼材按空間分道時(shí)間有序的方法進(jìn)行切割。

3 生產(chǎn)設(shè)計(jì)套料分類組織方法

按照現(xiàn)代化造船模式，必須在生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段，板材和型材的套料按材料分類方法組織套料，按小組材、直大組材、曲大組材、T型材分類要求將零件進(jìn)行成組套料，按此分類要求輸出套料結(jié)果。

當(dāng)前生產(chǎn)設(shè)計(jì)已經(jīng)具備完整的裝配流向碼和加工流向碼，通過(guò)對(duì)裝配流向碼和加工代碼的分析可實(shí)現(xiàn)分類套料。其方法如下：

(1) 篩選零件尺寸，將尺寸小于400 mm×400 mm零件進(jìn)行單獨(dú)統(tǒng)一套料。

(2) 通過(guò)T型材單獨(dú)流向碼“T”實(shí)現(xiàn)T型材分類套料。

(3) 通過(guò)拼板流向代碼“P”和“W”實(shí)現(xiàn)直大組材的分類套料。

(4) 通過(guò)加工代碼“G”和“K”實(shí)現(xiàn)曲大組材的分類套料。

(5) 通過(guò)小組立流向碼“C”、“S”、“M”和“Z”實(shí)現(xiàn)小組材分類套料。

生產(chǎn)設(shè)計(jì)分段套料流程見(jiàn)圖2。通過(guò)程序的二次開發(fā)，或者運(yùn)用先進(jìn)的套料軟件(如CADWIN套料軟件)按照上述分類方法實(shí)現(xiàn)按零件類型完成套料的分類，最終輸出生產(chǎn)需求的分類套料結(jié)果。分段分類套料見(jiàn)圖3。每塊套料板僅包含同一時(shí)間需要使用的零件。再通過(guò)對(duì)該鋼板的切割場(chǎng)地代碼定義，實(shí)現(xiàn)空間的分道加工。

圖2 分段套料流程

圖3 分段分類套料圖

4 現(xiàn)代造船模式鋼材流程說(shuō)明

圖4為整個(gè)從鋼材到零件再到船體成型整個(gè)過(guò)程，鋼材的流轉(zhuǎn)涉及到多個(gè)部門。通過(guò)設(shè)計(jì)按分類套料的實(shí)現(xiàn)，向采購(gòu)部門提供分類好的鋼材清單；采購(gòu)部門向鋼廠提出需求，按階段供貨；堆場(chǎng)按階段實(shí)現(xiàn)鋼材的集配，并將所需鋼材配送到制定的切割場(chǎng)地完成分道分線的準(zhǔn)備；生產(chǎn)則按現(xiàn)代化造船模式實(shí)現(xiàn)空間上分道、時(shí)間上有序的切割。

圖4 船舶建造鋼材零件流轉(zhuǎn)圖

5 結(jié)論

(1)現(xiàn)代造船模式下零件分道加工鋼材堆場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)效率的提高，使鋼板庫(kù)存率得以降低。 (2)內(nèi)業(yè)設(shè)備的單位工時(shí)水平得到降低，零件集配工時(shí)減少，零件在內(nèi)業(yè)場(chǎng)地的滯留周期明顯縮短，內(nèi)業(yè)產(chǎn)能提升效果明顯。

(3)同時(shí)分道分線技術(shù)也是智能制造推行型材、條材生產(chǎn)線、小組立機(jī)器人等智能設(shè)備的基礎(chǔ)，為企業(yè)向智能制造發(fā)展奠定基礎(chǔ)。