客車板材下料排版工藝優(yōu)化與實踐

張勝芝，卞延慶

(中通客車控股股份有限公司，山東 聊城 252000)

在客車制造中，板材作為客車白車身制造的主要材料，其下料普遍采用人工排版工藝，造成板材利用率低[1-2]、排版效率低與占用人員多等諸多弊端，造成客車制造成本增加。對此，開展板材下料排版工藝優(yōu)化與實踐具有重要意義。

1 板材排版工藝現(xiàn)狀及問題

1.1 板材排版工藝現(xiàn)狀

客車板材耗用量大，涉及普通鋼板、鋁板、鍍鋅板、拉延板、高強板等多種材質(zhì)。板材規(guī)格厚度選擇范圍大，從0.8～40 mm不等，且板材幅寬可靈活定制，從而形成“材質(zhì)+厚度+幅寬”三種參數(shù)相互組合下的板材選用模式，以滿足各類車型零部件結(jié)構(gòu)與性能要求。

同時，客車規(guī)模化生產(chǎn)與產(chǎn)品多樣化造成零部件下料排版數(shù)量龐大，且排版尺寸、形狀與工藝過程復(fù)雜，這與人工排版保障能力之間的矛盾日益突出，從而形成客車板材選用困難、排版效率低、利用率低的現(xiàn)狀[3-4]。

1.2 板材排版工藝存在的問題

1) 板材規(guī)格管理以文檔形式為主, 缺失數(shù)字化板材庫管理，材料規(guī)格選用困難。

2) 零部件排版圖樣采取本地存放管理，無法實現(xiàn)圖樣資源共享及存放管理，安全系數(shù)低。

3) 部件排版計劃無法實現(xiàn)BOM批量輸入，及無法自動關(guān)聯(lián)圖樣，人工手動輸入零件規(guī)格、類型、數(shù)量等信息，易出錯，效率低，且對于計劃錯、漏問題無法進行追溯，難以適應(yīng)客車小批量、多批次的生產(chǎn)方式。

4) 生產(chǎn)任務(wù)缺少切割生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)管理，造成任務(wù)生產(chǎn)量無法量化統(tǒng)計，如板材使用量、利用率等，嚴重制約板材數(shù)據(jù)分析與工藝材料管理水平提升。

5) 板材切割設(shè)備各自獨立運行，切割任務(wù)無法共享，一人一機，配備人員多，重復(fù)性工作量大。

2 板材排版工藝優(yōu)化路徑及實踐效果

2.1 排版業(yè)務(wù)流程優(yōu)化

定制化開發(fā)板材下料自動化排版終端，集成產(chǎn)品圖紙庫、ERP生產(chǎn)計劃，生產(chǎn)計劃可自動化批量錄入排版終端，并與圖紙庫進行無縫連接。

下料排版前，生產(chǎn)計劃自動匹配零部件圖紙庫中的圖樣，識別圖樣的齊全性，對無圖樣的零部件進行篩選，方便圖樣準備。排版時按板材規(guī)格分類生成切割任務(wù)；板材材質(zhì)自動調(diào)用板材庫進行排版；自動生成切割程序代碼[5]，并將任務(wù)自動派發(fā)給各設(shè)備；通過數(shù)據(jù)庫實施切割過程數(shù)據(jù)管理，排版全流程自動化及切割任務(wù)可追溯。如圖1所示。

圖1 業(yè)務(wù)流程優(yōu)化

充分考慮圖紙變更、計劃變更與排版終端之間的有效銜接，能夠快速、準確適應(yīng)變更引起的排版任務(wù)調(diào)整。如圖2所示，某零部件圖紙(如DXFO1.DWG)發(fā)生變更，可快速檢索涉及該零部件的作業(yè)任務(wù)進行自動調(diào)整，保證生產(chǎn)加工準確性。

圖2 數(shù)據(jù)變更管理

2.2 實施排版平臺整合

對板材下料各類切割設(shè)備開發(fā)后置代碼，能夠識別排版終端生成的切割程序代碼，解決等離子、激光等不同機床之間的切割程序通用化問題，從而能夠?qū)崿F(xiàn)集中排版，達到由分散式一人一機排版模式轉(zhuǎn)變?yōu)榧信虐婺Ｊ絒6]。切割任務(wù)集中生成、集中派發(fā)與資源集中管理，大幅度提高切割任務(wù)管理效率，降低人員配置。

后置代碼開發(fā)主要由Exe、PS、TT、TM、CS、SE、CT、CF、CM文件組成，涉及機床公差、技術(shù)、時間、成本等參數(shù)文件，在機床設(shè)置后處理器處理選項卡內(nèi)進行配置。

2.3 建設(shè)網(wǎng)絡(luò)共享數(shù)據(jù)庫

建立板材網(wǎng)絡(luò)共享數(shù)據(jù)庫，將所有零部件(BOM)、排料圖保存在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中，包括零部件的生產(chǎn)加工信息、材質(zhì)、規(guī)格、名稱、工藝步驟、切割程序、切割過程數(shù)據(jù)、余料等，實現(xiàn)板材數(shù)據(jù)庫異地共享，消除各PC端信息孤島，提升數(shù)據(jù)安全性及使用方便性，如圖3所示。

圖3 共享數(shù)據(jù)庫

2.4 下料排版功能定制開發(fā)

1) 設(shè)定板材的最低利用率指標，有效控制板材下料排版利用率。當某項排版利用率低于最低值時，切割任務(wù)將無法下達，消除人為干預(yù)。

2) 根據(jù)不同部件組合[7]，自動尋找選取最合適規(guī)格的板材，并通過切割路經(jīng)自動優(yōu)化，以及多次嵌套、自動共邊等多種工藝方法，使板材利用率達到最佳。

3) ERP生產(chǎn)計劃可自動化批量錄入排版終端，消除耗時耗力的人工排版手工錄入。生產(chǎn)計劃表見表1。

表1 ERP零部件生產(chǎn)計劃表

4) 排版任務(wù)按板材規(guī)格自動分類生成，對零部件圖樣自動斷點檢測，將斷線自動封閉，刪除重疊多余點或線等。

5) 基于數(shù)據(jù)庫管理，可檢索某時期各類板材的耗用量、利用率、切割長度及工時等生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，并可生成工藝報表(表2)，便于實施工藝過程數(shù)據(jù)的動態(tài)管理。

表2 *月*日板材加工數(shù)據(jù)報表

6) 可根據(jù)所設(shè)余板的臨界值來判定結(jié)余的板材是作為余板自動儲存到材料庫還是作為廢料處理。若作為余料，自動將其添加到板材庫中，并生成相應(yīng)余料條形碼用于余料管控。在下次使用相同厚度的板材時，可以優(yōu)先考慮使用余料，從而來提高板材使用率。

7) 預(yù)套料功能優(yōu)化標準板材規(guī)格尺寸[8]，可以根據(jù)固定板材寬度而設(shè)定長度增量進行預(yù)套料，也可以根據(jù)寬度、長度都設(shè)定增量進行預(yù)套料。預(yù)套料結(jié)束后生成板材用料清單用于指導采購適宜性更強的板材規(guī)格，有效降低呆料或余料產(chǎn)生。

8) 板材管理具有權(quán)限功能，規(guī)范排版人員不能隨意新建和刪除板材，同時可將暫時不用或者有特殊用途的板材鎖定不用，滿足生產(chǎn)實際需要。

2.5 實踐效果

1) 實現(xiàn)了以板材下料自動化排版終端為中心的排版工藝業(yè)務(wù)流程再造，從而運行順暢高效。

2) 實現(xiàn)了集中排版，降低60%人員配置，批量生產(chǎn)計劃自動化導入與自動化排版，排版效率提升70%。

3) 不同批次訂單中的相同規(guī)格板材可大批量自動化混排，較手工排版材料利用率提高約25%。

4) 單車板材成本節(jié)約了約350元。

3 結(jié)束語

針對傳統(tǒng)人工下料排版工藝存在的短板，充分借助信息化技術(shù)優(yōu)化板材下料排版工藝，實現(xiàn)人機料法等生產(chǎn)要素高效協(xié)同與降本增效，同時為數(shù)字化板材下料中心建設(shè)奠定了堅實基礎(chǔ)。