多芯管套料工藝改進(jìn)

許曉達(dá)，李全昆，郁紅波

(上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

在船舶控制系統(tǒng)中，多芯管作為船舶管路系統(tǒng)中的重要組成部分之一，主要作為船舶液壓系統(tǒng)、液位遙測系統(tǒng)、氣體探測系統(tǒng)等系統(tǒng)輔助部分的氣源管中。一般來說，以20.8萬載重t好望角型散貨船為例，多芯管的單船使用總量均在20 000 m以上，選用有縫多芯管的采購價(jià)格能達(dá)到30余萬元，而選用無縫多芯管的采購價(jià)格更是超過80萬元。所以，通過提高多芯管的利用率，降低采購成本，完善多芯管套料工藝，并優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，進(jìn)一步提升多芯管套料的合理性，對船企意義重要。

1 工藝推進(jìn)背景及現(xiàn)狀分析

對于國內(nèi)大部分造船企業(yè)，船上多芯管的套料設(shè)計(jì)流程如下。

1)在生產(chǎn)設(shè)計(jì)建模開展前，船舶企業(yè)設(shè)計(jì)人員依照規(guī)格書和相關(guān)詳細(xì)設(shè)計(jì)要求，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)估整船的多芯管的使用規(guī)格及長度用量，并以此為依據(jù)與多芯管供貨廠家簽訂相應(yīng)的技術(shù)協(xié)議。

2)采購部門依據(jù)技術(shù)協(xié)議中規(guī)格及用量進(jìn)行審價(jià)，并進(jìn)行多芯管的采購。

3)在生產(chǎn)設(shè)計(jì)建模環(huán)節(jié)中，船舶企業(yè)設(shè)計(jì)人員通過使用船舶設(shè)計(jì)建模軟件依據(jù)已經(jīng)完成的實(shí)船布置環(huán)境，根據(jù)系統(tǒng)需求，對多芯管進(jìn)行建模，并通過相關(guān)支持軟件，獲取建模模型中的多芯管的規(guī)格和理論長度。

4)多芯管供貨廠家一般在供貨規(guī)定日期的前2周，提供多芯管的供貨清單，內(nèi)容包括供貨卷數(shù)以及每卷長度。

5)船舶企業(yè)設(shè)計(jì)人員依據(jù)供貨廠家的供貨清單和船舶設(shè)計(jì)建模軟件中的多芯管長度，進(jìn)行套料，并制成套料清冊，供生產(chǎn)部門安裝時(shí)使用。

步驟見圖1。

圖1 常規(guī)多芯管設(shè)計(jì)、套料過程

1)多芯管的供貨規(guī)格和長度用量主要來自船舶企業(yè)設(shè)計(jì)人員的預(yù)估量，精確度不可控，極易造成多芯管因采購量過大而浪費(fèi)，或因不足導(dǎo)致現(xiàn)場停工待料。

2)對船舶企業(yè)設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)依賴度較高。

3)多芯管預(yù)估使用規(guī)格、長度完全依靠人工建模、統(tǒng)計(jì)和套料，工作效率較低。

4)船舶企業(yè)設(shè)計(jì)人員按照供貨廠家的多芯管供貨清單進(jìn)行套料切割，缺少靈活性，較為被動，容易造成利用率不高、現(xiàn)場實(shí)際套料與清單不一致等問題。

5)由于供貨廠家原料鋼錠重量不同和生產(chǎn)冷拔工藝限制，使到貨的每卷多芯管的長度均不統(tǒng)一，故每艘船均需單獨(dú)套料，消耗人力成本和時(shí)間資源較多。

2 工藝改進(jìn)方案

原常規(guī)多芯管套料工藝，通過人工建模、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和依照供貨清單進(jìn)行設(shè)計(jì)套料從而提高了多芯管的設(shè)計(jì)利用率，但還未達(dá)到更加理想的效果，且因考慮供貨納期的情況，訂貨材料的規(guī)格和長度用量是依據(jù)滿足詳細(xì)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的條件下進(jìn)行的預(yù)估。同時(shí)，在現(xiàn)場實(shí)際施工過程中，現(xiàn)場的安裝存在一定的預(yù)估性，無法對每個(gè)安裝點(diǎn)的多芯管進(jìn)行合理的分配和安裝施工進(jìn)行精細(xì)化管理，部分原材料資源耗損，從而加大了設(shè)計(jì)套料與實(shí)際生產(chǎn)安裝用量的誤差。針對原常規(guī)多芯管套料工藝流程上的局限性和人力成本等資源的過多消耗的情況，在結(jié)合船舶企業(yè)設(shè)計(jì)人員、采購人員及第三方軟件公司(CADWIN)與多芯管產(chǎn)品供貨商在設(shè)計(jì)、采購、建模、套料、供貨分工界面協(xié)調(diào)，從建模、采購、套料多方面進(jìn)行改進(jìn)[1]。改進(jìn)后的多芯管套料工藝流程見圖2。

圖2 優(yōu)化的多芯管套料工藝流程

優(yōu)化后多芯管套料工藝，主要根據(jù)各艙建模后抽取多芯管的尺寸規(guī)格和長度用量數(shù)據(jù)，生成相應(yīng)的切割清單和安裝圖，以此進(jìn)行設(shè)計(jì)套料，設(shè)計(jì)套料清單經(jīng)審核確認(rèn)后，進(jìn)行后續(xù)的審價(jià)、采購流程，供貨廠家根據(jù)船舶企業(yè)提供的相關(guān)切割清單和安裝圖，以供貨廠家制造的多芯管產(chǎn)品規(guī)格和長度進(jìn)行對應(yīng)的套料，并標(biāo)注每卷多芯管相應(yīng)號碼并提供套料清單，供船舶企業(yè)現(xiàn)場施工部門結(jié)合多芯管布置圖進(jìn)行施工[2]。如船舶企業(yè)設(shè)計(jì)套料審核不合理，則需進(jìn)一步完善模型狀態(tài)。通過對原流程進(jìn)一步優(yōu)化、細(xì)化，提高了設(shè)計(jì)模型的準(zhǔn)確性，對供貨廠家提供的多芯管與應(yīng)用艙室進(jìn)行了精準(zhǔn)匹配，使多芯管套料流程更趨于合理，模型、套料數(shù)據(jù)可控。

2.1 建模方式改進(jìn)

改進(jìn)后的多芯管套料工藝采推薦使用類似CADWIN的軟件進(jìn)行多芯管建模，可以進(jìn)一步提高多芯管建模方式效率。

首先，根據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)中的管材規(guī)格清單要求配置建模軟件中管材數(shù)據(jù)庫，根據(jù)多芯管選用要求、管路施工工藝及管路經(jīng)過安裝區(qū)域情況進(jìn)行建模。通過在建模軟件中設(shè)定node點(diǎn)的方式，對多芯管進(jìn)行布置建模。然后通過該軟件自動逐段讀取node點(diǎn)和多芯管導(dǎo)架路徑，從而獲得相應(yīng)的多芯管尺寸規(guī)格以及長度用量數(shù)據(jù)，并生成多芯管切割清單和多芯管安裝布置圖。

在多芯管切割清單中，對多芯管的安裝區(qū)域、管段編號進(jìn)行界定，客觀反映管段的材料長度和應(yīng)用起始位置與終止位置，指導(dǎo)后期的套料和現(xiàn)場安裝施工，保證多芯管分配和安裝施工的管材信息可追溯性。

切割清單中包含多芯管型號、出卷區(qū)域、多芯管編碼、切割長度、起始和終止位置等信息。從而為后續(xù)套料和現(xiàn)場敷設(shè)工作提供足夠技術(shù)信息支持[3]，見表1。

表1 全船多芯管切割清單樣表

某區(qū)域的多芯管安裝布置樣圖見圖3、4，用于指導(dǎo)現(xiàn)場敷設(shè)多芯管安裝施工。

圖3 貨倉多芯管布置樣圖

2.2 采購和套料流程優(yōu)化

針對原常規(guī)工藝中的采購環(huán)節(jié)預(yù)估量精確度不可控和套料利用率低等問題，新的多芯管套料工藝推薦從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。

1)在保證多芯管采購納期的前提下，對多芯管技術(shù)協(xié)議簽訂時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，由以往生產(chǎn)設(shè)計(jì)建模前簽訂，推遲至生產(chǎn)設(shè)計(jì)建模完整后，以通過建模獲得的多芯管切割清單為依據(jù)簽訂技術(shù)協(xié)議，從而提高多芯管采購規(guī)格和數(shù)量的精確度。

2)根據(jù)船舶企業(yè)現(xiàn)場施工部門的任務(wù)分工要求和人力安排位基礎(chǔ)，擬定多芯管的套料原則[4-5]。

①以在建的210KBC散貨船為例，全船劃分為6個(gè)區(qū)域分筒套料，分別為：左舷艏部區(qū)域，右舷艏部區(qū)域，左舷艉部區(qū)域，右舷艉部區(qū)域，主甲板區(qū)域和機(jī)艙區(qū)域。

圖4 艏部多芯管布置樣圖

②確定每根多芯管切割時(shí)的余量，即多芯管長度L≤50 m時(shí)，單根多芯管的余量為5 m，當(dāng)長度L>50 m時(shí)，余量為8 m。

③同一施工區(qū)域多芯管分筒沒有限制。不同區(qū)域之間，每卷多芯管卷筒可跨區(qū)域混套，以保證利用率，減少余料浪費(fèi)。同時(shí)確定了多芯管混套的原則。

a.盡可能減少混套可能，用足原料；

b.每卷混套長度范圍30 m≤L≤150 m；

c.每卷混套數(shù)量不超過2根。

3)在技術(shù)協(xié)議簽訂環(huán)節(jié)中，多芯管各項(xiàng)指標(biāo)、要求和技術(shù)狀態(tài)確定后，將通過建模獲得的多芯管切割清單(見表1)、套料原則和多芯管編碼原則(見圖5)提供給廠家，由廠家依據(jù)每卷的實(shí)際備料長度和清單進(jìn)行套料，生成廠家套料清單，再反饋給船廠設(shè)計(jì)部門，經(jīng)過設(shè)計(jì)人員審核后，廠家套料清單隨多芯管一同供貨。而船廠也將按照多芯管清單的總長度向供應(yīng)商進(jìn)行采購，通過減少采購多芯管余量達(dá)到降低采購成本的目的。

圖5 多芯管編碼規(guī)則

3 優(yōu)化效果預(yù)估

3.1 管理效益

1)提供每根多芯管的源頭追溯功能，使之有據(jù)可查。

2)便于現(xiàn)場對物料的精確控制，亦便于多芯管的精確增補(bǔ)。

3)提高設(shè)計(jì)效率，將設(shè)計(jì)人員從繁重的重復(fù)性機(jī)械勞動中解放出來。

3.2 案例

以某船廠新接210K散貨船為例，預(yù)估經(jīng)濟(jì)效益。

1)設(shè)計(jì)建模工時(shí)效益。預(yù)計(jì)能減少約100個(gè)設(shè)計(jì)工時(shí)。

2)采購成本效益。單船多芯管采購長度節(jié)約10%，后期降低現(xiàn)場增補(bǔ)量約10%。

210KBC共有3個(gè)系列船分別為ANANGEL系列、FMC系列和韓國H系列。

①ANANGEL系列。單船原采購總量約19 000 m(其中有縫多芯管6 000 m，無縫多芯管13 000 m)，依據(jù)前船經(jīng)驗(yàn)預(yù)估后期現(xiàn)場增補(bǔ)量1 900 m(其中有縫多芯管600 m，無縫多芯管1 300 m)

單船節(jié)省多芯管采購成本預(yù)估如下。

(13 000×86元+6 000×10元)×10%+(1 300×86元+600×10元)=23.56萬元。

②FMC系列和韓國H系列。單船原采購總量約19 000 m，依據(jù)前船經(jīng)驗(yàn)預(yù)估后期現(xiàn)場增補(bǔ)量1 900 m(均為有縫多芯管)，單船節(jié)省多芯管采購成本預(yù)估如下。

(13 000×25元+6 000×10元)×10%+(1 300×25元+600×10元)=7.7萬元

共計(jì)約174.59萬元。

不僅能夠?qū)Χ嘈竟芪锪烤_訂貨，且能夠減少現(xiàn)場施工中對多芯管的余料損耗。

4 結(jié)論

改進(jìn)后的多芯管套料工藝，在多芯管的建模流程、采購流程和套料流程等方面和環(huán)節(jié)上的進(jìn)行優(yōu)化與管控，解決常規(guī)多芯管精確度不可控，利用率低，工作效率低等不足點(diǎn)。但目前建模軟件還不能實(shí)現(xiàn)通過對管路走向的約束條件輸入，由軟件提供最優(yōu)的走向布置，在軟件建模和套料兩個(gè)環(huán)節(jié)中對設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)依賴度仍較高。所以，需要進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)建模軟件，實(shí)現(xiàn)通過對管路走向的約束條件輸入，由軟件系統(tǒng)自動提供最優(yōu)的走向。