鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工藝參數(shù)估算法的生產(chǎn)周期估算

鹿 寧，陳業(yè)鵬，劉開霞，婁煥英，師帥軍

（山東高速萊鋼綠建發(fā)展有限公司，山東 濟南250107）

1 前 言

當(dāng)前，我國的鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)呈現(xiàn)出“大行業(yè)、小企業(yè)”的特征，行業(yè)的高速發(fā)展催生了各種規(guī)模、數(shù)以萬計的鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)，使鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)競爭加劇。鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)企業(yè)要更好的發(fā)展，不僅要做好成本管理、人力資源管理，更需要提高客戶履約能力。鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)為滿足客戶履約，需要編制準(zhǔn)確的生產(chǎn)計劃，生產(chǎn)周期是編制生產(chǎn)計劃的重要依據(jù)。重點采用工藝參數(shù)估算法推算的鋼結(jié)構(gòu)制作周期，從而編制更準(zhǔn)確的生產(chǎn)計劃服務(wù)于顧客。

2 工藝參數(shù)估算法的特點

目前，多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)企業(yè)是按照工序人均當(dāng)量計算生產(chǎn)周期編制生產(chǎn)計劃。所謂工序人均當(dāng)量是指在工序中單個作業(yè)人員在規(guī)定的時間內(nèi)完成的工作量，生產(chǎn)周期是以每個工序的投入人數(shù)與工序人均當(dāng)量、時間相乘得出的工序生產(chǎn)周期，以此類推，分別計算后進行相加得出了總生產(chǎn)周期?？此坪侠淼纳a(chǎn)周期其實是經(jīng)驗值數(shù)據(jù)，過于粗略，缺少科學(xué)有效數(shù)據(jù)的支撐，最終會導(dǎo)致編制的生產(chǎn)計劃與實際加工進度偏差加大。

工藝參數(shù)估算法是針對產(chǎn)品本身的技術(shù)規(guī)格通過設(shè)備參數(shù)和技術(shù)工人操作單位效率統(tǒng)計優(yōu)化，建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。只要獲取了已知在產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格，通過調(diào)整設(shè)備參數(shù)和技術(shù)工人單位效率，便可得到所需產(chǎn)品的工藝參數(shù)。工藝參數(shù)估算法的優(yōu)勢：一是數(shù)據(jù)直觀，根據(jù)產(chǎn)品本身的技術(shù)規(guī)格和設(shè)備參數(shù)建立了關(guān)聯(lián)關(guān)系，只要輸入?yún)?shù)即可得到需要的時間；二是過程可分析改善，通過數(shù)據(jù)分析，可以顯現(xiàn)工序的瓶頸，直接針對問題解決問題。

3 各工序工藝參數(shù)估算數(shù)據(jù)庫的建立

以某市軌道交通R2線二標(biāo)段勁性十字鋼柱的生產(chǎn)為背景，展示鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中工藝參數(shù)估算數(shù)據(jù)庫建立。該項目共有勁性十字鋼柱129件，規(guī)格為1 000×1 000×400×400×40×40，單件重量18 t，總重2 322 t。

3.1 繪制勁性十字鋼柱的工藝流程圖

勁性十字鋼柱的生產(chǎn)共需要7 個工序，分別為：（1）零件切割下料工序，完成勁性十字鋼柱零部件火焰切割工作。（2）焊接H、T型鋼組立工序，完成焊接H、T 型鋼的組立成型。（3）焊接H、T 型鋼埋弧焊焊接工序，完成焊接H、T型鋼主焊縫的埋弧焊接和矯正。（4）十字型鋼組立工序，把完成的焊接H、T型鋼按照圖紙組立成為十字型鋼。（5）十字型鋼焊接工序，完成十字型鋼焊縫的焊接。（6）裝配工序，按照圖紙裝配柱底板、牛腿、筋板、吊耳板等零件，鋼柱成形。（7）手工焊接工序，主要工作是完成所有鋼柱與之零部件的焊接作業(yè)。

3.2 確定零件切割下料工藝參數(shù)數(shù)據(jù)

分析零件切割下料工序的工藝參數(shù)，主要由原料板的厚度、零件的數(shù)量、切割縫的長度、火焰割嘴的選用、切割氣體的壓力等因素影響。零件分類為翼腹板零件切割和附屬零件切割，宜使用兩臺數(shù)控火焰切割設(shè)備，數(shù)控火焰切割機A 完成翼板、腹板零件切割，數(shù)控火焰切割機B完成附屬零件切割。

3.2.1 數(shù)控火焰切割機A

根據(jù)翼板、腹板零件的厚度、長度、數(shù)量等信息選取合適的火焰切割割嘴，見表1。要切割的零件板厚為40 mm，零件寬度分別為400、440、920 mm，切割的長度為14 960 mm，宜選用表1 中的2#割嘴，切割速度為380 mm/min。由于原材料板幅原因應(yīng)分成兩次下料，求得火焰切割機A工作時間共需要1.317 h。切割氧氣壓力0.7～0.8 MPa，預(yù)熱氧氣壓力0.3～0.4 MPa。氧氣純度＞99.5%。。

表1 割嘴性能參數(shù)

3.2.2 數(shù)控火焰切割機B

數(shù)控火焰切割機B，選用3#割嘴。附屬零件共有兩種板厚為30 mm、40 mm，切割速度根據(jù)板厚分別設(shè)置。當(dāng)板厚30 mm 時，速度設(shè)置380 mm/min；當(dāng)板厚40 mm 時，速度設(shè)置400 mm/min，求得火焰切割機B工作時間共需要2.683 h。

3.3 確定H、T型鋼組立工藝參數(shù)數(shù)據(jù)

H、T型鋼組立工序分兩項主要工作，一是H、T型的腹板坡口切割，二是組立H、T型鋼。坡口切割的工藝參數(shù)的設(shè)置和工序1 零件切割下料工藝參數(shù)相同，求得時間為1.425 h。組立H、T 型鋼，根據(jù)組立機工作參數(shù)表，設(shè)置為600 mm/min，求得時間為1.662 h。兩項工作時間之和為3.087 h。

3.4 確定H、T型鋼埋弧焊焊接工藝參數(shù)數(shù)據(jù)

焊接H、T型鋼在埋弧焊焊接工序分3項工作：手工焊打底焊接；埋弧焊焊接；型鋼的矯正。H、T型鋼的手工焊打底焊接速度300 mm/min，H、T 型鋼的焊縫長度為14 960 mm，套入焊接速度和清根速度，打底焊接和清根需要7.32 h；埋弧焊焊接速度是380 mm/min，H、T型鋼各4條焊縫，根據(jù)板厚每條焊縫需要焊接2 次，H、T 型鋼的焊縫長度為14 960 mm，套入焊接速度H、T 型鋼的埋弧焊焊接共需要5.24 h（焊接H型鋼與焊接T型鋼使用兩臺設(shè)備同步進行）；H、T型鋼的矯正用時2.5 h。三項工作時間相加得出焊接H T 型鋼埋弧焊焊接總時間15.06 h。

3.5 建立十字型鋼組立工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫

在這個工序主要有T型腹板坡口切割、柱底坡口切割、十字型鋼裝配。T 型腹板坡口切割、柱底坡口切割采用半自動火焰切割機。T 型腹板坡口切割用時0.71 h，柱底坡口切割分成了翼板坡口切割和腹板坡口切割共用時0.17 h。十字型鋼組立用時1.25 h。十字型鋼組立工序累計用時2.134 h。

3.6 確定十字型鋼焊接工藝參數(shù)數(shù)據(jù)

十字型鋼焊接有兩項工作，一是十字型鋼焊縫的手工焊打底焊接，二是十字型鋼的埋弧焊焊接。手工焊打底焊接速度為300 mm/min，十字型鋼的焊縫長度為14 960 mm，套入焊接速度和清根速度，十字型鋼的打底焊接和清根共需要3.66 h；埋弧焊焊接速度為 380 m/min 和 400 mm/min，第 1、2 道焊縫焊接效率380 m/min，第3～6 道焊縫焊接效率400 m/min，十字型鋼共2條焊縫，焊縫長度為14 960 m，套入焊接速度十字型鋼的埋弧焊焊接共需要7.61 h。十字型鋼焊接工序累計用時為11.27 h。

3.7 確定裝配工藝參數(shù)數(shù)據(jù)

裝配工序是手工作業(yè)，只能對以往的類似工作進行經(jīng)驗總結(jié)分析。裝配工序共分為裝配柱底板、節(jié)點部位筋板、牛腿、吊耳和穿筋孔鉆孔。根據(jù)調(diào)查分析，裝配工序累計用時4.3 h。

3.8 確定手工焊接工藝參數(shù)數(shù)據(jù)

在手工焊接工序中，主要采用了半自動二氧化碳氣體保護焊焊接，由于被焊板厚不同和焊接的道數(shù)不同，所以焊接效率也不同，綜合計算手工焊接工序累計用時為8.77 h。

3.9 確定單件勁性十字鋼柱生產(chǎn)時間

對7 個工序的工藝時間收集整理，匯總一件勁性十字鋼柱生產(chǎn)時間，統(tǒng)計情況見表2。生產(chǎn)一件鋼柱共需要48.62 h，按照每日8 h 工作制，需要6.08 d。

表2 單件勁性十字鋼柱生產(chǎn)時間統(tǒng)計

HT 型鋼埋弧焊焊接工序占總時間的30.97%，十字型鋼焊接工序占總時間的23.18%，手工焊接工序占總時18.04%，3 個工序累計占比為72.19%，是關(guān)鍵工序，可以按照TOC理論方法改進提效。

4 批量生產(chǎn)周期測算

按照慣用的生產(chǎn)移動方式，即順序移動方式、平行移動方式和平行順序移動方式。已知本批次勁性十字鋼柱129件，按照一條生產(chǎn)線8 h/d工作制分別計算3種移動方式的時間。

通過計算得出：加工本批采用順序移動方式，加工周期為783.95 d，效率低。加工本批采用平行順序移動方式，加工周期為581.76 d，效率一般。加工本批采用平行移動方式，加工周期為246.98 d，效率高，前道工序的零部件應(yīng)立即轉(zhuǎn)后道工序生產(chǎn)。客戶要求本批勁性十字鋼柱90 d 加工完成，所以采用平行移動方式，同時增開3條生產(chǎn)線，則完成量將會提高至28.21 t/d，82 d能完成所有工作量。

5 結(jié) 語

勁性十字鋼柱的通過工藝參數(shù)估算7 個工序的加工時間，測得單件勁性十字鋼柱的加工時間，采取批量生產(chǎn)周期計算方法估算該項目所有勁性鋼柱加工完成所需時間。工藝參數(shù)估算法可廣泛的應(yīng)用在工業(yè)建筑門式鋼架、民用建筑鋼結(jié)構(gòu)框架以及公共建筑屋面網(wǎng)架、桁架鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)周期計算，同時也能夠圍繞周期要求投入合理的人員和設(shè)施，以保證企業(yè)的成本管理更科學(xué)。