風(fēng)帆船船體放樣管理

何廣勇 何 瑋

（廣船國(guó)際技術(shù)中心）

關(guān)鍵字：船體放樣；管理；利用率

0 前言

船體放樣是將理論模型轉(zhuǎn)化為實(shí)體的第一道工序，包括資材預(yù)估訂貨、分段的套料、圖紙資料和指令的下發(fā)以及現(xiàn)場(chǎng)反饋修改等。不同型船其放樣過程中管理的側(cè)重點(diǎn)有所不同。風(fēng)帆船噸位小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，決定了其放樣工作的特殊性，即資材的利用率會(huì)非常低。所以，在風(fēng)帆船放樣過程中，必須通過有效的管理手段，合理地控制資材的使用，避免返工及材料浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)約成本，提高資材利用率的目的。

1 資材預(yù)估階段的管理

資材預(yù)估階段的管理工作主要是通過合理的預(yù)估方法及優(yōu)化措施，控制訂貨規(guī)格，達(dá)到減少訂貨成本和現(xiàn)場(chǎng)管理費(fèi)用的目的。由于風(fēng)帆船建造周期緊張，且來(lái)圖較為完整，資材預(yù)估前并沒有進(jìn)行建模和預(yù)套料，直接根據(jù)來(lái)圖進(jìn)行預(yù)估。預(yù)估過程分為兩個(gè)部分，一是板材的預(yù)估，二是型材的預(yù)估。

1.1 板材的預(yù)估

考慮到風(fēng)帆船建造周期及訂貨周期，甲板、外板和壁板的板縫完全按照來(lái)圖劃分。

按分段統(tǒng)計(jì)甲板、外板和壁板的板材用量，并進(jìn)行初步合并，見圖1所示。

由于來(lái)圖有較為詳細(xì)的零件表，可以統(tǒng)計(jì)出整條船板材的重量，減去甲板、外板和壁板的重量，便是其余零件的重量，按照設(shè)計(jì)方針書中80%的利用率，計(jì)算出其余零件的重量，按照標(biāo)板(如2000mmX10000mm)確定其余零件的板材訂貨數(shù)量。

1.2 型材預(yù)估

型材按分段統(tǒng)計(jì)用量，統(tǒng)計(jì)完成后將相同規(guī)格的型材匯總合并。由于風(fēng)帆船型材種類繁多，且部分型材的用量特別少，預(yù)估時(shí)此類型材不訂貨，由放樣人員提供加工資料，現(xiàn)場(chǎng)自行加工，如圓管Φ 273X20，長(zhǎng)度2610mm，現(xiàn)場(chǎng)直接用20mm的板加工。

1.3 資材優(yōu)化

將所有分段的統(tǒng)計(jì)結(jié)果匯總，并進(jìn)行優(yōu)化，將那些件數(shù)少、規(guī)格相近的板材進(jìn)行合并，如圖2所示。由于風(fēng)帆船噸位較小，型材的長(zhǎng)度普遍較短，所以優(yōu)化時(shí)型材的長(zhǎng)度選取常用的10m或12m，且每種規(guī)格的型材只選取一種長(zhǎng)度。優(yōu)化后板材訂貨規(guī)格85種，型材訂貨規(guī)格75種。

2 分段放樣過程的管理

分段放樣管理是放樣管理的核心工作，關(guān)系到資材利用率能否達(dá)到目標(biāo)，以及降本增效理念能否實(shí)現(xiàn)。風(fēng)帆船分段放樣管理工作側(cè)重于套料管理、余料的系統(tǒng)管理和扁鐵的數(shù)控套料管理，從這三個(gè)方面控制資材利用率。

2.1 套料管理

套料的合理與否直接關(guān)系到資材利用率的高低，合理、有序地排版零件，使每塊板都得到充分利用，則整體的利用率才能得到提高。這就要求放樣人員在放樣過程中，要多動(dòng)腦、多動(dòng)手，當(dāng)套料板的利用率較低時(shí)，要果斷改變套料方式，重新套料。

風(fēng)帆船采用多個(gè)分段為一個(gè)批次混套的方法。在劃分批次時(shí)，一般一個(gè)批次的分段盡可能為同一區(qū)域，如均為雙層底，因?yàn)橥粎^(qū)域的分段結(jié)構(gòu)相似、板厚相似，利于套料。由于風(fēng)帆船較為特殊，僅22個(gè)分段，無(wú)法做到一個(gè)區(qū)域劃分一個(gè)批次，所以風(fēng)帆船的批次按照時(shí)間劃分，如圖3所示，以2016-05-15為分隔，將6個(gè)分段劃分為第二批次。

同一個(gè)批次由一名放樣人員進(jìn)行結(jié)構(gòu)套料。由于每個(gè)批次零件較多，放樣人員可以更好的排版套料，使每塊套料板的利用率達(dá)到最優(yōu)，減少余料的產(chǎn)生，如圖4所示。

型材同樣按照上述批次套料，采用數(shù)據(jù)室開發(fā)的工具，如圖5所示。放樣人員需要做合理的安排，使每根型材的利用率達(dá)到最優(yōu)，或其剩下的余料最方便后續(xù)分段使用。

圖1 分段板材預(yù)估用量

圖2 板材規(guī)格優(yōu)化

圖3 風(fēng)帆船第二批次計(jì)劃

圖4 風(fēng)帆船混套

圖5 型材套料

2.2 余料的系統(tǒng)管理

分段放樣過程中難免產(chǎn)生邊角余料，這些余料如果得不到合理利用，就會(huì)造成資材浪費(fèi)，導(dǎo)致成本增加，所以在放樣過程中要合理的套料，盡量不產(chǎn)生或少產(chǎn)生余料，并加強(qiáng)余料的管理。風(fēng)帆船采用SPDM系統(tǒng)管理板材余料，使余料的使用情況清晰明了，并且查閱方便，如圖6所示。

放樣人員在完成一個(gè)批次的分段套料后及時(shí)整理余料，在套料板上詳細(xì)標(biāo)明余料信息，包括余料名稱、大小、材質(zhì)及留用。

余料的形狀應(yīng)方正，這也是受到SPDM系統(tǒng)和TRIBON系統(tǒng)的限制，兩種系統(tǒng)中只能錄入和使用矩形的板。由于風(fēng)帆船零件普遍較小，所以必要時(shí)可以將不規(guī)則余料劃分多塊小余料，如圖7所示。

圖6 SPDM系統(tǒng)余料信息庫(kù)

圖7 多塊邊角余料的劃分

圖8 第三批型材余料統(tǒng)計(jì)

圖9 按照投影面積提供的扁鐵定額

放樣人員完成余料整理后及時(shí)登陸系統(tǒng)錄入余料信息，其他放樣人員便可以在系統(tǒng)中查看到這塊余料。在使用某一塊余料時(shí)也要及時(shí)在SPDM系統(tǒng)做好登記，防止他人同時(shí)使用該余料。

型材沒有專業(yè)的余料管理系統(tǒng)，所以型材的余料需放樣人員自己做好記錄，自行留底，如圖8所示，下一個(gè)批次優(yōu)先使用余料。每個(gè)批次的型材余料統(tǒng)計(jì)表需隨型材套料表一起，發(fā)給現(xiàn)場(chǎng)下料人員，現(xiàn)場(chǎng)下料人員據(jù)此管理型材余料。

2.3 扁鐵的數(shù)控套料管理

以往船舶的扁鐵下料方式：設(shè)計(jì)室按照扁鐵的投影面積提供鋼板定額，如圖9所示，現(xiàn)場(chǎng)工作人員參照扁鐵下料草圖對(duì)零件排版，然后采用高精門切割機(jī)下料。缺點(diǎn)：一是部分定額鋼板雖然面積達(dá)到切割機(jī)要求，但是長(zhǎng)度未達(dá)到扁鐵的下料長(zhǎng)度，需要現(xiàn)場(chǎng)駁接；二是現(xiàn)場(chǎng)工作人員排版時(shí)受到軟件工具的限制，對(duì)鋼板的利用率較低，甚至造成鋼板定額不足；三是現(xiàn)場(chǎng)工作人員需要花費(fèi)大量時(shí)間排版零件以及現(xiàn)場(chǎng)駁接零件，工作效率極為低下，浪費(fèi)大量時(shí)間。

風(fēng)帆船為了克服以上缺點(diǎn)，扁鐵采用數(shù)控套料的形式。扁鐵數(shù)控套料的優(yōu)點(diǎn)：一是現(xiàn)場(chǎng)工作人員直接按照扁鐵數(shù)控資料下料，節(jié)約大量時(shí)間，提高板材利用率；二是能夠充分利用余料，特別結(jié)構(gòu)套料時(shí)無(wú)法使用的寬度較窄、面積較小的余料，如細(xì)長(zhǎng)的板條等，正好可以用來(lái)扁鐵套料，如圖10所示。在前期預(yù)估階段，優(yōu)化減少多種鋼板規(guī)格也是考慮到余料可以用來(lái)扁鐵套料。

扁鐵下料過程中也存在特殊情況，如風(fēng)帆船的扁鐵普遍比較窄，部分扁鐵的寬度僅40mm，為了保證扁鐵的數(shù)控下料精度和下料后不產(chǎn)生有害變形，套料時(shí)采用搭橋技術(shù)，如圖11所示，將扁鐵與扁鐵之間通過搭橋連接起來(lái)。數(shù)控切割時(shí)，由于扁鐵與扁鐵之間存在剛性連接，不會(huì)產(chǎn)生變形。寬度低于80mm以下的扁鐵需要搭橋，而寬度大于80mm以上的扁鐵則不會(huì)出現(xiàn)變形的情況。

圖10 扁鐵數(shù)控套料

圖11 扁鐵的搭橋技術(shù)

圖12 鏈艙底板零件圓孔切割起弧示意圖

圖13 修改后起弧點(diǎn)形式

圖14 型材訂貨規(guī)格

3 圖紙資料和指令的管理

圖紙資料和指令是現(xiàn)場(chǎng)下料的依據(jù)，所以必須要保證圖紙資料和指令的準(zhǔn)確性，避免下料錯(cuò)誤，造成材料浪費(fèi)。

（1）圖紙資料下發(fā)前放樣人員認(rèn)真檢查圖紙上的信息，特別是坡口信息，止漏焊段需要清晰地標(biāo)識(shí)坡口長(zhǎng)度的；

（2）打印加工樣、樣條前檢查其比例是否為1：1?，F(xiàn)場(chǎng)根據(jù)打印的加工樣制作木卡樣或樣條，如果打印的加工樣尺寸不是實(shí)際尺寸，會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)施工錯(cuò)誤；

（3）指令拷貝時(shí)檢查指令是否為最新的版本，有時(shí)放樣完成后設(shè)計(jì)人員會(huì)修改圖紙，零件的尺寸及重量發(fā)生變化，需要修改原套料圖，套料圖修改后及時(shí)刷新指令。

4 現(xiàn)場(chǎng)反饋修改

現(xiàn)場(chǎng)下料過程中發(fā)現(xiàn)部分分段的放樣存在不合理的地方，通過與現(xiàn)場(chǎng)的溝通，針對(duì)不合理的地方做處了修改，避免了返工及資材的浪費(fèi)。

（1）風(fēng)帆船錨鏈艙底板等零件在數(shù)控切割前，施工部門檢查切割指令時(shí)，發(fā)現(xiàn)多處起弧點(diǎn)落在零件上，切割后會(huì)導(dǎo)致零件作廢。通過檢查找出原因，即系統(tǒng)默認(rèn)的起弧半徑為為R15，而零件開孔尺寸為R12.5，起弧半徑大于開孔半徑，導(dǎo)致起弧點(diǎn)落在零件上，如圖12所示。解決方法：修改起弧點(diǎn)長(zhǎng)度，將起弧長(zhǎng)度由5mm改為3mm；修改起弧點(diǎn)形式，將圓弧形式改為直線加圓弧。修改后，起弧點(diǎn)形式改變，如圖13所示，滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求，不會(huì)割傷母材。

（2）風(fēng)帆船扁鐵套料時(shí)割路間距采用10mm，現(xiàn)場(chǎng)反饋起弧點(diǎn)會(huì)割傷零件。通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，采取如下解決方法：設(shè)計(jì)調(diào)整扁鐵套料的割路間距，由10mm加大到15mm；現(xiàn)場(chǎng)利用“一筆畫”軟件修改起弧點(diǎn)位置。

5 鋼材實(shí)際使用和分析

風(fēng)帆船放樣工作結(jié)束后，經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，該船的資材利用率為80.24%，達(dá)到設(shè)計(jì)方針書中規(guī)定的80%的目標(biāo)。雖然利用率達(dá)到目標(biāo)，但是與公司在建其他產(chǎn)品船相比仍偏低，通過對(duì)比分析，找出以下幾點(diǎn)原因。

（1）資材規(guī)格、材質(zhì)眾多，特別是型材，如圖14所示，所剩余料無(wú)法使用。本船7mm的板大部分用作甲板，9mm的板大部分用作外板，結(jié)構(gòu)幾乎沒有用到7mm和9mm的板，而甲板和外板的板幅均較大，全部使用整板，其所剩的余料基本上無(wú)法再次利用。

（2）部分板材及型材由于用量較少，僅訂貨一件或兩件，而放樣過程中又有多個(gè)分段使用該種規(guī)格的板或型材，特別是跨批次的分段，每次使用后需要登記余料，在登記余料過程中，將余料劃分為矩形，由于零件形狀的不規(guī)則，不可避免的造成資材浪費(fèi)。

6 后續(xù)船改進(jìn)

預(yù)估階段在合并板材規(guī)格的時(shí)候，我們的做法比較保守，主要是考慮到利用率和材料浪費(fèi)等原因。規(guī)格合并后，實(shí)際套料過程中難免會(huì)產(chǎn)生較多余料，不過在扁鐵套料過程中發(fā)現(xiàn)，余料基本上都能用在扁鐵套料上，所以后續(xù)船在資材規(guī)格優(yōu)化方面仍有較大空間。

風(fēng)帆船的扁鐵板厚主要集中在8mm、10mm、12mm，訂貨時(shí)可以增加標(biāo)板數(shù)量。而7mm、9mm的板材，結(jié)構(gòu)用量很少，絕大部分用在甲板或外板，訂貨的時(shí)候可以按照較高的板材利用率預(yù)估定額。

7 結(jié)束語(yǔ)

資材利用率不是節(jié)省一塊板或一根型材就可以提高的，它是一個(gè)累積的過程，通過一塊板、一根型材、甚至一小塊余料的節(jié)省，一點(diǎn)一點(diǎn)提高的。放樣人員應(yīng)首先保證其放樣資料的準(zhǔn)確性，在此基礎(chǔ)上，也要保證資材的利用率，這關(guān)系到造船的直接成本，只有成本降低，才能獲得豐厚的利潤(rùn)。如今降本增效理念已深入人心，每個(gè)放樣人員也秉承這種理念來(lái)工作，相信工作會(huì)越做越好。