关于提高钢材有效利用率

张炜炜

摘要：现今世界经济低迷，很多企业都在生死存亡之际不停寻找突破契机。在增强竞争力方面，成本控制已经成为船舶，钢结构等制造型企业生存和发展的重要环节，成本控制效果的好坏从钢材利用率方面可以看出，并直接影响到企业的利润。本文通过分析对钢材套料的方法，来进行分析如何提高有效利用率。

关键词：成本控制；有效性；利用率；流程分析

1 利用率

利用率是钢结构行业的常用指标，但是本文主推的是有效利用率。这两者有何区别呢？利用率一般从图面上就可以看出，比如套料图上面可以直接显示数据，让人一目了然，根据这个数据可以直接用来核算材料的消耗，成本控制大都源止于此。有效利用率是在利用率的基础上进行的，代表着在这个利用率产生的零件的实际使用效果。

利用率可以用软件来直接实现，实现的基础是零件重量除以使用的板材重量，如图1所示：利用率680÷（1000-200）=85%这个数据可以直接在套料图上看到，需要的时候把每张钢板导出清单就可以推算出产品的利用率了。

什么是有效利用率，可以通过图2来进行解释。图中件1尺寸大概为50*50，在套料的时候需要注意，此程序没有使用过桥（一种零件连接的方式），下料的时候为单体，这个零件有4个是放在前面的间隙里面的，而此钢板在切割最后有一定的空间（剩余不割），此空间不足以生成待编码的可再次使用的余料。这4个零件从利用率上面没有任何问题，利用了可利用的空间，但实际操作时候4块零件必然会掉下切割胎架（现在胎架基本是150间距）。如果是等离子切割下面有水，无论冬天还是常温天气现场工人都不愿意去捞，会造成无效切割而再补料，浪费人力，物力。而假如把这4个零件套在最后的空板上，因为此处是概类型零件的集中区，可以让工人想办法比如留点，设置下拦板，或者用磁石统一吸，可以保证材料的收集，有效利用率达成。

2 提高利用率的方法

对于利用率我们可以用下列方法来进行提高：

（1）异形零件采用分段切割。开式舱口盖面板尤其是吊离式舱盖面板考虑到有限元计算分析一般都是异形较多，并且板厚基本都是30mm以上，如果按照客供图纸进行套料单个板厚利用率会在75%左右，并且很占总吨位利用率。这时可以对异形面板进行断开，增加坡口焊接来实现钢板利用率，但是这个需要提前和甲方沟通，增加UT位置。一般公司会采用这个方式，因为和钢材的价格相比，增加的人工和焊材就比例小很多了，利用率可以提高10%左右。

（2）采用共边切割。共边切割是相邻零件共用一條边的切割方式，零件在排版的时候采用共边可以节约每条板缝至少5mm间距，假如零件数量多的情况可以多套一排或者两排零件，可以提高利用率10%左右。但是这个有条件约束，需要稳定的切割工艺，割嘴的选用要对应割缝的补偿，带内孔的零件不可以使用共边切割，钢板波浪也不宜采用此方法。

（3）对于条状零件单独套料。条状零件因为具有特殊型，可以采用多枪嘴切割的方法，俗称拉条。这个可以称是共边切割的一种，因为减少了零间距离，节省材料，并且受热均匀，节省时间，为优选型套料方法。

（4）针对不同机器不同厚度零件做调查，根据机器的参数，使用多大的割嘴，下料厚度一般范围多少，零件间间距如何能更小而又保证尺寸。这个需要一个长期的积累来形成一个公司的下料规范。一旦形成，对利用率的稳定性有保障，并且可以对购买板材提供有效的数据。

（5）套料检查机制：套料因人而异，对于一些非特定板材有各式套料方法，管理者需要针对不同人员的套料能力进行检查，采用图面审核和数据排查方法进行指导和要求，从而提高利用率。

（6）使用专业的数据软件进行数据分析套料，一般条形同等宽度的零件活着型材可以使用专业的条材排版数据，例如使用钢构CAD里面自带的自动优化下料表，可以预先对材料情况进行预排版，然后使用套料软件进行该种零件的筛选来套料，这种零件的利用率一般无论厚度一般能达到95%，一个很高的利用率数据（型材一般使用该类方法较多）。

（7）板材的预估，板材的规格在利用率里面也是重要的一个环节，规格好的板材不仅能减轻套料人员负担，使之能一目了然的操作，更能够保证基础的利用率。板材购买的时候根据零件厚度和公司内切割机对应的割缝尺寸，可以定下基础的零件间距和板边距离，然后再根据零件的特征来定具体的板规，需要注意的是板规最好定在常规以内，太小或者太大会影响采购的成本，利用率的增高幅度低于采购成本的提升就得不偿失了。

3增强有效性的注意事项

在提高利用率的基础上，更要着重有效性。一般可以采用以下方法来注意：

（1）流程分析：公司采用流程来规范作业是必要的，比如一条11000TEU吊离式舱盖需要对各个舱进行工序划分。如果套料是混套则会造成配送组清料和配料困难，此舱盖会有50000零件左右。做过两条船实验，一个混套，利用率90%，一个采用定板按舱套料，也是利用率90%，但是混套的补料另外增加套料0.5%左右，并且仓储，下料，配送，制作班组都很累。所以对流程进行分析，并加以利用能提高很大的有效性。

（2）材料选用及套料方向进行区分，套料一般允许高材质代替低材质，而一些需要冷加工的则需要注意不能使用这个规则。高强材质塑形差，折弯大角度容易裂，一旦形成，基本报废，材料需要重新补足。套料也要注意，当纤维方向与折弯线方向平行时，材料的抗拉强度较差，当组织纤维方向与折弯线垂直时，材料具有较大抗拉强度，零件可以保护好，增强有效性。

（3）小零件采取一个位置统一套料，如上图2所示，尽量减少零件落下胎架的几率，从而减少补料，提升零件有效性。

（4）使用小板规套密集型零件，在产品制作工程中，存在零件相似，尺寸不同的情况很多，有时候无法避免将这些零件套在一起，有的软件可以调整显示比例，有的是固定模板不一定可以调整，这个

（5）采用合适的过桥套料工艺。过桥可以减少切割穿孔，减少更换割嘴的成本，分为两种方式，一种是连接式过桥，一种是断开式过桥。断开式过桥因为切割结束后零件是自由状态，需要考虑的因素较多，例如胎架间距，钢板的切割状态等，会造成零件尺寸不准，一般不使用。连接式过桥，可以避免零件落下胎架，需要注意的是一次过桥不宜过多零件，避免造成大批量零件变形无法使用，

（6）采用共边套料工艺的注意事项。共边的时候几个零件共用一边，需要注意切割顺序和切割方向的安排，如果排布不准确，零件报废的几率比较大，并且需要注意提醒现场使用合适的割嘴，避免因割嘴选用错误造成尺寸不准的情况。切割过程中需要仔细观察，控制切割速度，避免产生缺陷过多和受热变形

（7）零件套料会存在引入引出点的设置，也就是切割机的穿孔和熄弧位置。一般国产的切割机或者使用时间长点的切割机会造成此处有凹坑或者凸起的缺陷。这就要求技术员对零件自由边需要关注。零件安装时除了封板之外都存在自由边，自由边不参与焊接，因此此边不适用于进行引入引出点的设置，产生缺陷会影响美观并且产生修补打磨工作，一般设置在切割面，焊接对切割引起的缺陷可以接受。

（8）切割长条时切割留点的提醒，部分套料软件可以设置切割留点位置，但是还是以人工操作根据具体情况定为最佳方式，套料长条时在套料图上进行留点示意，可以避免因热变形产生的大范围旁弯，减少零件报废的风险，并且减少火工调整的工作量。

结语：

综上所述，钢材的利用率要保证，有效利用率更要注意，不仅涉及材料，更涉及其他关联的成本，制造型企业想要提高竞争力，这个是一个大的突破点。

（作者单位：南通海森特重工有限公司）