风帆船船体放样管理

何广勇 何 玮

（广船国际技术中心）

关键字：船体放样；管理；利用率

0 前言

船体放样是将理论模型转化为实体的第一道工序，包括资材预估订货、分段的套料、图纸资料和指令的下发以及现场反馈修改等。不同型船其放样过程中管理的侧重点有所不同。风帆船吨位小、结构复杂，决定了其放样工作的特殊性，即资材的利用率会非常低。所以，在风帆船放样过程中，必须通过有效的管理手段，合理地控制资材的使用，避免返工及材料浪费，达到节约成本，提高资材利用率的目的。

1 资材预估阶段的管理

资材预估阶段的管理工作主要是通过合理的预估方法及优化措施，控制订货规格，达到减少订货成本和现场管理费用的目的。由于风帆船建造周期紧张，且来图较为完整，资材预估前并没有进行建模和预套料，直接根据来图进行预估。预估过程分为两个部分，一是板材的预估，二是型材的预估。

1.1 板材的预估

考虑到风帆船建造周期及订货周期，甲板、外板和壁板的板缝完全按照来图划分。

按分段统计甲板、外板和壁板的板材用量，并进行初步合并，见图1所示。

由于来图有较为详细的零件表，可以统计出整条船板材的重量，减去甲板、外板和壁板的重量，便是其余零件的重量，按照设计方针书中80%的利用率，计算出其余零件的重量，按照标板(如2000mmX10000mm)确定其余零件的板材订货数量。

1.2 型材预估

型材按分段统计用量，统计完成后将相同规格的型材汇总合并。由于风帆船型材种类繁多，且部分型材的用量特别少，预估时此类型材不订货，由放样人员提供加工资料，现场自行加工，如圆管Φ 273X20，长度2610mm，现场直接用20mm的板加工。

1.3 资材优化

将所有分段的统计结果汇总，并进行优化，将那些件数少、规格相近的板材进行合并，如图2所示。由于风帆船吨位较小，型材的长度普遍较短，所以优化时型材的长度选取常用的10m或12m，且每种规格的型材只选取一种长度。优化后板材订货规格85种，型材订货规格75种。

2 分段放样过程的管理

分段放样管理是放样管理的核心工作，关系到资材利用率能否达到目标，以及降本增效理念能否实现。风帆船分段放样管理工作侧重于套料管理、余料的系统管理和扁铁的数控套料管理，从这三个方面控制资材利用率。

2.1 套料管理

套料的合理与否直接关系到资材利用率的高低，合理、有序地排版零件，使每块板都得到充分利用，则整体的利用率才能得到提高。这就要求放样人员在放样过程中，要多动脑、多动手，当套料板的利用率较低时，要果断改变套料方式，重新套料。

风帆船采用多个分段为一个批次混套的方法。在划分批次时，一般一个批次的分段尽可能为同一区域，如均为双层底，因为同一区域的分段结构相似、板厚相似，利于套料。由于风帆船较为特殊，仅22个分段，无法做到一个区域划分一个批次，所以风帆船的批次按照时间划分，如图3所示，以2016-05-15为分隔，将6个分段划分为第二批次。

同一个批次由一名放样人员进行结构套料。由于每个批次零件较多，放样人员可以更好的排版套料，使每块套料板的利用率达到最优，减少余料的产生，如图4所示。

型材同样按照上述批次套料，采用数据室开发的工具，如图5所示。放样人员需要做合理的安排，使每根型材的利用率达到最优，或其剩下的余料最方便后续分段使用。

图1 分段板材预估用量

图2 板材规格优化

图3 风帆船第二批次计划

图4 风帆船混套

图5 型材套料

2.2 余料的系统管理

分段放样过程中难免产生边角余料，这些余料如果得不到合理利用，就会造成资材浪费，导致成本增加，所以在放样过程中要合理的套料，尽量不产生或少产生余料，并加强余料的管理。风帆船采用SPDM系统管理板材余料，使余料的使用情况清晰明了，并且查阅方便，如图6所示。

放样人员在完成一个批次的分段套料后及时整理余料，在套料板上详细标明余料信息，包括余料名称、大小、材质及留用。

余料的形状应方正，这也是受到SPDM系统和TRIBON系统的限制，两种系统中只能录入和使用矩形的板。由于风帆船零件普遍较小，所以必要时可以将不规则余料划分多块小余料，如图7所示。

图6 SPDM系统余料信息库

图7 多块边角余料的划分

图8 第三批型材余料统计

图9 按照投影面积提供的扁铁定额

放样人员完成余料整理后及时登陆系统录入余料信息，其他放样人员便可以在系统中查看到这块余料。在使用某一块余料时也要及时在SPDM系统做好登记，防止他人同时使用该余料。

型材没有专业的余料管理系统，所以型材的余料需放样人员自己做好记录，自行留底，如图8所示，下一个批次优先使用余料。每个批次的型材余料统计表需随型材套料表一起，发给现场下料人员，现场下料人员据此管理型材余料。

2.3 扁铁的数控套料管理

以往船舶的扁铁下料方式：设计室按照扁铁的投影面积提供钢板定额，如图9所示，现场工作人员参照扁铁下料草图对零件排版，然后采用高精门切割机下料。缺点：一是部分定额钢板虽然面积达到切割机要求，但是长度未达到扁铁的下料长度，需要现场驳接；二是现场工作人员排版时受到软件工具的限制，对钢板的利用率较低，甚至造成钢板定额不足；三是现场工作人员需要花费大量时间排版零件以及现场驳接零件，工作效率极为低下，浪费大量时间。

风帆船为了克服以上缺点，扁铁采用数控套料的形式。扁铁数控套料的优点：一是现场工作人员直接按照扁铁数控资料下料，节约大量时间，提高板材利用率；二是能够充分利用余料，特别结构套料时无法使用的宽度较窄、面积较小的余料，如细长的板条等，正好可以用来扁铁套料，如图10所示。在前期预估阶段，优化减少多种钢板规格也是考虑到余料可以用来扁铁套料。

扁铁下料过程中也存在特殊情况，如风帆船的扁铁普遍比较窄，部分扁铁的宽度仅40mm，为了保证扁铁的数控下料精度和下料后不产生有害变形，套料时采用搭桥技术，如图11所示，将扁铁与扁铁之间通过搭桥连接起来。数控切割时，由于扁铁与扁铁之间存在刚性连接，不会产生变形。宽度低于80mm以下的扁铁需要搭桥，而宽度大于80mm以上的扁铁则不会出现变形的情况。

图10 扁铁数控套料

图11 扁铁的搭桥技术

图12 链舱底板零件圆孔切割起弧示意图

图13 修改后起弧点形式

图14 型材订货规格

3 图纸资料和指令的管理

图纸资料和指令是现场下料的依据，所以必须要保证图纸资料和指令的准确性，避免下料错误，造成材料浪费。

（1）图纸资料下发前放样人员认真检查图纸上的信息，特别是坡口信息，止漏焊段需要清晰地标识坡口长度的；

（2）打印加工样、样条前检查其比例是否为1：1。现场根据打印的加工样制作木卡样或样条，如果打印的加工样尺寸不是实际尺寸，会导致现场施工错误；

（3）指令拷贝时检查指令是否为最新的版本，有时放样完成后设计人员会修改图纸，零件的尺寸及重量发生变化，需要修改原套料图，套料图修改后及时刷新指令。

4 现场反馈修改

现场下料过程中发现部分分段的放样存在不合理的地方，通过与现场的沟通，针对不合理的地方做处了修改，避免了返工及资材的浪费。

（1）风帆船锚链舱底板等零件在数控切割前，施工部门检查切割指令时，发现多处起弧点落在零件上，切割后会导致零件作废。通过检查找出原因，即系统默认的起弧半径为为R15，而零件开孔尺寸为R12.5，起弧半径大于开孔半径，导致起弧点落在零件上，如图12所示。解决方法：修改起弧点长度，将起弧长度由5mm改为3mm；修改起弧点形式，将圆弧形式改为直线加圆弧。修改后，起弧点形式改变，如图13所示，满足现场施工要求，不会割伤母材。

（2）风帆船扁铁套料时割路间距采用10mm，现场反馈起弧点会割伤零件。通过现场调试，采取如下解决方法：设计调整扁铁套料的割路间距，由10mm加大到15mm；现场利用“一笔画”软件修改起弧点位置。

5 钢材实际使用和分析

风帆船放样工作结束后，经统计计算，该船的资材利用率为80.24%，达到设计方针书中规定的80%的目标。虽然利用率达到目标，但是与公司在建其他产品船相比仍偏低，通过对比分析，找出以下几点原因。

（1）资材规格、材质众多，特别是型材，如图14所示，所剩余料无法使用。本船7mm的板大部分用作甲板，9mm的板大部分用作外板，结构几乎没有用到7mm和9mm的板，而甲板和外板的板幅均较大，全部使用整板，其所剩的余料基本上无法再次利用。

（2）部分板材及型材由于用量较少，仅订货一件或两件，而放样过程中又有多个分段使用该种规格的板或型材，特别是跨批次的分段，每次使用后需要登记余料，在登记余料过程中，将余料划分为矩形，由于零件形状的不规则，不可避免的造成资材浪费。

6 后续船改进

预估阶段在合并板材规格的时候，我们的做法比较保守，主要是考虑到利用率和材料浪费等原因。规格合并后，实际套料过程中难免会产生较多余料，不过在扁铁套料过程中发现，余料基本上都能用在扁铁套料上，所以后续船在资材规格优化方面仍有较大空间。

风帆船的扁铁板厚主要集中在8mm、10mm、12mm，订货时可以增加标板数量。而7mm、9mm的板材，结构用量很少，绝大部分用在甲板或外板，订货的时候可以按照较高的板材利用率预估定额。

7 结束语

资材利用率不是节省一块板或一根型材就可以提高的，它是一个累积的过程，通过一块板、一根型材、甚至一小块余料的节省，一点一点提高的。放样人员应首先保证其放样资料的准确性，在此基础上，也要保证资材的利用率，这关系到造船的直接成本，只有成本降低，才能获得丰厚的利润。如今降本增效理念已深入人心，每个放样人员也秉承这种理念来工作，相信工作会越做越好。