提高板材利用率的途径

李美玉

（湖南联诚轨道装备有限公司结构件事业部，湖南 株洲 412001）

目前地铁机加工行业竞争激烈、利润低，如何提高板材利用率是我们备料工艺员的重中之重。质量与成本是一个企业的生命，我们地铁行业控制成本就显得尤为重要，因为我们使用的原材料是铝板和铝型材。铝相对于碳钢和不锈钢来说，采购价格贵、加工成本也高，所以提高铝板和铝型材的利用率是我们备料工艺员的重要任务。但是，降成不是靠某一个人、某一个部门能够完成的，而是需要我们多部门、多环节、乃至公司全体员工共同完成的大课题。

我将从本事业部的实际情况出发，阐述提高板材利用率的各种途径。

1 遵循套料原则、采取多种优化方式。

我们套料员应该遵循基本的套料原则：

（1）以一张整板为例，套料时应该遵循一定的方向性，推荐先从左下角开始，然后逐渐向上或者向右摆放零件，如图1所示。

（2）先套轮廓大的产品，再套轮廓小的产品，如图2 所示。

（3）先套尺寸长的产品，再套尺寸短的产品。

（4）对于外轮廓方方正正的产品或者至少有一条边是直边的产品可以采取共边切割，既省料又节约工时；可以X 轴或Y轴单方向共边，也可以X 轴和Y 轴同时共边。

（5）对于外轮廓为异形的产品，通过旋转、镜像可以得到更加优化的排版。

图1 套料顺序范例

图2 套料排版范例

（6）对于外轮廓方方正正的产品或者至少有一条边是直边的产品，还可以采取借边的方式，就是借用板材的某一边，借用边不需要切割，不但可以节省板材，而且还可以节约加工费用和减少加工工时。

（7）每个项目套料完成后，应该对每张排版图进行分析，如果某种材质的某种板厚的排版图中有大量的余料，而其他项目的同材质同板厚的排版图中都是小产品，通过与相关部门沟通，在生产进度允许的情况下，可以把两个项目的产品混套在一起，同时切割，减少板材消耗。

2 多种套料方式结合

我们主要有自动套料与手动套料两种方式。一般情况下，我们套料时都会优先采用自动套料，自动套料速度快，能够在几分钟之内输出产品排版图，但是自动套料也有弊端，套完之后需要调整排版图。这种情况下，我们再采用手动套料，可以在自动套料排版图的基础上稍微调整，也可以删除自动套料排版图，只是借用自动套料中好的排版方式，然后全部手动套料。套料一般推荐使用两种套料方式相结合，经过反复排版，才能得到最省的排版图。

3 核算定额

3.1 核算采购定额

以项目为单位，以一列车（一台车）为基数、根据工艺流程核算板材与型材采购定额。

3.2 核算消耗定额

以项目为单位，根据固定的生产计划数核算板材消耗定额。

通过消耗定额与采购定额之间的比例关系，经过对比，可以检查采购定额是否合理，也可以监督消耗定额是否偏离采购定额，如有异常，及时纠正，减少原材料浪费。

4 通过工艺分析、工艺更改达到提高板材利用率的目的

（1）可以采用厚板代替薄板，比如说，如果16mm 的余料特别多，而同材质15mm 的产品通过与客户沟通可以用16mm 的余料，15mm 的板材可以不采购或者减少采购量，机加过程中把厚度16mm 铣成15mm 即可。

（2）如果产品的外轮廓为异形，单件产品耗费板材太多且利用率很低，经过工艺分析，征得客户同意，可以考虑把产品拆分之后再下料。

（3）如果产品的外轮廓为圆环或者“回”字形，占用板材面积大且利用率特别低，经过工艺分析、征得客户同意，可以考虑把产品平均分成几等份下料再焊接成形。

5 余料管理

每张板材一次性达到最佳利用状态的可能性不大，毕竟每次套料的利用率与每种产品的形状有关，余料的产生不可避免，那么余料管理合理与否对于板材利用率的影响至关重要。余料管理主要做好以下三方面：

（1）编程过程中，设定好余料的切割路径，从源头管控余料，避免余料流失。

（2）作好余料标识，余料产生后应该在余料表面标注板材出厂时的相关信息，避免后续出现因余料标识不清导致不能使用的状况。

（3）建立余料台账，主要包含材质、板厚、余料规格、余料数量、余料产生日期、余料状态等相关信息。

（4）安排专人管理余料，做好余料的出入库记录。

6 制定合理的板材采购规格

不同的项目，产品的形状不一样，需要的板材规格也不一样，这就需要在首次套料过程中，通过多次排版、多次优化、选择最优的板材规格。合理的板材规格从源头减少了余料的产生，降低了余料管理成本，从根本上提高了板材利用率。

7 选择合适的板材消耗规格

新产品试制时，库房里现有的板材规格不一定合适，需要我们在套料过程中多次排版，多次比较、选择利用率相对较高的板材规格，尽量减少余料的产生。

8 调整产品的切割方式

产品下料一般采用激光切割、步冲切割、水切割、等离子切割、锯切等切割方式。套料完成后应仔细分析不同切割方式的排版图，经常会出现某些切割方式的板材利用率特别低，而某些切割方式的排版图中绝大部分是小产品，这种情况下，我们应考虑在不增加成本的基础上是否可以更改部份小产品的切割方式，减少板材的总体消耗量。

9 设置合理的产品间距和边距

针对不同的切割方式应设置合理的产品与产品之间的间距，以及产品与板材边缘之间的距离。

套料间距的设置与机床、下料方式有关，如表1 所示。

表1 铝板套料产品间距规范 单位：mm

套料边距设置跟机床有关，如表2 所示。

表2 铝板套料边距设置规范 单位：mm

10 从设计的角度提高板材利用率

10.1 套料工艺员根据原材料具体消耗情况反馈给设计负责人

设计负责人最初在选择板材材质时更多地注重材料的力学性能，比如说，延伸率，塑性、强度等方面。但是产品试制之后，我们备料工艺员通过分析排版图，如果发现某种材质的余料特别多，而刚好同板厚其他材质有很多小尺寸的产品，这种情况可以考虑与客户沟通，在保证产品要求的情况下，某些产品的材质是否可以更改。如果设计负责人经过核算满足产品质量要求，就可以减少小尺寸产品的板材采购量。

10.2 设计负责人也可以主动了解各生产单位原材料消耗的具体情况

设计负责人主动了解生产现场的原材料消耗情况有一定的必要性：一方面设计负责人在设计新产品时，在满足产品要求的情况下，尽量考虑消耗现有的余料。另一方面设计负责人了解原材料的消耗情况有利于给新产品选材时优先选用常用原材料，避免采用使用频率低的原材料，因为使用频率低的原材料产生的余料很难消耗完，影响原材料利用率。

11 结论

本公司作为中国目前最大的轨道交通装备部件制造商和供应商之一，销售额逐年递增，原材料消耗量也会逐步增加，原材料成本占所有成本的比重相当大，如果我们想在以往的基础上提高我们公司的净利润，那提高板材利用率不仅仅是我们备料工艺员的任务，更是我们公司全体员工都必须重视的环节。