轨道交通材料利用率提升的研究与应用

张旭 周嘉琦

摘 要：本文主要内容是对轨道交通的材料利用率提升研究及应用进行了归类总结，为后续其他车型项目材料利用率提升提供一定的依据，对降低整车生产成本具有一定的指导及参考意义。

关键词：轨道交通;材料利用率;优化

0 引言

对轨道交通项目来说，钣金件作为整车构成的重要部分，约占整车成本的20%～25%、占整车重量的40%～60%，所以提高钣金件的材料利用率，减少材料消耗，对降低整车成本、实现绿色制造意义重大，为生产单位管理的重中之重。

1 现状及存在的问题

材料管控和使用完全依赖于工艺技术人员、套料编程员和设备操作人员的技术水平和责任心。特别是面对多品种小批量的生产模式，原材料管控方面的主要问题是：（1）某些项目产生较多的边余料，难以消耗。（2）材料利用率提升陷入瓶颈，很难提升。根据轨道交通行业现状，当机车项目材料利用率达到65%以后，进一步提升的难度大幅增加。

2 材料利用率提升

材料利用率是指生产的产品的材料数量在材料总消耗量中所占的比重，说明材料被有效利用的程度。材料利用率越高，意味着用同样数量的材料可以生产更多的产品。

常规来讲，提高钣金件材料利用率可以分为以下几种情况：优化产品结构、引进专业套排料软件、废料边料再利用。株机公司还在下述方面进行了一系列的探索，并取得了较好的成效：

2.1 原材料定尺

某些项目批量生产时，总会产生大量的边料，并且难以消耗。造成此现象的原因为产品结构和原材料尺寸不匹配，即不就材，并且产品结构难以优化。

利用套排料软件进行预套料，得出一个最优原材料尺寸或者两个搭配的原材料尺寸，提前将采购需求提交给公司采购部门。统计发现原材料尺寸是影响套料布局合理性的最大因素。

2.2 原材料材质代用

汇总统计各钣金件，同一规格尺寸的原材料可能存在3～5种材质，存在其中几种材质的数量需求较少的现象。这样会造成套料布局不紧凑、产生较多边料，并且影响生产的效率。

联合设计者对材料进行统型，按照材质“高代低”的原则，尽量减少原材料种类。目前同一规格的碳钢或不锈钢基本上均统型为一种。

以某车型为例，原3 mm材质有Q235A、Q345B和Q345E，均统型为Q345E（采购价格相差无几），最终整个项目的材质种类由34种减至23种。

2.3 多项目混合套料

各项目原生产模式为“孤岛式”，相互之间生产无关联。每个项目的各种材料对应需求量有一定的差别，在某些材料特别是用量较大的材质上具有一定的“互补性”，即某项目套排料存在结构间隙，正好另一项目存在可放入的小尺寸产品。

加强生产项目管理，統筹安排多项目的混合套料生产（一般两个项目进行混合套料），前期产生的套料间隙和边料均很好的利用。

2.4 调整垫按需生产

调整垫根据设计BOM的数量进行批量生产，多数为不锈钢材质并且材料利用率低，在项目完结时往往出现调整垫剩余的现象。经调查发现，调整垫是最后根据实际装配情况进行合理选用和搭配，一般实际使用量较设计BOM数量要偏少，最后造成一定数量的积压和浪费。

跟用户单位沟通好，对接其生产需求计划、落实现场实际使用量，提前两天完成生产（仅切割下料工序），避免了生产过量。

3 结论

材料利用率的提升方法有很多，随着产品设计能力、软件开发能力、制造工艺的不断提升和发展，材料利用率的提升仍然有较大的空间，每个公司根据自身的工艺和管理水准选择最适合本公司的方法。

株机公司采用原材料定尺、材质代用、项目混套料和调整垫按需生产等方式，在原材料管控方面取得了较大成绩。

以某车型为例，整车材料利用率提升了3.3个百分点，节约板料重量约为775.5 kg/台车，按照板料市场参考价6.5 元/kg计算，原材料成本节约775.5 kg×6.5元/kg=5 040.75元。

参考文献：

[1]郭恒博.套料工艺的应用实例[J].工程机械，2000（6）：37.