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预套料和余料管理在成本控制中的作用

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：常佩佩

[导读] 摘要：以球鼻艏和脱硫塔系列船的船体结构生产设计为依据，首先对比传统估料方法和预套料方法，凸显预套料在节约成本中的作用；其次研究在生产设计及后续施工中制定余料管理办法及实施办法后对产品的钢材利用率产生的影响。

        上海华润大东船务工程有限公司上海 202155
        摘要：以球鼻艏和脱硫塔系列船的船体结构生产设计为依据，首先对比传统估料方法和预套料方法，凸显预套料在节约成本中的作用；其次研究在生产设计及后续施工中制定余料管理办法及实施办法后对产品的钢材利用率产生的影响。结果表明：随着预套料的准确性以及余料利用的严格管控，材料的利用率得到了有效提高，降低了造船成本。
        关键词：生产设计；预套料；余料；成本
        引言：
        船舶行业自2008年爆发金融危机以来一直处于低迷状态，2020年新型冠状病毒疫情更是席卷全球，对全球经济造成了很大的冲击。目前疫情仍在蔓延，这无疑对在世界贸易中起重要作用的船舶行业来说雪上加霜。
        为了船厂更好的生存下去，如何在船舶生产设计及生产过程中更好的控制成本将是船舶行业的工作重点。本文以球鼻艏改装，通过对比常规估料方法和预套料法来研究哪种方式利于提高板材请购的准确性；加强余料管理，在余料管理前、后对比多条脱硫塔改装船，凸显余料管理在材料利用率中的作用以及对控制成本的意义。
        1 估料方式的不同对成本的影响
        1.1 常规材料估算方法
        在生产设计初期，收到船东的详细设计图纸后，便迅速展开生产设计工作。第一步就是材料预估，以估料的数据为依据请购材料，所以对于预估的准确性有很高的要求。如果买多了就会浪费材料，特别是有些是特殊规格的材料，在其他船上很难被再利用。如果买少了可能要重新请购，延长生产周期。大家一般采用比较粗略的材料预估方法，估料水平和能力参差不齐，所以最后差距也比较大。下面以8000TEU集装箱球鼻艏的板材预估为例来介绍常规估料方法。
        根据详设图纸对大板进行初步板缝划分，板缝划分需考虑几点原则：充分利用钢板的规格；分段划分界限；分段中组的划分；板缝距纵骨或纵桁间距应75mm以上，最小为50，平行板缝之间应不小于200[1]；强框架板缝布置需考虑施工的方便性，以及材料利用率等。然后将主要零件罗列在表格内（如表1），计算出相同板材的面积总和，除以所购买的板规单张面积，得到板规的数量，根据经验增加相应余量即为请购数量。
        表1 传统估料计算表格

        1.2 预套料估料法
        为了使预估的材料更准确，预套料可谓是有效的办法。预套料就是根据详细设计图纸，将主要的零件轮廓画出来，所有相同板材的零件放在一起，把所有零件套进去即得到板规和相应数量。预套料和套料相似，又有不同。预套料是在画生产设计图纸之前大概套料，因为在生产设计过程中零件可能有些许的变化。而且为了节省时间，规则的小肘板和小筋板可以不放在预套料图中，其可通过计算面积的方式进行估料。预套料图如下（图1）：

        图1 预套料
        通过上述两种方法对球鼻艏11mm，12mm，14mm三个板规进行研究，得出如下结果（见表2）。
        表2板规数量

        通过两种方法对比，预套料法比传统计算方法更精确的计算出所需材料数量，可以更好的减少材料的浪费，也预防了因材料不足而引起的拖期，为降低成本奠定了基础。其也存在不足之处，可能在前期需要花更多的时间或人力来完成。但是时间是可以通过加班加点完成的，所以用预套料来进行材料的估算对降本增效具有更重要的意义。
        2 余料管理对材料利用率的影响
        余料管理就是对项目完成后所剩的材料按照余料管理办法由专门人员整理分类，用于后期的生产制造。
        2.1 余量管理办法
        前期的超低利用率，昂贵的成本令余料管理方法的实施迫在眉睫。下面介绍六个余料管理办法：
        （1）所有结构需要请购的板材及所有工艺图纸需要的工装件型材尽量使用仓库剩余物资。根据库存型材表查找可用材料或者使用可替代材料，并及时更新库存型材表供别人使用。
        （2）在套料时针对小料（肘板及加强筋）优先采用余料或库存余料进行套料。原则上不允许用整板套小零件。
        （3）用完的库存余料编号应及时做好登记。
        （4）小零件也可以用不大于1mx1m的板进行套料，并注明车间自行用库存余料进行下料，并将所用库存余料编号通知技术部门，技术部门及时对余料库数据进行修改。如没有相应材料，反馈技术部门，再作相关调整。
        （5）有规格较少的厚板零件，应及时与车间沟通，采用相应的库存余料进行套料。
        对船型相似的批量船应严格控制余料的产生。如生产周期允许对后续船必须进行二次套料并优化图纸，必要时可以修改相应的零件以适合所用的板规。
        2.2余料管理前脱硫产品材料利用率汇总及原因分析
        2.2.1余料管理前脱硫产品材料利用率汇总（图2）。

        图2 余料管理前脱硫产品材料利用率
        2.2.2 利用率低的原因分析。
        （1）因为生产设计周期紧，前期发图间隔时间短，需要的钢板数量繁多，其中有些钢板型号不能及时到货只能用大规格板材代用，从而造成每条船都有余料却不能有效汇总，互相利用。
        （2）每条脱硫塔项目改装材料、大小、规格、船级社各不相同，考虑到这种情况余料就没有办法互相利用。
        （3）某些分段生产设计预定板材板缝划分时的规格不太合理，造成放样套料后钢板利用率低。
        （4）脱硫产品时间紧，修改量大，往往资料刚完成下发，就因为结构图纸退审而有大修改，这样钢板套料就不能有效的提高利用率。
        2.3 实施余料管理方法后产品的利用率
        在接下来的放样工作中对图2项目中的余料进行了统计和集中使用，如下（表3）：
        表3 图2项目余料统计&使用情况

        将85.64吨的余料用在其他船上，提高的其他船的材料利用率，还有44.13吨的边角料用在吊环，胎膜板，胎架立柱等常用工装件。避免了材料了浪费。
        由于在接下来套料中使用了大量的非本船余料，大大提高了材料的利用率，在部分利用他船余料比较多的项目中，综合利用率达到了92.94%，如下表（表4）所示：
        表4 利用非本船余料的脱硫塔产品的材料利用率

        并对后期20条船进行了钢材利用率的统计研究，如下图（图3）。

        图3 实施余料管理后，20条船的钢材利用率
        2.4 当前面临的问题
        （1）余料数据库并不支持他船余料利用，由于数据比较复杂，全部靠人工输入容易出错。
        （2）对于同型船，现在采用的方式不重新多次套料，尽可能多条船用同一张板的方式避免余料的产生。这样做可以节省大量的套料时间，利用率也并不低，但还是有不少余料板不能利用。
        （3）为了提高钢板的综合利用，制造车间可以将部分余料修割整齐后送至船修车间使用。特别是一些10mm以下条状板，制造车间很难利用，但船修车间可以用来做加强筋或舾装件的修理。
        3 结论
        本文通过球鼻艏的两种材料估算方式，显示了预套料在降低成本中的优势。通过脱硫塔系列项目余料管理前后的钢材利用率对比，充分的说明了余料管理的价值。余料管理使用虽然繁琐，但是在船市低迷，修造船成本高昂的今天，其显得尤为重要。
        参考文献：
        [1] 中国船舶工业总公司，船舶设计实用手册（结构分册）