軌道交通材料利用率提升的研究與應用

張旭 周嘉琦

摘 要：本文主要內容是對軌道交通的材料利用率提升研究及應用進行了歸類總結，為后續其他車型項目材料利用率提升提供一定的依據，對降低整車生產成本具有一定的指導及參考意義。

關鍵詞：軌道交通;材料利用率;優化

0 引言

對軌道交通項目來說，鈑金件作為整車構成的重要部分，約占整車成本的20%～25%、占整車重量的40%～60%，所以提高鈑金件的材料利用率，減少材料消耗，對降低整車成本、實現綠色制造意義重大，為生產單位管理的重中之重。

1 現狀及存在的問題

材料管控和使用完全依賴于工藝技術人員、套料編程員和設備操作人員的技術水平和責任心。特別是面對多品種小批量的生產模式，原材料管控方面的主要問題是：（1）某些項目產生較多的邊余料，難以消耗。（2）材料利用率提升陷入瓶頸，很難提升。根據軌道交通行業現狀，當機車項目材料利用率達到65%以后，進一步提升的難度大幅增加。

2 材料利用率提升

材料利用率是指生產的產品的材料數量在材料總消耗量中所占的比重，說明材料被有效利用的程度。材料利用率越高，意味著用同樣數量的材料可以生產更多的產品。

常規來講，提高鈑金件材料利用率可以分為以下幾種情況：優化產品結構、引進專業套排料軟件、廢料邊料再利用。株機公司還在下述方面進行了一系列的探索，并取得了較好的成效：

2.1 原材料定尺

某些項目批量生產時，總會產生大量的邊料，并且難以消耗。造成此現象的原因為產品結構和原材料尺寸不匹配，即不就材，并且產品結構難以優化。

利用套排料軟件進行預套料，得出一個最優原材料尺寸或者兩個搭配的原材料尺寸，提前將采購需求提交給公司采購部門。統計發現原材料尺寸是影響套料布局合理性的最大因素。

2.2 原材料材質代用

匯總統計各鈑金件，同一規格尺寸的原材料可能存在3～5種材質，存在其中幾種材質的數量需求較少的現象。這樣會造成套料布局不緊湊、產生較多邊料，并且影響生產的效率。

聯合設計者對材料進行統型，按照材質“高代低”的原則，盡量減少原材料種類。目前同一規格的碳鋼或不銹鋼基本上均統型為一種。

以某車型為例，原3 mm材質有Q235A、Q345B和Q345E，均統型為Q345E（采購價格相差無幾），最終整個項目的材質種類由34種減至23種。

2.3 多項目混合套料

各項目原生產模式為“孤島式”，相互之間生產無關聯。每個項目的各種材料對應需求量有一定的差別，在某些材料特別是用量較大的材質上具有一定的“互補性”，即某項目套排料存在結構間隙，正好另一項目存在可放入的小尺寸產品。

加強生產項目管理，統籌安排多項目的混合套料生產（一般兩個項目進行混合套料），前期產生的套料間隙和邊料均很好的利用。

2.4 調整墊按需生產

調整墊根據設計BOM的數量進行批量生產，多數為不銹鋼材質并且材料利用率低，在項目完結時往往出現調整墊剩余的現象。經調查發現，調整墊是最后根據實際裝配情況進行合理選用和搭配，一般實際使用量較設計BOM數量要偏少，最后造成一定數量的積壓和浪費。

跟用戶單位溝通好，對接其生產需求計劃、落實現場實際使用量，提前兩天完成生產（僅切割下料工序），避免了生產過量。

3 結論

材料利用率的提升方法有很多，隨著產品設計能力、軟件開發能力、制造工藝的不斷提升和發展，材料利用率的提升仍然有較大的空間，每個公司根據自身的工藝和管理水準選擇最適合本公司的方法。

株機公司采用原材料定尺、材質代用、項目混套料和調整墊按需生產等方式，在原材料管控方面取得了較大成績。

以某車型為例，整車材料利用率提升了3.3個百分點，節約板料重量約為775.5 kg/臺車，按照板料市場參考價6.5 元/kg計算，原材料成本節約775.5 kg×6.5元/kg=5 040.75元。

參考文獻：

[1]郭恒博.套料工藝的應用實例[J].工程機械，2000（6）：37.