4 应用
基于FabCost板材排样优化管理系统的研究
发表时间：2014-11-01 20:22 作者： 来源： 浏览：
余金凤，康海军，钱梁，朱进化，吴玉川
摘 要：为提高板材等钢材的利用率而降低产品制造成本，提升企业竞争力，引入开发了基于FabCost的板材下料优化排样系统。本文研究了该排样系统的功能特点并介绍了应用情况。
关键词：利用率；制造成本；优化排样；功能特点
1 引言
在铁路货车制造业中，超过60%的产品成本集中在原材料上，钢材是机械制造业中使用最为广泛，用量也最大的原材料。在货车生产制造过程中的切割下料环节中，存在着需要进一步提高材料利用率与排料作业效率，改善整板与边角料的统筹管理等诸多问题。针对这些问题，提出了采用FabCost的板材下料优化排样管理系统的需求。
2 人工排样存在的问题
排样指冲裁件在条料上或条料在板料上的布置形式。排样是制定冲压工艺不可缺少的内容，对材料的利用率，冲件质量，生产率，模具结构与寿命等都有重要的影响。冲压件材料的费用往往要占冲压件成本的60%—80%，因此，材料的经济利用是冲裁工艺中一个非常重要的问题。提高材料利用率是降低冲压零件成本的重要途径。结合实际生产情况，材料不能被完全利用在零件上，因为零件不规则的外形必须被包含在带料内，对零件排样的结果影响很大。冲压生产的排样设计质量高低直接决定废料量的大小。
铁路货车排样下料工艺在长期生产实际中采用人工下料，即在结构设计完成后，由专人统计所需的某种厚度的板材零件形状，大小及总数量，在对应厚度的钢板上排列好后统一切割。对于零件大小不一且数量众多的下料问题，人工排料难以考虑周到，人为影响因素多造成巨大的浪费，增加了产品的成本，降低了企业竞争力。结合长期的排样工艺和生产情况，在使用钢板原材料过程中，主要存在以下几个问题：
①下料缺乏规划管理造成板材浪费。长期生产工艺没有形成一套统一的板材使用系统。一方面，整板使用缺乏的板材使用管理系统，对长期下料作业中板材使用情况没有一个详细的统计，对板材的总体利用效率也难以形成较准确的量化指标；②生产过程中每一次使用的板材都存在大量的边角料，残余料等可二次利用的“残料”，但实际缺乏有效的管理常会导致原本可以在残余料中下料的零件被安排到整板中下料，容易导致余料得不到合理使用，最终被作为废料处理掉，出现“大材小用，小才不用”的情况，造成材料的使用浪费。因此，采用科学的排样设计对于提升公司的竞争力是至关重要和显而易见的。
3 FabCost系统的特点
经过较长时间的调研了解，深入对比分析，某公司准备采用的材料管理系统是某公司以国际先进钣金排样系统模组Radan Auto NEST为核心研发的一种材料管理系统。该系统通过对来自PDM产品图纸和产品工艺BOM进行制造工艺和材料分类处理，对零件进行优化排样，生成所需零件的工艺卡片和材料需求清单，同时直接将排样方案以电子文档形式导入ERP，用于指导相应的具体采购和生产活动。在材料计划过程中以最小化余料库存为目标强化车间余料的利用与管理，节省货车制造成本。
3.1 FabCost系统简介
FabCost材料管理系统的三个主要模块包含信息预处理及零件信息管理、排样优化及余料管理，详细见图（1）。
信息预处理
及零件信息管理
余料管理
工艺及
BOM
排样优化
分类BOM
排样任务
VEC文档
原材料
变更信息
余料变更信息
筛选后余料信息
余料图形
产品编码
生产指令
余料变更
信息
加工
工艺
准则
材料
分类
准则
数据
字段
定义
材料工艺定额、排料及汇总卡片，排样图
系统
支持
数据库
图档
浏览
模组
AutoNEST
CP Manager
图1 FabCost系统功能描述图
某公司在对70t级新型通用敞车、C80B型不锈钢运煤专用敞车、P70型通用棚车、X6K型集装箱平车等十多种车型生产过程中使用FabCost材料管理软件，建立排样工艺数据库，利用计算机进行排样，对通过不同排样方式给出的不同材料利用率结果对比分析获得最佳的排样方式。某公司通过一段时间的试用取得的显著经济效益主要有：
①以科学的方法和先进的制造工艺技术对零件生产进行了优化设计；
②生成排样工艺卡片，指导车间进行生产以最大限度的使用原材料；
③在材料成本的控制上直接降低了产品的制造成本，具体见图2。
生产主车型
使用前的利用率（%）
使用后利用率（%）
C70
87.1
92.83
C80B
88.3
92.08
P70
86.1
89 .21
图2：生产主车型前后对比
5 下一步设想
结合该管理系统的试用情况和某公司实际情况，如生产车型，钢结构等多经项目，拟进一步采取如下一些工作设想。
①将符合特征要求的各生产单位生产过程中的余料进行统一规划和再利用，进一步降低材料成本；
②结束余料无计划和无控制的管理现状，有效改善企业内部的物流管理；
③实现与企业ERP和CAPP的集成，材料信息及定额信息可相互传递并保持数据的一致性。使工艺材料定额部分的系统水平与企业其他系统的信息化水平达成一致；
④将PDM对产品生命周期的管理由设计、工艺延伸至具体制造过程中；
⑤对材料供应链产生主动控制，实现定尺定量采购管理；
⑥完善企业信息流和物流管理，提高企业对产品成本的有效控制。
6 结束语
基于实际情况引入新管理技术，不仅实现了提高板材的利用率和进行定尺、定量采购，降低了产品的制造成本，减少库存资金，还实现了管理的科学性、时效性和稳定性，提升了公司的市场竞争综合实力。
参考文献：
［1］邓家贤.冲压工艺与模具设计实用技术［M］.北京：机械工业出版社，2005.
［2］孙东阳、徐战彬. 基于Internet虚拟产品开发设计系统流程［J］.成组技术与生产现代化，2005.
［3］翁正国.基于网络的产品协同设计技术［M］.北京：轻工业出版社，2007.
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