劃線機生產效率提升方案研究

白艷梅

(江南造船(集團)有限責任公司， 上海 201913)

0 引 言

近年來，隨著造船技術的快速發展，尤其是智能化、自動化設備的推廣應用，造船行業的生產效率得到了大幅提升。劃線機結合控制系統的組成、硬件電路的設計和控制系統的應用，能大大提高生產效率。為此，江南造船(集團)有限公司根據現有需求，從小池酸素公司引進了型號為KAMS-6000的高精度數控劃線機，該劃線機兼具劃線和印字功能，能降低人工書寫文字的錯誤率，提高文字的清晰度，提升切割機的生產能力。圖1為劃線機工作平臺。

圖1 劃線機工作平臺

當前劃線機的應用技術相對固化和成熟。在實施劃線機擴大應用時，經現場論證，2臺劃線機基本上能匹配7臺切割機的作業量。根據實際的擴大應用情況，劃線機實際的效率低下，會直接導致劃線機不能匹配切割機的生產效率。切割機與劃線機的實際匹配關系約為1∶2。為提升劃線機的生產效率，從劃線方案的影響因素著手，對劃線方案進行優化改進，達到提升劃線機的生產效率的目的。

1 影響劃線機生產效率的因素分析

影響劃線機生產效率的因素較多，主要集中在技術、管理、設備和人員等方面。劃線機用于確定實際加工生產中的基準線或加工基準，但實際生產中采用的劃線機并不準確，存在很多誤差?？紤]到新設備、新場地和新人員等情況，暫不評價管理、設備和人員方面因素對劃線機生產效率的影響，主要從技術方面對影響劃線機生產效率的因素進行分析，明確劃線機優化改進的方向和思路。

1.1 二維碼噴碼的實際有效性分析

鑒于鋼板平面的漆膜平整度較差，在進行二維碼噴碼工作時，噴碼識別效率較低，且現場配備的相關識別設備較少，識別率不理想。同時，后續配套的物流管控系統未配齊，導致僅有二維碼噴碼，后續流程無法開展。出于以上原因，現階段二維碼噴碼工作暫停實施，待后續條件成熟之后再實施。

1.2 精度端頭定位線的實際有效性分析

型材端頭精度定位線適于在輔助型材進行精度定位時使用，鑒于端頭精度定位線在實際生產過程中的實用性較差，且對于劃線機來說，劃線的空程長度約為劃線有效長度的5倍(即箭頭的長度約為圈內長度的5倍)，直接影響了劃線機的生產效率，制約了劃線機生產效率的提升。因此，建議取消切割版圖中的端頭精度定位線劃線工作。圖2為模擬精度端頭定位線的劃線路徑。

圖2 模擬精度端頭定位線的劃線路徑

1.3 劃線機空程長度的影響分析

對H2654船(30個分段)和H2674船(18個分段)的空程長度進行統計，結果見表1。

表1 劃線機空程運行長度占比統計

由表1可知，劃線機的空程運行長度占劃線機運行總長度的比例較大，針對劃線機空程運行長度占比較高的問題，經分析，原因是劃線和印字路徑均為無序運行，導致劃線機空程運行總長度占比較高。

2 劃線機生產效率提升優化方案

根據以上分析，針對各影響因素提出以下優化方案。

2.1 取消端頭精度定位線優化

鑒于端頭精度定位線對劃線機工作效率的制約作用，江南造船(集團)有限責任公司下轄的江南研究院和制造二部密切配合，在劃線程序中優化端頭精度定位線的相關運行程序，提高劃線機工作的有效性。圖3為取消端頭精度定位線優化示意，改進前黑色加粗線圈出的劃線是端頭精度定位線，劃線使用時間為500 s，改進后端頭精度定位線刪除后劃線使用時間為390 s。

圖3 取消端頭精度定位線優化示意

取消端頭精度定位線優化之后，經試驗驗證，效率提升較為明顯。通過對當年所有分段改進前后的劃線時間進行模擬統計，預估整體效率提升約12%。

2.2 劃線機一次性打印兩行零件編碼優化

據統計，肘板和補板等小零件數量占全船零件數量的15%，字體高度約為5 mm，考慮到劃線機的最大印字高度為20 mm，可考慮將小零件的2行零件編碼一起打印(總高度小于20 mm)，提升劃線機的工作效率。

經試驗確認，試驗板效率提升量約為40%，預估整體效率提升量約為6%。

2.3 劃線機印字行走路徑優化

據統計，劃線機空程運行長度約占劃線機總運行長度的40%，此次優化的主要思路是將切割程度中印字的行走路徑由無序運行(見圖4)優化為有序運行(見圖5)，從而縮短劃線機空程運行長度，達到提升生產效率的目的。

圖4 優化前行走路徑(模擬圖)

圖5 優化后行走路徑(模擬圖)

經現場劃線機試驗驗證，預估劃線機印字行走路徑優化整體效率提升約12%，取得了較為理想的改進效果。

經過第一階段的劃線方案優化之后，劃線機整體生產效率提升25%～30%，初步達到了預期的優化效果，提升了劃線機的生產效率，為切割作業的高效運轉創造了條件。

3 劃線機生產效率繼續優化內容設想

根據第一階段的優化經驗，對后續的劃線機優化內容進行策劃，使劃線機達與切割機具有更好的匹配關系。具體設想如下。

3.1 零件編碼排列形式優化設想

針對普通板架和大零件(滿足零件編碼能在零件上一行打印的要求)，調整劃線程序零件編碼的排列形式，使劃線機能將零件編碼一次性打印出來，減少2行文字噴印時的空程行走路徑，達到提升劃線效率的目的。圖6為零件編碼排列形式優化示意。

圖6 零件編碼排列形式優化示意

根據優化設想和效率分析，初步預估效率提升量約為5%，待通過現場試驗進行確認。

3.2 劃線程序劃線行走路徑優化設想

根據劃線程序印字行走路徑的優化思路和方法，對劃線機的劃線行走路徑進行優化，達到提升劃線機生產效率的目的，初步預估效率提升量約為10%，待通過試驗驗證。圖7為劃線行走路徑設想模擬圖。

圖7 劃線行走路徑設想模擬圖

根據繼續優化方案的設想，預計劃線機生產效率提升比率為10%～15%，最終的劃線機生產效率提升比率為35%～40%，能較好地滿足劃線機與切割機的匹配性要求。

4 劃線機與切割機新的匹配關系分析

表2為劃線機生產效率統計分析結果。表3為切割機生產效率統計分析結果，每臺切割機平均切割長度為640 m。

表2 劃線機生產效率統計分析結果

表3 切割機生產效率統計分析結果

由表2和表3可知，同一型船劃線總長度與切割長度之比約為1.5∶1。結合單臺劃線機和切割機的生產能力可知：優化改進之后，1臺劃線機原則上可匹配2.5臺切割機。在應對生產高峰期時，劃線機需適時加班作業，確保劃線機與切割機的匹配性。

5 結 語

經過對劃線機劃線程序中的端頭精度定位線、一次性打印2行零件編碼和劃線機印字行走路徑等劃線方案進行優化之后，劃線機的生產效率提高了25%～30%，劃線機與切割機的匹配關系得到了很大程度的改善。根據優化設想，劃線機還有一定的優化和提升空間，可滿足切割機更高的匹配性要求，創造更多的經濟效益。