金屬焊接耗材管理系統(tǒng)

錢(qián) 超，李國(guó)燁，邵伏苓

（江蘇武進(jìn)不銹股份有限公司，江蘇 常州 213111）

2001年我國(guó)成為世界上最大的不銹鋼消費(fèi)國(guó)，2010～2013年期間，我國(guó)不銹鋼產(chǎn)能年度增速維持10%以上，2013～2017年行業(yè)供應(yīng)增速放緩，2018年之后，不銹鋼產(chǎn)能的增長(zhǎng)勢(shì)頭再次增加，2019年不銹鋼粗鋼產(chǎn)能增長(zhǎng)7.5%，數(shù)值達(dá)到4275萬(wàn)噸。在不銹鋼的生產(chǎn)中，不銹鋼焊接鋼管的加工生產(chǎn)占據(jù)著重要地位。

近年來(lái)，焊接管道制造行業(yè)數(shù)據(jù)的處理朝著智能化的方向發(fā)展[1，2]。多數(shù)企業(yè)的焊接耗材仍為工藝員根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖和規(guī)程信息進(jìn)行手工編制，然后，填寫(xiě)材料定額明細(xì)表和材料定額匯總表等，該方法不僅效率低、工作量大、重復(fù)性高，而且，難以保證信息的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致因?yàn)椴牧嫌昧康臄?shù)據(jù)不準(zhǔn)確，造成焊接材料的浪費(fèi)或供應(yīng)不足，發(fā)生焊工調(diào)配不合理的情況，其給生產(chǎn)過(guò)程造成影響，延遲了生產(chǎn)周期，增加了生產(chǎn)成本[3]。因此，建立數(shù)據(jù)庫(kù)用于計(jì)算焊接耗材是必要的，計(jì)算結(jié)果對(duì)企業(yè)的材料采購(gòu)和人員任務(wù)分配具有重要的理論意義。表1為已經(jīng)開(kāi)發(fā)的相關(guān)焊接耗材的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)[4]。

表1 焊接耗材管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外存在很多焊接耗材計(jì)算相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，但是由于大部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)根據(jù)各自企業(yè)的需求而開(kāi)發(fā)，難以達(dá)到系統(tǒng)共享的目的?，F(xiàn)在焊接耗材管理系統(tǒng)存在的一些不足如下：

（1）通用性較差：由于各公司按照不同的需求設(shè)計(jì)焊接耗材數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，造成相同功能的焊接耗材數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)出現(xiàn)多個(gè)版本，其功能雖然相同，但是彼此之間缺乏通用性，因此，造成資源的浪費(fèi)。

（2）在實(shí)際應(yīng)用方面存在缺陷：焊接耗材數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)涉及的運(yùn)算與實(shí)際數(shù)值存在偏差。

本文通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)計(jì)算焊接耗材，系統(tǒng)提供了修正系數(shù)的計(jì)算功能，該功能采用人機(jī)互動(dòng)模式，工作人員輸入從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的實(shí)際焊接耗材和對(duì)應(yīng)坡口參數(shù)后，系統(tǒng)通過(guò)該數(shù)據(jù)計(jì)算出該類型坡口的實(shí)際焊接耗材和理論焊接耗材之比，即修正系數(shù)。

1 耗材管理系統(tǒng)分析

耗材管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)，是指針對(duì)給定的應(yīng)用環(huán)境，開(kāi)發(fā)出最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫(kù)模式。建立數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用程序，使之能夠有效的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，滿足用戶的應(yīng)用要求（信息要求和處理要求），數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是：根據(jù)企業(yè)的信息需求、處理需求和數(shù)據(jù)庫(kù)的支撐環(huán)境（包括DBMS、操作系統(tǒng)和硬件），設(shè)計(jì)出數(shù)據(jù)模式（包括外模式、邏輯模式和內(nèi)模式）以及典型的應(yīng)用程序。

1.1 系統(tǒng)功能需求分析

通過(guò)不銹鋼焊管廠家的深入調(diào)研和與廠家焊接生產(chǎn)、檢驗(yàn)、技術(shù)和管理人員的溝通，確定系統(tǒng)的功能需求如下：

（1）系統(tǒng)需要建立安全機(jī)制，包括身份驗(yàn)證和數(shù)據(jù)訪問(wèn)，以此確保系統(tǒng)的安全性。

（2）將焊接數(shù)據(jù)存放到Excel中（可直接從ERP系統(tǒng)中導(dǎo)出），并以Excel格式導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)SQL2005中。

（3）提高系統(tǒng)計(jì)算值的精準(zhǔn)度，引入修正系數(shù)模塊，當(dāng)不銹鋼焊管焊接完成后，現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)并輸入實(shí)際焊材消耗量與數(shù)據(jù)庫(kù)中理論焊材消耗量，得出不同坡口對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)，為設(shè)計(jì)人員今后的工作提供參考。

（4）計(jì)算理論焊接耗材，并將結(jié)果導(dǎo)出到Excel中。

1.2 系統(tǒng)模塊分析

整個(gè)系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)主要由三部分組成，分別為數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊、數(shù)據(jù)計(jì)算模塊、結(jié)果匯總與導(dǎo)出模塊。

2 耗材管理系統(tǒng)功能

本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)基于ERP中導(dǎo)出的焊接數(shù)據(jù)，進(jìn)而計(jì)算焊接耗材，導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)包含：合同號(hào)、批號(hào)、材質(zhì)、規(guī)格、焊縫長(zhǎng)度、坡口代碼、焊接方式。

2.1 數(shù)據(jù)導(dǎo)入

數(shù)據(jù)的導(dǎo)入通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)SQL2005實(shí)現(xiàn)（即數(shù)據(jù)庫(kù)自帶的數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出功能）：在數(shù)據(jù)庫(kù)上右鍵—任務(wù)—導(dǎo)入數(shù)據(jù)。

2.2 修正系數(shù)計(jì)算

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)了修正系數(shù)計(jì)算模塊，如圖1所示，該模塊需要統(tǒng)計(jì)和分析現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的數(shù)據(jù)，通過(guò)實(shí)際焊材消耗量與理論計(jì)算的焊材消耗量計(jì)算出相同類型坡口的修正系數(shù)，修正系數(shù)將為后續(xù)的焊接耗材計(jì)算提供參考依據(jù)，從而降低理論耗材和實(shí)際耗材的差值。

圖1 修正系數(shù)計(jì)算

2.3 系統(tǒng)功能總結(jié)

本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)由管道焊接初始信息、修正系數(shù)的計(jì)算、管道焊接耗材、結(jié)果匯總、查詢、坡口參數(shù)輸入六部分組成。

管道焊接初始信息模塊顯示導(dǎo)入的信息，每次導(dǎo)入的信息量以合同號(hào)為單位從Excel導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)，并且以合同號(hào)為單位從數(shù)據(jù)庫(kù)中導(dǎo)出到Excel中。

修正系數(shù)的計(jì)算模塊的功能是計(jì)算相同坡口的實(shí)際耗材和理論耗材的比值，從而給后續(xù)的設(shè)計(jì)人員提供借鑒。此功能必須以現(xiàn)場(chǎng)焊接耗材的實(shí)際消耗量為基礎(chǔ)。由于實(shí)際生產(chǎn)受到各種因素的影響，因此，大部分事物在實(shí)際和理論之間均存在著一定的誤差，本文通過(guò)仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)實(shí)際環(huán)境的變化存在一定的規(guī)律性，因此，本文將實(shí)際環(huán)境按一定規(guī)則劃分（對(duì)理論影響差不多的分為一類），在一些條件的設(shè)定下，所謂的理論值和實(shí)際值之間存在著一定的關(guān)系，在工業(yè)應(yīng)用中，工作人員習(xí)慣于將這種關(guān)系以參數(shù)的形式表達(dá)出來(lái)，這就是修正系數(shù)的由來(lái)。通過(guò)應(yīng)用修使計(jì)算出的焊接耗材更加接近于實(shí)際，為企業(yè)的原料采購(gòu)和任務(wù)分配提供巨大的便利。

管道焊接耗材模塊計(jì)算和顯示數(shù)據(jù)，管道焊接耗材模塊按照合同號(hào)、批號(hào)顯示的焊接耗材，如圖2所示，可將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Excel中。

圖2 管道焊接耗材

結(jié)果匯總模塊將各個(gè)生產(chǎn)批號(hào)理論焊接耗材相加得出整個(gè)合同的理論耗材，并將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Excel。

查詢模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢功能，其通過(guò)輸入合同號(hào)或生產(chǎn)批號(hào)查詢對(duì)應(yīng)的焊接耗材。

坡口參數(shù)輸入模塊（坡口參數(shù)管理）是輸入坡口代碼對(duì)應(yīng)的具體坡口參數(shù)，在導(dǎo)入的信息中，其涉及的坡口代碼需要對(duì)應(yīng)的坡口參數(shù)才能完成各項(xiàng)運(yùn)算，坡口參數(shù)需要人工輸入系統(tǒng)。坡口參數(shù)分為查看模式和編輯模式，在查看模式下，工作人員只有查看坡口代碼及所對(duì)應(yīng)的坡口信息的查看權(quán)限，在編輯模式下，工作人員具有對(duì)已保存的坡口代碼中的信息直接修改或添加、刪除整個(gè)坡口代碼及其對(duì)應(yīng)的信息的權(quán)限。

系統(tǒng)使用說(shuō)明：①如果采用新的坡口，首先在坡口參數(shù)輸入模塊錄入坡口信息；②如果有現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)焊接耗材的數(shù)據(jù)，則計(jì)算修正系數(shù)，否則直接跳過(guò)。

3 數(shù)據(jù)處理

焊接耗材的計(jì)算：本文系統(tǒng)從焊縫坡口的角度計(jì)算焊縫截面積，進(jìn)而計(jì)算焊縫質(zhì)量。

常用坡口：I型坡口、Y型坡口、X型坡口截面積的計(jì)算。

I型坡口、Y型坡口、X型坡口可直接由公式計(jì)算，坡口理論截面積計(jì)算公式：

（1）I型坡口：

式中，δ為板厚；b為間隙；c為焊縫寬度；h為余高。

（2）Y型坡口：

式中，δ為板厚；α為坡口角度；b為間隙；p為鈍邊；c為焊縫寬度；h為余高。

（3）X型坡口：

式中，δ為板厚；α為坡口角度；b為間隙；p為鈍邊；c為焊縫寬度；h為余高。

4 結(jié)論

不銹鋼焊管焊接耗材管理系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊、數(shù)據(jù)計(jì)算模塊、結(jié)果匯總與導(dǎo)出模塊，實(shí)現(xiàn)理論焊接耗材的計(jì)算，為了提高系統(tǒng)計(jì)算值的精準(zhǔn)度引入修正系數(shù)模塊。

本文通過(guò)設(shè)計(jì)不銹鋼焊管焊接耗材管理系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)企業(yè)在接單前對(duì)焊材成本進(jìn)行精確評(píng)估，還有助于企業(yè)節(jié)省材料，提高效益，減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)，并且促進(jìn)企業(yè)的科學(xué)化管理。