PC預制件生產線信息化的研究

溫創新++孫軍++譚鵬++盧帆

摘要：隨著我國住宅產業化的不斷發展，混凝土預制技術也越來越受到國內各大混凝土設備制造商的青睞，它們紛紛投入到預制件生產線的研制當中。與此同時，國家也出臺了相應的預制件生產標準、法規。相比歐美國家的同類生產線，我國的預制件生產線起步較晚，且該類生產線基本沒有配套的ERP系統，只有負責生產的PC生產控制系統。在這種模式下，預制件工廠的相關工作人員只能以傳統的方式進行信息的溝通，顯著地降低了工作的效率。本文結合國內預制件行業自身的特點，提出了預制件ERP系統的總體藍圖架構，之后描述了PC工廠的核心業務流程，最后，從多視角對預制件ERP核心模塊的設計進行了詳細地論述。

關鍵詞：預制件 預制件ERP 工藝流程

中圖分類號： 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0059-03

1 背景

隨著國家加快住宅產業化的步伐，混凝土預制行業在國內得到了迅速地發展，國內各大裝備制造企業開始進軍PC（Precast Concrete混凝土預制件的縮寫）行業。國外PC預制件技術已經發展有一段歷史了，德國SAA公司在該領域相對來說起步比較早，技術也比較成熟。為打破國外企業壟斷的格局，研發符合中國人自身習慣的預制件產品線，也充分考慮到其潛在的巨大市場空間，國內裝備制造企業紛紛投入對預制件產品線的研發。目前國內自主研發的預制件生產線一般只含有負責生產的PC控制系統，并沒有與之配套的信息化產品，即沒有相應的預制件ERP（以下簡稱PCERP），無法對生產原料的數量進行事先預估、自動消耗統計、生產計劃排程、決策報表圖形分析，無法對工廠的生產過程進行全程監控與信息化管理。為了提升PC生產線的競爭力、實現真正意義上的信息化管理，研制與之配套的PCERP有其重要的實現意義和經濟價值。

2 預制件ERP系統的藍圖架構

通過對預制件工廠（以下簡稱工廠）的實地調研，目前工廠的軟件系統主要分為五類，圖1清晰的描述了這五類軟件系統之間的聯系。

第一類為第三方建筑設計軟件，其主要功能是對建筑施工圖紙進行拆分，得到BIM（建筑信息模型）數據，其中，所有的圖紙和BIM數據必須符合相關行業標準。第二類為預制件生產線控制系統（PC控制系統），它主要負責下發指令到相應模臺的SYMC控制器，控制整個預制件的生產流轉以及各種異常的處理。生產過程中，該類系統會產生大量與模臺構件相關的生產數據。第三類為混凝土攪拌站工控系統，主要負責接收構件生產任務和相應配方信息，并按要求進行生產。第四類為工廠現有的軟件系統，如OA系統，財務管理系統。第五類為預制件ERP系統，它是所有系統的核心，各種系統都與它發生直接或者間接的關系。PCERP的主要功能有：獲取BIM數據，編排生產計劃，任務下達，流程控制、提供決策報表，它能將整個工廠的人力資源進行有效整合并實現協同辦公。

3 預制件生產核心業務流程制定

PC生產線研發為國內新領域的探索，目前國內還沒有成熟的、穩定的流程可以參考，通過對國外相關軟件的學習、調研和對國內相關PC工廠的實地考察，制定了一套符合目前國內實際情形的預制件生產核心業務流程，圖2清晰的描述該流程的要點。

該流程由簽訂銷售合同發起，當銷售合同簽訂后，建筑設計院會根據合同相關信息進行圖形解析和構件拆分，輸出該合同的構件生產清單和圖紙信息。PCERP通過各種數據接口獲取構件清單和相關圖紙信息，并根據這些構件數據創建要貨單信息，一個合同可根據實際需要創建多個要貨單。為了簡單起見，這里的所有判斷節點，一旦駁回，均回到它的上一個節點。當要貨單信息確認后，計劃員可以根據要貨單信息進行主計劃排程，主計劃編排完成后，提交相應領導審核，一旦審核通過，計劃員便可根據已通過的主計劃進行相應日計劃的排程，日計劃編制完畢后，提交審核，對審核通過的日計劃進行構件配比關聯和工藝流程設置，構件關聯好配比和工藝后，由技術員根據構件圖紙、構件大小等信息進行拼模操作，拼模完成后，由計劃員下達相應的生產任務（以模臺為單位）到PC生產線控制系統。PC控制系統能根據接收到的任務進行相應的生產，其主要動作為控制模臺的流轉和推送配方信息到攪拌站工控系統。

4 預制件ERP系統核心模塊的設計

經以上分析，可知預制件ERP系統業務場景十分復雜，所以只有從設計源頭上做充分的考慮，才能解決部分技術難點和系統后期的擴展性升級問題。本文從以下幾個方面進行高效設計論述，即PC構件原料智能統計設計、PC構件配方模塊設計以及各種數據接口擴展設計。

4.1 PC構件原材料智能統計設計

PC構件是由各種原材料加工而成，這些原材料包括預埋件（一般為鋼筋）、骨料、水泥等。如何事先知道各種構件所需原料的消耗，以便自動統計某段時間內所需各種原料的總量，減少無用庫存，這就需要有自動計算原材料的智能算法。

下面以壓彎剪預埋件為例進行說明。當預埋件承受剪力、法向壓力、彎矩共同作用時，其直錨筋的截面面積按如下兩個公式計算，并取計算結果的較大值[3]：

式中為剪力設計值，為錨筋層數影響系數，為錨筋的承載力系數，為錨筋的抗拉強度設計值，為法向拉力設計值，為彎矩設計值，為最外層中心線之間的距離。通過以上公式可以獲取單個構件的切面面積，錨筋直徑等數據，再通過密度信息可以獲取其重量信息。利用數據庫的集合預算或者JAVA后臺程序可以迅速的算出某段時間內，所需預埋件的總量信息。限于篇幅，其它種類預埋件（如受剪預埋件、受拉預埋件，彎剪預埋件等等）的計算公式不在這里一一列舉，其算法的基本思想是一樣的，只是公式的表示形式有所不同。

同樣，在得知構件所需混凝土方量信息后，通過與該構件的配方數據求積，即可獲取單個構件所需水泥、骨料等原料的預消耗信息，采用數據庫的集合運算可以很快的得出某段時間內所需各種混凝土原料的總數。通過對預埋件和混凝土原料進行預先計算，可顯著提高工廠的庫存管理水平，減少庫存管理費用。

4.2 PC構件配方模塊設計

配方是PC構件的一個重要屬性，只有明確構件的配方信息，攪拌樓才能根據要求生產出符合某種強度等級的混凝土。PC構件配方模塊設計含三個部分：即PCERP配比關聯、PC控制系統配方接收與推送以及攪拌樓工控機按需生產。

配比關聯是整個流程中配方的輸入。可根據工廠實際情況，將經常要使用的配方錄入到配方庫中，這樣實驗員在設置構件配比時，只需從庫中調出即可，當然也可對調出的配方進行修改。關聯好配比后，PCERP可將相應配方信息推送給PC控制系統。PC控制系統配方接收與推送模塊負責從數據接口中獲取PCERP推送過來的配方信息，并按模臺的生產節拍將相應配方信息按照攪拌樓規定的協議推送到攪拌樓工控系統。攪拌樓工控系統按需生產模塊邏輯比較簡單。當工控系統接收到混凝土生產任務時，按指定的配方進行實際的打料生產。

為了適應各種復雜情況，在PCERP端增加配方微調邏輯和料倉調整邏輯，允許實驗員在配方發送給PC控制系統前，根據實際情況進行配方的微調和料倉的修改。調整完成后，在PC控制系統和攪拌樓工控系統中應及時體現。

4.3 各種數據接口擴展性設計

從圖1可以看出，PCERP需要和多個系統進行數據交互，隨著對業務的不斷深入，部分接口可能需要調整，或者需增加一些新的接口。如何解決此類問題？這就要求我們的設計的程序應具有高可擴展性。

數據接口的高可擴展性設計含配置文件高擴展性設計、數據中間表設計、多數據格式支持設計。配置文件高擴展性設計主要針對需同步的雙方表結構基本類似的情形。在這種方式下，可將需要同步的信息類型進行編碼，發送端按照事先約定的協議發送數據，接收端按照協議接收并解析數據。對數據庫的操作配置在XML文件中，通過sqlId進行查找，這樣如果需要一種新的數據，只需要在配置文件中增加相應的配置信息，在XML中配置一個新的sqlId即可，無需修改程序，這種方式顯著地提升了程序的可擴展性。

數據中間表設計是針對兩種不同系統，并且它們內部的處理方式還不一樣。為了交換某些業務數據，需按照某種協議定義其公共的接口，任何一方的改動不會影響到其他一方，只需保持統一的中間表接口即可。

為了適應后期新業務系統的加入，數據接口應當支持多種數據輸入格式，如excel格式解析，數據庫表讀入等等，并且將數據讀入模塊做統一的封裝，相應業務邏輯的變化部分應盡量放在XML配置文件中。

5 結語

本文在分析了國內PC預制件行業的現狀后，結合預制件工廠的業務特點和行業規則提出了預制件ERP系統的總體藍圖架構，之后描述了PC工廠的核心業務流程，最后，從多視角對PCERP核心模塊的設計進行了論述。預制件ERP系統對預制件工廠的實際生產有著重要的指導作用，從成本控制角度而言，有其明顯的經濟效益。它為高層做決策提供數據支持，對提升預制件工廠的工作效率和業務管理水平有著重要的現實意義。

參考文獻

[1]陳希孺.高等數理統計學[M].中國科技大學出版社，1999：291-295.

[2]蘇小梅.建筑制圖[M].機械工業出版社，2008：110-118.

[3]周愛軍.混凝土結構設計與施工細部計算示例[M].機械工業出版社，2004：185-192.

[4]張譽.混凝土結構基本原理[M].中國建筑工業出版社，2005：12-17.

4.2 PC構件配方模塊設計

配方是PC構件的一個重要屬性，只有明確構件的配方信息，攪拌樓才能根據要求生產出符合某種強度等級的混凝土。PC構件配方模塊設計含三個部分：即PCERP配比關聯、PC控制系統配方接收與推送以及攪拌樓工控機按需生產。

配比關聯是整個流程中配方的輸入。可根據工廠實際情況，將經常要使用的配方錄入到配方庫中，這樣實驗員在設置構件配比時，只需從庫中調出即可，當然也可對調出的配方進行修改。關聯好配比后，PCERP可將相應配方信息推送給PC控制系統。PC控制系統配方接收與推送模塊負責從數據接口中獲取PCERP推送過來的配方信息，并按模臺的生產節拍將相應配方信息按照攪拌樓規定的協議推送到攪拌樓工控系統。攪拌樓工控系統按需生產模塊邏輯比較簡單。當工控系統接收到混凝土生產任務時，按指定的配方進行實際的打料生產。

為了適應各種復雜情況，在PCERP端增加配方微調邏輯和料倉調整邏輯，允許實驗員在配方發送給PC控制系統前，根據實際情況進行配方的微調和料倉的修改。調整完成后，在PC控制系統和攪拌樓工控系統中應及時體現。

4.3 各種數據接口擴展性設計

從圖1可以看出，PCERP需要和多個系統進行數據交互，隨著對業務的不斷深入，部分接口可能需要調整，或者需增加一些新的接口。如何解決此類問題？這就要求我們的設計的程序應具有高可擴展性。

數據接口的高可擴展性設計含配置文件高擴展性設計、數據中間表設計、多數據格式支持設計。配置文件高擴展性設計主要針對需同步的雙方表結構基本類似的情形。在這種方式下，可將需要同步的信息類型進行編碼，發送端按照事先約定的協議發送數據，接收端按照協議接收并解析數據。對數據庫的操作配置在XML文件中，通過sqlId進行查找，這樣如果需要一種新的數據，只需要在配置文件中增加相應的配置信息，在XML中配置一個新的sqlId即可，無需修改程序，這種方式顯著地提升了程序的可擴展性。

數據中間表設計是針對兩種不同系統，并且它們內部的處理方式還不一樣。為了交換某些業務數據，需按照某種協議定義其公共的接口，任何一方的改動不會影響到其他一方，只需保持統一的中間表接口即可。

為了適應后期新業務系統的加入，數據接口應當支持多種數據輸入格式，如excel格式解析，數據庫表讀入等等，并且將數據讀入模塊做統一的封裝，相應業務邏輯的變化部分應盡量放在XML配置文件中。

5 結語

本文在分析了國內PC預制件行業的現狀后，結合預制件工廠的業務特點和行業規則提出了預制件ERP系統的總體藍圖架構，之后描述了PC工廠的核心業務流程，最后，從多視角對PCERP核心模塊的設計進行了論述。預制件ERP系統對預制件工廠的實際生產有著重要的指導作用，從成本控制角度而言，有其明顯的經濟效益。它為高層做決策提供數據支持，對提升預制件工廠的工作效率和業務管理水平有著重要的現實意義。

參考文獻

[1]陳希孺.高等數理統計學[M].中國科技大學出版社，1999：291-295.

[2]蘇小梅.建筑制圖[M].機械工業出版社，2008：110-118.

[3]周愛軍.混凝土結構設計與施工細部計算示例[M].機械工業出版社，2004：185-192.

[4]張譽.混凝土結構基本原理[M].中國建筑工業出版社，2005：12-17.

4.2 PC構件配方模塊設計

配方是PC構件的一個重要屬性，只有明確構件的配方信息，攪拌樓才能根據要求生產出符合某種強度等級的混凝土。PC構件配方模塊設計含三個部分：即PCERP配比關聯、PC控制系統配方接收與推送以及攪拌樓工控機按需生產。

配比關聯是整個流程中配方的輸入。可根據工廠實際情況，將經常要使用的配方錄入到配方庫中，這樣實驗員在設置構件配比時，只需從庫中調出即可，當然也可對調出的配方進行修改。關聯好配比后，PCERP可將相應配方信息推送給PC控制系統。PC控制系統配方接收與推送模塊負責從數據接口中獲取PCERP推送過來的配方信息，并按模臺的生產節拍將相應配方信息按照攪拌樓規定的協議推送到攪拌樓工控系統。攪拌樓工控系統按需生產模塊邏輯比較簡單。當工控系統接收到混凝土生產任務時，按指定的配方進行實際的打料生產。

為了適應各種復雜情況，在PCERP端增加配方微調邏輯和料倉調整邏輯，允許實驗員在配方發送給PC控制系統前，根據實際情況進行配方的微調和料倉的修改。調整完成后，在PC控制系統和攪拌樓工控系統中應及時體現。

4.3 各種數據接口擴展性設計

從圖1可以看出，PCERP需要和多個系統進行數據交互，隨著對業務的不斷深入，部分接口可能需要調整，或者需增加一些新的接口。如何解決此類問題？這就要求我們的設計的程序應具有高可擴展性。

數據接口的高可擴展性設計含配置文件高擴展性設計、數據中間表設計、多數據格式支持設計。配置文件高擴展性設計主要針對需同步的雙方表結構基本類似的情形。在這種方式下，可將需要同步的信息類型進行編碼，發送端按照事先約定的協議發送數據，接收端按照協議接收并解析數據。對數據庫的操作配置在XML文件中，通過sqlId進行查找，這樣如果需要一種新的數據，只需要在配置文件中增加相應的配置信息，在XML中配置一個新的sqlId即可，無需修改程序，這種方式顯著地提升了程序的可擴展性。

數據中間表設計是針對兩種不同系統，并且它們內部的處理方式還不一樣。為了交換某些業務數據，需按照某種協議定義其公共的接口，任何一方的改動不會影響到其他一方，只需保持統一的中間表接口即可。

為了適應后期新業務系統的加入，數據接口應當支持多種數據輸入格式，如excel格式解析，數據庫表讀入等等，并且將數據讀入模塊做統一的封裝，相應業務邏輯的變化部分應盡量放在XML配置文件中。

5 結語

本文在分析了國內PC預制件行業的現狀后，結合預制件工廠的業務特點和行業規則提出了預制件ERP系統的總體藍圖架構，之后描述了PC工廠的核心業務流程，最后，從多視角對PCERP核心模塊的設計進行了論述。預制件ERP系統對預制件工廠的實際生產有著重要的指導作用，從成本控制角度而言，有其明顯的經濟效益。它為高層做決策提供數據支持，對提升預制件工廠的工作效率和業務管理水平有著重要的現實意義。

參考文獻

[1]陳希孺.高等數理統計學[M].中國科技大學出版社，1999：291-295.

[2]蘇小梅.建筑制圖[M].機械工業出版社，2008：110-118.

[3]周愛軍.混凝土結構設計與施工細部計算示例[M].機械工業出版社，2004：185-192.

[4]張譽.混凝土結構基本原理[M].中國建筑工業出版社，2005：12-17.