熱煨彎管數(shù)字化生產(chǎn)管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

周鑫

（四川石油天然氣建設(shè)工程有限責(zé)任公司容器制造廠，四川 內(nèi)江 641000）

隨著信息化的深入發(fā)展及中國產(chǎn)業(yè)升級的內(nèi)在需求，傳統(tǒng)的企業(yè)生產(chǎn)管理方式已經(jīng)不能滿足企業(yè)發(fā)展的要求。針對企業(yè)的現(xiàn)狀，本文以構(gòu)建信息化的彎管生產(chǎn)管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)彎管生產(chǎn)流程標準化、彎管工藝知識庫、生產(chǎn)自動排料等主要方面進行研究，使熱煨彎管生產(chǎn)企業(yè)規(guī)范、優(yōu)化生產(chǎn)流程和生產(chǎn)工藝，提效、保質(zhì)、降本以及科學(xué)崗位管理效果顯著，也為下一步全面的數(shù)字化生產(chǎn)管理奠定了基礎(chǔ)。在國家傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級以及行業(yè)信息化、數(shù)字化趨勢的指引下，熱煨彎管生產(chǎn)信息化系統(tǒng)的建設(shè)，也是公司自身為適應(yīng)市場需求，提升企業(yè)管理的內(nèi)在需求。以彎管生產(chǎn)過程管理系統(tǒng)建設(shè)為起點，逐步推向縱深，提高公司的整體管理水平和效率，向管理要效益，向管理要質(zhì)量，使公司保持行業(yè)優(yōu)勢，引領(lǐng)行業(yè)的信息化建設(shè)。

1 彎管生產(chǎn)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

彎管生產(chǎn)管理系統(tǒng)建設(shè)遵循SOA設(shè)計原則，系統(tǒng)之間采用服務(wù)的形式進行互聯(lián)，相互松散耦合，系統(tǒng)采用分層的體系架構(gòu)，分離中間業(yè)務(wù)邏輯，便于復(fù)用；業(yè)務(wù)邏輯實現(xiàn)組件化，基于框架進行開發(fā)，提高開發(fā)效率以及穩(wěn)定程度；客戶端基于瀏覽器設(shè)計，客戶端與服務(wù)端基于HTTP/HTTPS協(xié)議進行交互。以上特點使系統(tǒng)具有高彈性、高擴展的服務(wù)交付能力，為彎管生產(chǎn)提供按需服務(wù)，系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)如圖1所示。

2 彎管生產(chǎn)標準化流程設(shè)計與模塊實現(xiàn)

圖1 彎管系統(tǒng)構(gòu)架

業(yè)務(wù)流程設(shè)計從實際生產(chǎn)工藝出發(fā)，以項目為主線，采用模塊化的設(shè)計。各環(huán)節(jié)之間按順序依次銜接，每一個環(huán)節(jié)有輸入和輸出，上一環(huán)節(jié)的輸出作為下一環(huán)節(jié)的輸入；每個環(huán)節(jié)是誰操作的（WHO），什么時候操作的（WHEN），操作了什么（WHAT），結(jié)果是怎么樣都（RESULT），系統(tǒng)按照WWWR事務(wù)模型設(shè)計思想，實現(xiàn)嚴格、嚴謹?shù)臉I(yè)務(wù)控制，能最大限度的提高銜接效率和確保追溯性，以及為系統(tǒng)的后續(xù)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

彎管生產(chǎn)流程以工程項目為起點，實時反映工程項目的生產(chǎn)信息及進度。通過材料檢驗、材料入庫、排料、領(lǐng)料、推制、校口、坡口加工、熱處理、噴砂除銹、無損探傷、外防腐、檢驗、入庫、裝運出廠等一系列的流程，完成系統(tǒng)標準流程實現(xiàn)，彎管生產(chǎn)制造流程如圖2。

本模塊涉及企業(yè)的五大主要部門，十余種角色，二十余個環(huán)節(jié)，需求設(shè)計靈活、可視化的流程、界面和權(quán)限。例如：車間現(xiàn)場應(yīng)用盡量減少需要輸入系統(tǒng)的項目，基本上除基本運行工藝參數(shù)外，只需確認彎管完成即可，替代了原有的工藝流轉(zhuǎn)卡，大大方便車間現(xiàn)場使用，同時實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)交互，便于生產(chǎn)過程管理和控制。

圖2 彎管生產(chǎn)制造流程

3 彎管工藝知識庫模塊設(shè)計與實現(xiàn)

在彎管生產(chǎn)過程中，彎管的規(guī)格、材質(zhì)及壁厚種類較多，母管廠家及其母管性能數(shù)據(jù)量龐大，造成彎管MPS工藝、正式工藝、熱處理工藝、理化試驗結(jié)果等數(shù)據(jù)量巨大且關(guān)系復(fù)雜，故對彎管工藝技術(shù)人員的知識水平和工作經(jīng)驗均要求較高且工作量較大，需要解決工藝知識的數(shù)字化存儲管理及數(shù)字化表達的問題。首先，系統(tǒng)根據(jù)不同種類母管建立不同的彎管工藝模板，將彎管工藝模板按照工藝屬性、工藝參數(shù)、工序列表等主要類別進行標準化的設(shè)計和輸入，便于工藝知識的錄入和計算機識別。其中，工藝屬性包括了母管類型、母管廠家、材質(zhì)、壁厚、化學(xué)成分、力學(xué)性能等；工藝參數(shù)包括推制溫度、推制速度、冷卻水流量、感應(yīng)加熱頻率、熱處理參數(shù)、坡口參數(shù)等；工序列表包括了彎管推制及彎管防腐有可能存在的所有制造工序。其次，工藝知識庫不能僅僅停留于知識展示、局部應(yīng)用的層次，更要與實際生產(chǎn)過程相結(jié)合，通過將工藝與具體生產(chǎn)工序相關(guān)聯(lián)，在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)展示相應(yīng)工序工藝要求及實際操作數(shù)據(jù)輸入頁面，從而到達工藝知識庫與生產(chǎn)實際的數(shù)字化結(jié)合，為技術(shù)和檢驗人員實時監(jiān)測生產(chǎn)中的工藝數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)錯誤及校對工藝流程，提供了有效的技術(shù)支持。最后，對于完成編制的彎管MPS和正式生產(chǎn)工藝按照工程項目、工藝屬性、工藝參數(shù)進行列表并分類存放在數(shù)據(jù)庫中，可隨時條件篩選、查閱或調(diào)用，做到信息化工藝數(shù)據(jù)管理，見圖3。

圖3 彎管工藝庫

4 自動排料模塊設(shè)計與實現(xiàn)

在實際生產(chǎn)過程中，排料方法的優(yōu)劣直接與產(chǎn)品成本及企業(yè)經(jīng)濟效益有關(guān)。排料是彎管制造的第一道工序，不同的排料方案具有不同的材料利用率，而原材料的利用率直接影響產(chǎn)品的成本，降低廢料率提高原材料利用率是企業(yè)追求的目標。

針對企業(yè)彎管人工排料的現(xiàn)狀，并結(jié)合企業(yè)的實際需求，本文總結(jié)出以下約束條件：（1）根據(jù)母管存放位置，可以進行局部選擇易拿易取的母管；（2）根據(jù)彎管生產(chǎn)計劃，確定彎管生產(chǎn)的優(yōu)先級；（3）原材料母管剩余總余量最小；（4）所用原材料母管總根數(shù)最少。

針對約束條件（1)、（2），通過在操作頁面，在系統(tǒng)中選取待加工母管及待生產(chǎn)的彎管，并將選取的母管、彎管作為本批次計算數(shù)據(jù)。

針對約束條件（3）、（4），采用線性規(guī)劃建立數(shù)學(xué)模型，通過單純形法求解從而實現(xiàn)了排料的最優(yōu)化，保證了管材利用率的最大化。完成后的自動排料頁面，見圖4。

圖4 自動排料頁面

5 結(jié)語

本文通過對彎管生產(chǎn)管理系統(tǒng)的深入研究與實現(xiàn)，構(gòu)建了適合企業(yè)實際情況的生產(chǎn)標準流程，完成了彎管工藝知識庫的建設(shè)與應(yīng)用，并實現(xiàn)了自動排料模塊，解決了企業(yè)在生產(chǎn)管理、知識管理、成本管理上的緊迫需求。通過軟件系統(tǒng)的方式，使生產(chǎn)工藝流程規(guī)范有序，實現(xiàn)各工藝流程無縫銜接，嚴控產(chǎn)品質(zhì)量；生產(chǎn)全流程無紙化辦公，提高各工作崗位人員工作效率，降低產(chǎn)品成本；實時采集各生產(chǎn)流程中的數(shù)據(jù)，對各工藝進行數(shù)據(jù)分析，為優(yōu)化生產(chǎn)工藝提供決策依據(jù)；采集各崗位的操作數(shù)據(jù)，分析各崗位的工作效率以及工作質(zhì)量。系統(tǒng)建設(shè)還需要在排料算法的優(yōu)化、知識庫的深入分析及挖掘、生產(chǎn)裝備與軟件實時數(shù)據(jù)交互以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析上進行深入研究與實踐。