基于冶金帶鋼生產線加工制造進度管理系統的研究

伍依依，張入通，婁亞軍，張 超

（1.北京機械工業自動化研究所，北京 100120；2.北京機械工業自動化研究所有限公司，北京 100120）

0 引言

冶金，是指從礦物中提取金屬或金屬化合物，用各種加工方法將金屬制成具有一定性能的金屬材料的過程和工藝，冶金行業是重要的基礎工業。帶鋼行業是冶金行業中重要的分支，帶鋼是各類軋鋼企業為了適應不同工業部門工業化生產各類金屬或機械產品的需要而生產的一種窄而長的鋼板，其生產工藝復雜，步驟繁多[1]。帶鋼行業具有規模經濟大型化、資金密集化，建設工期長、復雜性高的特點。而工程建設項目的加工制造監制是工程建設過程中的重要部分，在整個工程實施中起著關鍵作用，是一項繁雜，系統的工作[2]。

隨著冶金工業的蓬勃發展，企業對工程建設的范圍、投資、進度管理的精細化程度也在逐步提高，傳統加工制造監制方法因為耗費大量人力成本，進度管理更新不及時，數據容易出現紕漏，已經不再適用于工程整體的管理，影響工程項目完成質量。隨著全球信息技術的顯著進步和發展，信息化為新時代的發展帶來很多的便利，在各行各業都有著不同的嘗試和應用，帶來了前所未有的機遇。在互聯網飛速發展的過程中，信息化逐漸從理論成為現實，并且滲透到人類日常生活中的各個領域，成為一種極具實用價值的技術，如果將信息化技術和冶金帶鋼生產線的管理進行有效結合，充分發揮信息技術高效、簡潔、及時的優勢，工作效率將得到顯著提升。

因此，本文以冶金帶鋼工程加工制造管理為例，結合項目工程合同和信息化的相關技術，探討搭建冶金帶鋼連續處理線加工制造監制系統的設計思想和實現方法。

1 帶鋼生產線及其工程合同特點

帶鋼按軋制方法分為熱軋和冷軋兩種，這兩種方法存在細微的差別，其生產工藝都包含很多步驟，有酸洗、軋制、工藝潤滑、退火、平整、剪切、包裝等。所以一條完整的冶金帶鋼生產線通常工藝復雜，設備繁多，并且會包含很多大型設備，不同的設備通常需要不同的承制商來進行制造[3～5]。這些特點使得冶金帶鋼生產線的工程項目管理容易出現資料匯總繁雜，加工制造監制不夠及時的難題。

而傳統的管理形式主要是人工手動編寫加工制造進度管理表格，根據承制商對設備進度的反饋在表格上進行更新，從而實現對設備生產進度的進度監督和系統管理。但面對帶鋼生產線上眾多的設備、部件以及不同的承制商及其對應的不同需求，需要耗費大量的人力成本，并且效果不如人意，容易出現紕漏，進度反饋不及時等問題，影響工程項目的實施。

在冶金工程項目的簽訂過程中，會出現很多的合同，這其中委托設計制造合同中包含了工程項目名稱、委托商、承制商，設備詳細制造內容，完成工期要求等信息，而加工制造進度管理所需要的信息就包含這些內容。

2 系統需求和方案設計

2.1 系統需求分析

本加工制造進度管理系統是基于更好對冶金帶鋼生產線進行加工制造管理為需求進行設計的，為了達到這個目的，整個系統需要具備以下功能：

1）能快速識別并提取工程合同中需要的關鍵信息，針對符合要求的合同都能做到精準提取，快速定位；

2）提取出來的關鍵信息能夠準確導入到數據庫中，在數據庫中對關鍵信息進行系統、規范和科學的管理；建立面向不同對象的數據庫，將數據采取集中和分布相結合的方法；

3）設計生產加工進度管理表格，利用表格將復雜、繁多的數據編制、整理和查詢工作變得簡單、輕松和有序，完成對加工制造進度的實時有效管理；

4）采用Internet以及移動存儲技術實現對信息數據的網上異地傳輸。讓承制商在更新設備進度狀態時上傳圖片，數據等信息，對進度進行監督。但進度出現逾期時，系統將報警處理，這時再利用系統中的公告板等共享信息系統，提供有效的信息溝通[5]。

2.2 方案設計

從之前的介紹可知，工程合同包含著豐富的關鍵信息，所以整個系統是基于冶金帶鋼生產線上的委托設計制造合同，結合實際生產需要，為了實現加工制造進度的高效管理為出發點設計的。

首先利用python中的正則表達式對信息進行匹配，遍歷工程合同后，準確定位并提取合同中的關鍵信息；在數據庫中根據加工制造進度管理的實際需求，設計生產加工進度管理表格，將提取出的關鍵信息導入到數據庫中，進行匹配，并做到分類保存管理。完成這些工作后，設計軟件界面，讓供貨商和承制商登錄軟件后，看到各自對應的信息，對設備的進度進行更新，對工期進行管理，實現對整個加工制造進度的管理。

系統的結構設計如圖1所示。整個系統的輸入是工程合同，利用python提取關鍵信息，數據庫在其中起一個搭建連接的作用，最后通過軟件界面來完成整個功能的實現。python提取關鍵信息的準確度以及如何和數據庫建立聯系是設計整個系統的重難點，也是提高系統的適應性的關鍵。

圖1 系統結構圖

3 功能模塊設計

3.1 關鍵信息提取

關鍵信息提取主要是利用冶金帶鋼生產線上現有的工程合同，根據實際生產情況，確定需要的關鍵信息，利用python編程，導入合同后提取關鍵信息。python是一種解釋型編程語言，能夠面向對象編程，且已經研發出了很多第三方數據庫和實用性較強的應用工具[6]。使用起來容易上手，適用性廣。

通過比較多份委托制造設計合同，并結合設備加工制造進度管理的需求，確定了合同需要提取的關鍵信息有制造名稱，委托商，承制商，委托制造設備型號、名稱、數量，時間進度，經費。整個程序的流程圖如圖2所示，先導入符合要求的委托制造設計工程合同，定義匹配規則對關鍵信息進行匹配，再遍歷合同提取信息，將提取出的信息利用模糊推理的思想進行篩選，選擇模糊函數，設定權值，計算得出后隸屬度最好的信息作為關鍵信息導入到數據庫中。

圖2 關鍵信息提取程序流程圖

正則表達式是使用單個字符串來描述、匹配一系列符合某個句法規則的字符串，為字符串處理而生的，它使用特定的格式，來檢測字符串中的某個特定模式。需要用事先定義好的一些特定字符、及這些特定字符的組合，組成一個“規則字符串”；這個“規則字符串”用來表達對字符串的一種過濾邏輯。正則表達式是一種文本模式，該模式描述的是在搜索文本時要匹配的一個或多個字符串。

正則表達式的匹配的部分語法如圖3所示。

圖3 正則表達式匹配語法

根據正則表達式的匹配語法，研究工程合同中的關鍵信息的位置和內容特點，設定出了符合本系統需求的規則字符串：

在這行代碼中，設定與關鍵詞相對應的前綴信息進行定位，然后在整個合同文本上進行遍歷，提取符合規則的文本信息。因為要提取的內容包含文字和數字，所以對應不同的語法規則。(S+)代表文字文本，(.*)代表數字文本，(.*)’，’S+（ ）代表數字和文字相結合的文本，比如某年某月某日這樣的關鍵信息。

模糊推理是使用模糊邏輯制定從給定輸入到輸出的映射的過程。然后，映射提供了基礎，從中可以做出決策或識別出模式。模糊產生式的一般形式為：

其中，E是用模糊命題表示的模糊條件，它既可以是單個模糊命題的簡單條件，也可以是由多個模糊命題構成的復合余件；R是用模糊命題表示的模糊結論；CF是該產生式規則所表示的知識的可信度因子，它既可以是一個確定的實數，也可以是一個模糊數或模糊語言值，CF的值由領域專家在給出規則時同時給出；λ是閾值，用于指出相應知識在什么情況下可被應用。

模糊推理的過程是：

1）添加輸入的變量，本模塊中的輸入變量是利用正則表達式匹配從合同提取出來的信息；

2）設計推理矩陣大小，添加模糊語言的隸屬函數；

3）觀察提取出的信息，設定各項判定指標，比如位置信息，特定詞匯等，編輯模糊推理規則，設定各種指標下的權重；

4）進行推理計算，計算隸屬度，隸屬度最高的就是需要提取的關鍵信息。

3.2 數據庫搭建

在數據庫中要將提取出的關鍵信息進行保存和管理，同時根據制造加工的需要設計生產加工進度管理表格，再根據表格的形式設計er圖，在數據庫中搭建表格。

生產進度管理表格是根據實際制造加工需求設計的，如圖4所示。表頭包含了項目名稱，委托商，承制商和項目開始時間，項目結束時間，項目相關負責人，設備的名稱，圖號和數量等信息，合同中都包含這些信息。下料焊接，機械加工，裝配，噴漆和包裝等設備具體狀態，完成日期等需要承制方自行填寫并提供圖片或文件等信息。

圖4 生產加工進度管理表格

E-R圖是展示表結構設計的關系圖，展現各個模塊的關系和包含的元素，圖5是根據生產加工進度管理表格搭建的E-R圖。從E-R圖中可以看到，將數據庫中的表結構分為合同、委托商、承制商、設備和設備狀態這幾個模塊。因為有很多的工程合同，所以不同的合同有各自的代碼，名稱，委托商，承制商等信息；委托商和承制商包含了公司名稱，代碼，負責人等元素；不同的承制商負責不同的設備，設備中包含著設備代碼，名稱，圖號等信息。這些不同的信息相互串聯，搭建出了整個生產加工進度管理表格。

圖5 E-R圖

3.3 軟件功能設計

數據庫搭建好之后需要設計軟件，選用c語言開發整個軟件來實現整個系統的功能。軟件界面需要包含合同信息預覽、生產加工進度管理表格、狀態說明、項目質量管理和項目人員等信息。軟件具備的功能有合同管理，計劃進度管理，日常管理。

合同管理是將所有的合同進行匹配，當供貨商和承制商用特定的賬號登錄軟件后，可以看到隸屬于自己的合同和對應的關鍵信息，同時當合同信息發生變動時也會出現相應的改變。

計劃進度管理是根據制造加工的實際需求和提取出的關鍵信息，設計出生產加工進度管理表格，在這個表格中包含設備的信息和生產進度，供貨商和承制商進行相對應的操作。承制商需要根據工程合同的內容設定好設備工期，然后提供設備各個狀態的憑證，如果未能在指定工期完成任務，系統會出現提示，承制商需要結合實際情況重新設定工期，實現對冶金帶鋼生產線加工制造進度的管理。

日常管理主要包含發布項目進度信息，通知公告信息以及構建供貨商和承制商之間的聯系。當承制商沒有在時間內完成工期，出現報警提示后供貨商也能夠看到相關提示，然后在系統中和承制商進行聯系。

4 結語

面對冶金帶鋼生產線設備眾多，架構復雜，而傳統的加工制造進度管理方法效率低下，繁瑣費時的現狀，本文提出的加工制造進度管理系統操作簡單，信息全面，能隨時更新和查看。它將工程項目合同里的關鍵信息進行有效利用，再利用信息化的思路，設計出一個全面系統的生產線加工制造進度管理系統。這有利于更好的實現自動化辦公，也能讓整個生產線加工制造的進度管理和工程實施效率得到極大提升。