鋼筋加工配送信息化管理系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用

賈紅艷

（中鐵十七局集團(tuán)有限公司山西太原 030006）

1 引言

在“互聯(lián)網(wǎng)＋”等信息化技術(shù)蓬勃發(fā)展的形勢下，利用信息化技術(shù)助力企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理，切實(shí)提高管理效率，必然成為重要手段，甚至上升到發(fā)展戰(zhàn)略高度［1］。目前國內(nèi)大部分鋼筋加工配送中心，雖然已采用鋼筋集中加工配送的現(xiàn)代化管理模式，卻仍然存在重硬件而輕軟件的弊端，生產(chǎn)的設(shè)備已基本能滿足鋼筋商品化配送的要求，但是在信息化管理方面差距還很大，制約了鋼筋加工配送行業(yè)的發(fā)展。

歐美、新加坡等成型鋼筋應(yīng)用發(fā)達(dá)的地區(qū)，已經(jīng)進(jìn)入成型鋼筋組合構(gòu)件加工配送階段［2］，特別是橋梁、樁基、板、墻等標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的組合構(gòu)件基本上實(shí)現(xiàn)了在工廠內(nèi)組合成型，然后配送到工地現(xiàn)場進(jìn)行安裝。并且，成型鋼筋工廠能夠?yàn)槭┕がF(xiàn)場提供全過程技術(shù)服務(wù)——從圖紙翻樣、優(yōu)化鋼筋、料單轉(zhuǎn)化、過程控制、配送交付到最后的安裝驗(yàn)收。

石家莊鋼筋加工公司是中鐵十七局集團(tuán)在石家莊正定新區(qū)獨(dú)立設(shè)置的鋼筋集中加工配送公司，主要完成石家莊地鐵項(xiàng)目的鋼筋制品配套生產(chǎn)服務(wù)。石家莊地鐵三號線一期兩邊段、三號線二期東延段、一號線二期北延段及正定新區(qū)預(yù)留工程，共計(jì)24個站，1個車輛段，車站鋼筋用量總計(jì)約22萬t。鋼筋主要用于車站圍護(hù)樁、鋼筋網(wǎng)片、暗挖段鋼格柵、車站主體結(jié)構(gòu)。鋼筋集中加工配送，可有效實(shí)行工廠化模式生產(chǎn)，提升地鐵施工現(xiàn)場安全、文明施工水平，更好地控制鋼筋加工質(zhì)量，提升企業(yè)總體形象［3］。

石家莊鋼筋加工公司建廠初期的生產(chǎn)流程可以簡單描述為：鋼筋供應(yīng)商供應(yīng)各種規(guī)格批次的鋼筋原材，客戶將技術(shù)交底給加工公司的工程部，由技術(shù)人員根據(jù)圖紙確定下料任務(wù)，交由工人進(jìn)行領(lǐng)料、下料，并進(jìn)行加工生產(chǎn)，最后由工程部質(zhì)檢后將制品配送到施工現(xiàn)場。大部分業(yè)務(wù)都是人工操作完成，信息技術(shù)運(yùn)用較少，管理中存在以下幾個突出問題：

（1）鋼筋原材采購計(jì)劃由人工統(tǒng)籌，難免出現(xiàn)疏漏。

（2）生產(chǎn)過程中很多數(shù)據(jù)靠人工記憶和手工記錄費(fèi)時費(fèi)力，并且容易出錯，給企業(yè)帶來損失。

（3）管理人員在現(xiàn)場生產(chǎn)過程中的大量信息文件存放在個人電腦中，工作效率低下。

（4）管理人員在生產(chǎn)現(xiàn)場盯控，才能掌握現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息，耗時耗力。

（5）傳統(tǒng)原材入庫及配送出庫都是靠人工現(xiàn)場記錄，然后再統(tǒng)計(jì)到電子表格，容易出現(xiàn)差錯。

（6）傳統(tǒng)設(shè)備操作由工人在操作屏上輸入加工信息參數(shù)，對工人要求高；每臺設(shè)備獨(dú)立工作，管理人員無法快速全面掌握生產(chǎn)動態(tài)。

（7）生產(chǎn)技術(shù)交底由標(biāo)段交給工程部，再轉(zhuǎn)發(fā)給生產(chǎn)班組長，組長再分類交代設(shè)備操作員，多級交底容易出現(xiàn)錯誤。

為了解決上述問題，十七局集團(tuán)公司專門成立《鋼筋加工配送信息化管理系統(tǒng)》研發(fā)組，并且就此課題申報了2016股份公司的科研計(jì)劃，開始針對石家莊鋼筋加工公司鋼筋加工配送管理量身定制一套網(wǎng)絡(luò)化軟件平臺系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了滿足石家莊鋼筋加工公司生產(chǎn)管理的需求，設(shè)計(jì)一套基于B/S架構(gòu)［4］的加工廠管理配送系統(tǒng)，將鋼筋制品從原料采購、加工、質(zhì)量檢驗(yàn)、出庫、施工方收貨的整個過程進(jìn)行信息化、電子化、網(wǎng)絡(luò)化的跟蹤管理，提高管理效率。使用該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品質(zhì)量從原材檢驗(yàn)到生產(chǎn)加工的可追溯管理［5］，同時可以對鋼筋進(jìn)行套裁優(yōu)化，提高原料使用率。

B/S架構(gòu)最大優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行維護(hù)比較簡單［6］，能滿足不同人員在不同地點(diǎn)以不同的方式訪問和操作同一個數(shù)據(jù)庫，面向用戶群體廣，系統(tǒng)維護(hù)成本低，后期維護(hù)升級時，只需在服務(wù)器端重新部署軟件，不用發(fā)布新的客戶端程序［9］。系統(tǒng)整體建立在微軟的ASP.NET平臺，采用MVC框架，開發(fā)工具選用VS 2013，開發(fā)語言主要是C#和 JS（Java Script），數(shù)據(jù)庫選用微軟的SqlServer 2008R2。PDA客戶端軟件是一個獨(dú)立的Android應(yīng)用程序。

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在整個鋼筋公司內(nèi)建設(shè)局域網(wǎng)絡(luò)，辦公室架設(shè)服務(wù)器，部署交換機(jī)，設(shè)立多個工作信息點(diǎn)，庫房、送貨處鋪設(shè)1～2個信息點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入與采集。每個信息點(diǎn)配置1臺工業(yè)計(jì)算機(jī)，PDA（Personal Digital Assistant）手持終端掃描設(shè)備按需配置，如圖1所示。

圖1 管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在生產(chǎn)車間內(nèi)，結(jié)合原有的視頻監(jiān)控線路，鋪設(shè)有線的聯(lián)網(wǎng)線路。根據(jù)車間的實(shí)際面積和位置，放置多個路由器，使每臺數(shù)控加工設(shè)備都可以連入生產(chǎn)管理系統(tǒng)。除了有線局域網(wǎng)外，在辦公室交換機(jī)級聯(lián)12路（根據(jù)生產(chǎn)點(diǎn)）無線路由設(shè)備，各個信息采集點(diǎn)通過無線網(wǎng)卡的方式聯(lián)入局域網(wǎng)內(nèi)。如果生產(chǎn)車間超過100 m，可采用路由器級聯(lián)的方式。PDA設(shè)備采用無線網(wǎng)絡(luò)802.11b［7］進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)采集。

2.2 系統(tǒng)硬件配置

本管理系統(tǒng)需要配置1臺服務(wù)器和多臺工作電腦終端、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、PDA設(shè)備、打印機(jī)、掃描儀等各種所需硬件設(shè)備，見表1。

表1 系統(tǒng)硬件配置

2.3 系統(tǒng)主要功能模塊的設(shè)計(jì)

鋼筋加工配送業(yè)務(wù)有很強(qiáng)的流程性［8］，這正是信息技術(shù)處理的特長所在。

將生產(chǎn)職能按照職能部門的分工進(jìn)行生產(chǎn)流程環(huán)節(jié)的定義，劃分功能模塊，如圖2所示。

2.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

根據(jù)上述基本業(yè)務(wù)流程中產(chǎn)生的表單數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)的業(yè)務(wù)信息表，依據(jù)管理系統(tǒng)的開發(fā)需求建立基本信息表、業(yè)務(wù)邏輯表等。

3 軟件系統(tǒng)的開發(fā)

軟件分為兩大部分，主體系統(tǒng)在PC端運(yùn)行，PDA端設(shè)置原材和產(chǎn)品的出、入庫管理模塊。主要分為系統(tǒng)管理、合同備案、訂單管理、采購管理、原材管理、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品管理、庫存管理和配送車輛跟蹤等九個功能，涵蓋鋼筋廠的原材采購入庫、加工生產(chǎn)、產(chǎn)品配送三個主要管理業(yè)務(wù)。

3.1 軟件界面設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的用戶界面基于B/S的WEB頁，界面是展示給用戶的最直觀的部分［9］，網(wǎng)頁的主體色調(diào)采用了集團(tuán)公司標(biāo)識中的鐵建藍(lán)。

圖2 系統(tǒng)功能模塊劃分

網(wǎng)頁布局采用常見的三幅式，頂部為Banner區(qū)，顯示系統(tǒng)Logo和用戶信息、提示消息；左邊的導(dǎo)航欄采用手風(fēng)琴式菜單，可折疊二級菜單；右邊為主體顯示區(qū)域，多功能頁面使用Tab標(biāo)簽疊加顯示。

3.2 功能模塊開發(fā)

根據(jù)前期對系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程的分析，課題研發(fā)組對系統(tǒng)開發(fā)任務(wù)進(jìn)行了分工，基本按照系統(tǒng)管理、合同管理、訂單管理、采購管理、原材管理、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品管理、庫存管理、配送車輛跟蹤等模塊來進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)和代碼編程。

3.2.1 系統(tǒng)用戶的設(shè)計(jì)與管理

根據(jù)用戶所在的職能部門劃分不同的角色，按照角色劃分權(quán)限。

3.2.2 系統(tǒng)管理

菜單信息、權(quán)限信息和系統(tǒng)的備份屬于軟件系統(tǒng)的設(shè)置功能；人員信息、部門信息、倉庫信息、貨架、加工班組、公司信息、配送車輛屬于鋼筋加工廠信息范疇；涉及到產(chǎn)品加工合同和加工訂單管理方面的信息有客戶、工程、配送地點(diǎn)。原材的管理需要錄入材料基本信息、供應(yīng)商、生產(chǎn)廠家、檢測單位等。根據(jù)產(chǎn)品類型的不同，可以區(qū)分加工工藝流程，所以分為鋼筋籠、鋼筋網(wǎng)片、彎箍結(jié)構(gòu)筋和彎曲結(jié)構(gòu)筋。

3.2.3 合同管理

可以“添加”、“修改”、“刪除”合同的內(nèi)容。合同記錄信息可以用來輔助統(tǒng)計(jì)和管理生產(chǎn)活動過程中原材和產(chǎn)品信息。

3.2.4 訂單管理

（1）產(chǎn)品技術(shù)交底

根據(jù)客戶提供的產(chǎn)品技術(shù)交底，設(shè)計(jì)產(chǎn)品圖形錄入界面，最終形成機(jī)器的加工參數(shù)。

按照一次錄入?yún)?shù)可多次使用、多個構(gòu)件通用的原則，將產(chǎn)品分為組合型產(chǎn)品和單一型產(chǎn)品。機(jī)器可完成構(gòu)件的加工，只要將產(chǎn)品拆分為構(gòu)件，再將構(gòu)件的加工參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器的加工指令，就完成了技術(shù)交底錄入功能。按照機(jī)器類別，錄入界面劃分為三種：結(jié)構(gòu)鋼筋彎曲、結(jié)構(gòu)鋼筋彎箍、鋼筋網(wǎng)片。

系統(tǒng)提供兩種方式來錄入技術(shù)交底信息：技術(shù)交底Excel文件導(dǎo)入和圖形化界面錄入。

第一種：圖形化技術(shù)交底［10］，實(shí)現(xiàn)待加工鋼筋構(gòu)件的計(jì)算機(jī)圖形界面錄入，根據(jù)錄入?yún)?shù)動態(tài)生成鋼筋構(gòu)件圖，結(jié)合特定數(shù)控設(shè)備的技術(shù)協(xié)議，生成訂單的加工參數(shù)表。

第二種：技術(shù)交底Excel文件導(dǎo)入，減少二次錄入工作量。結(jié)合石家莊鋼筋加工公司的實(shí)際應(yīng)用情況，在其現(xiàn)有技術(shù)交底Excel文件格式中增加鋼筋圖形的邊長、角度參數(shù)，使用“導(dǎo)入技術(shù)交底文件”接口，軟件將文件中的參數(shù)轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)鋼筋彎曲參數(shù)表或結(jié)構(gòu)鋼筋彎箍參數(shù)表，滿足后續(xù)數(shù)控設(shè)備加工需求。

（2）周計(jì)劃單

集中加工生產(chǎn)首先要根據(jù)客戶下發(fā)的訂單，排好生產(chǎn)計(jì)劃。周計(jì)劃單就是按照客戶提供的預(yù)計(jì)使用時間列出最近一周要加工的產(chǎn)品，指導(dǎo)后邊的原材采購計(jì)劃和車間里生產(chǎn)任務(wù)規(guī)劃。

3.2.5 采購管理

（1）原材需求計(jì)劃單

根據(jù)周計(jì)劃單中列出的產(chǎn)品，統(tǒng)計(jì)所有產(chǎn)品用到的原材規(guī)格和數(shù)量，按照原材編號匯總出需求量，從而確定原材采購量。計(jì)算匯總過程中可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置原材損耗率。

（2）原材采購單

采購時，系統(tǒng)會列出采購計(jì)劃單中的原材需求數(shù)量和現(xiàn)有原材庫存量，操作人員可以人工決策采購量。

3.2.6 原材管理

（1）過磅單

在一個采購單的原材到貨后進(jìn)行過磅登記。（2）原材點(diǎn)驗(yàn)

操作員在PDA端程序進(jìn)入“原材入庫”界面，將每一捆的原材數(shù)量/重量和鋼筋爐批號填入、提交，錄入原材待檢庫，同時打印、粘貼相應(yīng)的原材待檢標(biāo)識。

（3）原材送檢委托

試驗(yàn)人員根據(jù)審核通過的點(diǎn)驗(yàn)單和試驗(yàn)通知單號，完成對應(yīng)批號原材的檢測委托工作。

（4）原材檢驗(yàn)單

操作員根據(jù)送檢委托單量和鋼筋爐批號錄入對應(yīng)的原材檢驗(yàn)報告號，參照檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行入庫和退場處理，同時打印、粘貼原材檢驗(yàn)標(biāo)識，代替前面的原材待檢標(biāo)識。

3.2.7 生產(chǎn)管理

（1）生產(chǎn)任務(wù)單

工程部根據(jù)標(biāo)段的周需求計(jì)劃安排生產(chǎn)任務(wù)，選產(chǎn)品并填入計(jì)劃生產(chǎn)數(shù)量保存，生成單號唯一的生產(chǎn)任務(wù)單。

（2）鋼筋領(lǐng)料單

根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)單，統(tǒng)計(jì)加工所需原材綜合下料套裁組合，形成原材領(lǐng)用單。

在統(tǒng)計(jì)一個生產(chǎn)任務(wù)單的用料時，綜合考慮產(chǎn)品構(gòu)件的下料長度，以最小尾料作為目標(biāo)［11］對下料方式進(jìn)行優(yōu)化組合。

本軟件系統(tǒng)調(diào)用Lingo工具軟件對每一組相同規(guī)格型號的鋼筋下料長度數(shù)據(jù)進(jìn)行建模和求解，保證原材損耗率最小。

（3）原材出庫

操作員使用PDA設(shè)備掃描“鋼筋領(lǐng)料單”和原材標(biāo)識二維碼，輸入數(shù)量，提交完成出庫操作。

（4）用料匯總

結(jié)合“斷料方式表”和“原材出庫表”，使用“貪心算法”，匹配不同的斷料長度和原材檢驗(yàn)報告號，生成“用料匯總單”，統(tǒng)計(jì)出余料信息。

（5）生產(chǎn)料牌單

安排一次生產(chǎn)的產(chǎn)品或構(gòu)件數(shù)量、生產(chǎn)線、加工人、質(zhì)檢員等，打印出本次任務(wù)的所有生產(chǎn)料牌和產(chǎn)品標(biāo)識牌。

（6）批量生產(chǎn)

把本次生產(chǎn)料牌單中的任務(wù)下發(fā)到車間對應(yīng)的數(shù)控設(shè)備，同時生產(chǎn)料牌單發(fā)放給設(shè)備操作工人，系統(tǒng)也可以查看數(shù)控設(shè)備完成工作狀態(tài)。

3.2.8 產(chǎn)品管理

（1）產(chǎn)品入庫

工程部質(zhì)檢員負(fù)責(zé)檢驗(yàn)產(chǎn)品，使用PDA設(shè)備掃描其生產(chǎn)料牌或產(chǎn)品標(biāo)識牌上的二維碼，完成半成品或成品入庫操作。

（2）產(chǎn)品配送計(jì)劃

工程部配送員根據(jù)各標(biāo)段的生產(chǎn)需求和配送線路制定合理的產(chǎn)品分車配送計(jì)劃。

（3）產(chǎn)品配送出庫

配送員根據(jù)配送計(jì)劃單，指導(dǎo)現(xiàn)場裝車操作，同時要用PDA掃描裝車產(chǎn)品的標(biāo)識牌，完成產(chǎn)品的出庫。

3.2.9 庫存管理

支持用戶分類查詢系統(tǒng)中的原材和產(chǎn)品庫存信息，可匯總當(dāng)月物資采購和配送信息。

3.2.10 配送管理

配送車輛安裝了GPS定位系統(tǒng)，管理系統(tǒng)中集成車輛信息追蹤網(wǎng)頁，可以實(shí)時查詢每臺車輛的運(yùn)行軌跡。

4 信息化管理系統(tǒng)的應(yīng)用效果

2018年10月，信息化管理系統(tǒng)正式在石家莊鋼筋加工公司投入生產(chǎn)，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，對生產(chǎn)管理的提升效果主要有：

（1）通過二維碼掃描代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工紙質(zhì)記錄，操作便捷高效。

（2）自動下發(fā)生產(chǎn)指令，減少交底環(huán)節(jié)和人為錯誤。

（3）應(yīng)用條碼和二維碼技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的質(zhì)量追溯。

（4）系統(tǒng)記錄、統(tǒng)計(jì)，能夠快速匯總原材庫存、產(chǎn)品加工、用戶供應(yīng)等數(shù)據(jù)，隨時掌握生產(chǎn)動態(tài)。

（5）系統(tǒng)的套裁優(yōu)化功能，可以統(tǒng)籌計(jì)算不同產(chǎn)品的下料長度，得出優(yōu)化的下料方式，減少鋼筋尾料、廢料，降低原材損耗。

5 結(jié)束語

信息作為新的生產(chǎn)要素，既能直接推動生產(chǎn)效益的增長，也能間接影響企業(yè)的發(fā)展［12］?！颁摻罴庸づ渌托畔⒒芾硐到y(tǒng)”彌補(bǔ)了石家莊鋼筋加工公司管理信息化系統(tǒng)的缺失，既提升了企業(yè)現(xiàn)代化管理水平，也提高了生產(chǎn)效率，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。