钢卷（板）包装工艺知识管理系统的研究和构建

刘海江，李加佳，刘扬鹤

LIU Hai-jiang1, LI Jia-jia1, LIU Yang-he2

（1.同济大学 机械工程学院，上海 201804；2.University of California-Berkeley，CA 94720）

0 引言

随着汽车、建筑和家电行业的不断发展，钢材的需求也不断提高。而钢卷（板）的包装是其在存储运输过程中的重要保护措施。钢卷（板）的包装不仅直接影响其产品质量，而且关系到其企业形象。一般情况下钢卷（板）包装可以分成卧卷包装、立卷包装和钢板包装三种类型，不同的包装类型对应着不同的包装材料，不同的包装生产线，不同的包装工艺，对包装人员的要求也不同。而对于每种包装类型都有不同的包装精度要求，存在精包、普包等不同等级。不同的包装等级对应着不同的包装材料，不同的包装工艺。钢卷（板）的包装过程涉及包装材料、包装工具、包装人员、包装设备、辅助材料和包装工艺。

目前，大多数钢材生产企业对钢卷（板）包装生产线的规划和管理都是人工凭经验进行的，各个包装生产线的工艺处于孤立分散的状态[1]。由于没有统一的工艺管理平台，只有纸样、磁盘为媒介，相关的工艺信息的传递、获取和更新变得十分困难。包装产品涉及的不同部门之间的联系协调、信息沟通只能依靠工艺人员的经验来决定，对以往的包装产品信息、包装产品质量、没有统一的记录、标准化存储。为解决上述问题，满足现代化包装的需求，我们希望自主开发“钢卷（板）包装工艺知识管理系统”，将钢卷（板）包装过程中的各种工艺信息统一存储，建立完善的包装工艺及生产线规划知识管理系统。

1 钢卷（板）包装工艺分析

钢卷（板）包装工序按照先后顺序可分为：外纸护角安装、外周防锈纸包装、内周防锈纸包装、塑料套包装、内纸护角安放、外周包板包装、端护板包装、内外铁护角安放、周向打捆(3～5道)和径向打捆(4—6道)等。涉及到的包装设备包括叉车、行车、提升小车、翻钢机、运输链、横向打捆机和纵向打捆机等。钢卷（板）的包装工艺不仅涉及具体的包装方法，更与包装材料、包装设备和包装工具紧密相关，如图1所示。因此，有必要对包装工艺中的包装方法及包装材料、包装设备资源建立合理的关系，将已有的包装工艺建立成可以查询浏览的工艺实例库，并在工艺实例库的基础上进行包装工艺的规划，并计算出包装成本、包装工时等辅助信息。

图1 钢卷（板）包装工艺知识涉及内容

同时，包装产品在仓储、吊运和运输过程中钢卷（板）可能会存在边部受损、表面磨损甚至生锈等情况，而各种包装材料也会出现磨损、破裂、变形等损坏形式。因此，有必要对包装产品在整个物流过程中的各种失效形式进行调查、整理、分析，建立包装产品物流失效形式数据库，可以对已有包装工艺的防护性能进行评价，也能够新包装工艺规划提供参考的基础。

2 钢卷（板）包装工艺管理系统的构建方案

知识管理是指运用先进的信息和通信手段，将企事业知识作为资本财产来进行管理的、一套独特的企事业管理实践活动。知识管理的开发动机定位在保存过去俘获的知识，使适当的人员在适当的时机能快捷地查询到以适当样式表示的所需知识，去帮助解决工作实践中遇到的问题[2]。

通过对钢卷（板）包装工艺的分析，钢卷（板）包装工艺管理系统需要考虑到以下五个内容：

1）钢卷（板）信息、包装材料、设备、工具等信息的处理。

2）已有包装工艺存储，已有包装生产线信息存储。

3）成本核算、工时分析等工作。

4）进行生产线和工位的布局设计。

5）包装产品物流失效形式的存储与检索，对新规划包装工艺进行防护性能评价。

根据上述要求构建钢卷（板）包装工艺知识管理系统，以关系型数据库为基础，由它完成多种知识的统一管理。钢卷（板）包装工艺知识管理系统构建如图2所示。

图2 钢卷（板）包装工艺知识管理系统构建示意图

3 钢卷（板）包装工艺知识管理数据库的构建

3.1 建立包装实体以及实体之间关系

根据系统各功能模块，抽象归纳出包装生产线上各个实体。实体包括：钢卷（板）、包装材料、包装设备、人工、工具、包装工艺和包装工序等不同实体。同时考虑到包装产品的物流运输过程，实体还包括：仓储方式、吊运方式、运输方式、钢卷（板）损耗形式和包装材料破损形式。

建立包装实例如下case1[O,P,Y,B]，其中，O代表其产品实体，O=(o1,o2,o3,o4)，o1表示产品类型，o2表示产品基本信息，o3表示产品尺寸信息，o4表示产品材料性能；P代表产品包装工艺实体，P=(p1,p2,p3,…,pi,…,pn)，pi表示包装工艺P的第i条包装工序；Y代表包装产品物流过程，Y=(y1,y2,y3)，y1表示仓储方式实体，y2表示吊运方式实体，y3表示运输方式实体；B表示包装产品失效形式，B=(b1,b2)，b1表示钢卷（板）损耗形式实体，b2表示包装材料破损形式实体。

对于包装工艺实体P中第i条包装工序pi进一步分析，pi=(m,e,p,t,d)，其中，m代表第i条包装工序所用包装材料实体，e代表所用包装人员实体，p代表所用包装设备实体，t代表工具实体，d代表具体工序描述实体。

根据以上分析，建立实体E-R模型及模型之间的关系，如图3所示。

图3 钢卷（板）包装工艺实体E-R模型图

3.2 包装工艺数据库构建

根据已建E-R模型及模型之间的关系，建立包装工艺数据库，包括钢卷（板）库、包装材料库、包装资源库、包装工艺库、包装工时库、包装成本库、物流方式库和产品失效形式库等。考虑到数据建立的方便性、后期数据维护的便利性，选择Microsoft 公司的SQL SERVER 2005 作为后台数据库。

4 包装工艺知识管理系统的设计与实现

在开发包装工艺知识管理系统时，综合考虑了代码重用、系统管理、操作简便、应用安全以及后期维护等方面的要求，采用了visual c++平台开发系统，考虑到用户信息共享与发布的需求，钢卷（板）包装工艺知识管理系统硬件和网络平台系统构架采用Client—Server体系结构。系统功能模块设计为：总资源管理、包装工艺实例管理、包装工艺规划、成本核算、成产线及布局设计、产品物流失效查询、包装工艺防护性能评价。

以其中总资源管理模块为例，总资源管理模块包括钢卷（板）管理模块、包装材料管理模块和包装资源管理模块，用户能够实现查询、浏览、修改等功能，简化了技术人员查询翻阅大量图纸文件的繁琐工作，同时能够存储新开发的知识。如图4所示，包装材料管理模块中，用户能够查看包装过程中所用到的各种包装材料的信息，并能够对已有的包装材料的信息进行修改和删除。对于包装工艺中可能用到的新开发的包装材料，用户也可以将其信息添加到包装材料模块之中，方便日后查询和处理。

图4 包装材料管理模块

5 结论

本文设计了钢卷（板）包装工艺知识管理平台，涉及到包装生产线的钢卷（板）、包装材料和包装资源，涉及到人员、物料和方法，最终形成知识管理系统，能够对原有的包装经验和规律进行总结和提炼，从而解决传统的人工经验存在的不足，提高包装效率，对不同的包装生产线实现统一管理。该系统对于钢卷（板）包装企业具有重要的实用价值。

[1]王浩宇,石焱,饶洪宇.我国冷轧钢卷包装工艺现状分析[J].甘肃冶金,2007.

[2]范幸华.白车生工艺及生产线规划知识管理系统知识库的设计与开发[D].上海:同济大学机械学院,2007.

[3]胡运发.数据与知识工程导论[M].北京:清华大学出版社,2003.

[4]曲扬.精通Visual C++实效编程280例[M].北京:人民邮电出版社,2009.

[5]颜志军.Visual C++数据库开发典型模块与实例精讲[M].北京:电子工业出版社,2007.