钢筋加工配送信息化管理系统的开发和应用

贾红艳

（中铁十七局集团有限公司山西太原 030006）

1 引言

在“互联网＋”等信息化技术蓬勃发展的形势下，利用信息化技术助力企业生产经营管理，切实提高管理效率，必然成为重要手段，甚至上升到发展战略高度［1］。目前国内大部分钢筋加工配送中心，虽然已采用钢筋集中加工配送的现代化管理模式，却仍然存在重硬件而轻软件的弊端，生产的设备已基本能满足钢筋商品化配送的要求，但是在信息化管理方面差距还很大，制约了钢筋加工配送行业的发展。

欧美、新加坡等成型钢筋应用发达的地区，已经进入成型钢筋组合构件加工配送阶段［2］，特别是桥梁、桩基、板、墙等标准化程度较高的组合构件基本上实现了在工厂内组合成型，然后配送到工地现场进行安装。并且，成型钢筋工厂能够为施工现场提供全过程技术服务——从图纸翻样、优化钢筋、料单转化、过程控制、配送交付到最后的安装验收。

石家庄钢筋加工公司是中铁十七局集团在石家庄正定新区独立设置的钢筋集中加工配送公司，主要完成石家庄地铁项目的钢筋制品配套生产服务。石家庄地铁三号线一期两边段、三号线二期东延段、一号线二期北延段及正定新区预留工程，共计24个站，1个车辆段，车站钢筋用量总计约22万t。钢筋主要用于车站围护桩、钢筋网片、暗挖段钢格栅、车站主体结构。钢筋集中加工配送，可有效实行工厂化模式生产，提升地铁施工现场安全、文明施工水平，更好地控制钢筋加工质量，提升企业总体形象［3］。

石家庄钢筋加工公司建厂初期的生产流程可以简单描述为：钢筋供应商供应各种规格批次的钢筋原材，客户将技术交底给加工公司的工程部，由技术人员根据图纸确定下料任务，交由工人进行领料、下料，并进行加工生产，最后由工程部质检后将制品配送到施工现场。大部分业务都是人工操作完成，信息技术运用较少，管理中存在以下几个突出问题：

（1）钢筋原材采购计划由人工统筹，难免出现疏漏。

（2）生产过程中很多数据靠人工记忆和手工记录费时费力，并且容易出错，给企业带来损失。

（3）管理人员在现场生产过程中的大量信息文件存放在个人电脑中，工作效率低下。

（4）管理人员在生产现场盯控，才能掌握现场生产数据信息，耗时耗力。

（5）传统原材入库及配送出库都是靠人工现场记录，然后再统计到电子表格，容易出现差错。

（6）传统设备操作由工人在操作屏上输入加工信息参数，对工人要求高；每台设备独立工作，管理人员无法快速全面掌握生产动态。

（7）生产技术交底由标段交给工程部，再转发给生产班组长，组长再分类交代设备操作员，多级交底容易出现错误。

为了解决上述问题，十七局集团公司专门成立《钢筋加工配送信息化管理系统》研发组，并且就此课题申报了2016股份公司的科研计划，开始针对石家庄钢筋加工公司钢筋加工配送管理量身定制一套网络化软件平台系统。

2 系统设计

为了满足石家庄钢筋加工公司生产管理的需求，设计一套基于B/S架构［4］的加工厂管理配送系统，将钢筋制品从原料采购、加工、质量检验、出库、施工方收货的整个过程进行信息化、电子化、网络化的跟踪管理，提高管理效率。使用该系统可以实现对产品质量从原材检验到生产加工的可追溯管理［5］，同时可以对钢筋进行套裁优化，提高原料使用率。

B/S架构最大优点是运行维护比较简单［6］，能满足不同人员在不同地点以不同的方式访问和操作同一个数据库，面向用户群体广，系统维护成本低，后期维护升级时，只需在服务器端重新部署软件，不用发布新的客户端程序［9］。系统整体建立在微软的ASP.NET平台，采用MVC框架，开发工具选用VS 2013，开发语言主要是C#和 JS（Java Script），数据库选用微软的SqlServer 2008R2。PDA客户端软件是一个独立的Android应用程序。

2.1 系统网络架构

在整个钢筋公司内建设局域网络，办公室架设服务器，部署交换机，设立多个工作信息点，库房、送货处铺设1～2个信息点进行数据录入与采集。每个信息点配置1台工业计算机，PDA（Personal Digital Assistant）手持终端扫描设备按需配置，如图1所示。

图1 管理系统网络架构

在生产车间内，结合原有的视频监控线路，铺设有线的联网线路。根据车间的实际面积和位置，放置多个路由器，使每台数控加工设备都可以连入生产管理系统。除了有线局域网外，在办公室交换机级联12路（根据生产点）无线路由设备，各个信息采集点通过无线网卡的方式联入局域网内。如果生产车间超过100 m，可采用路由器级联的方式。PDA设备采用无线网络802.11b［7］进行实时数据采集。

2.2 系统硬件配置

本管理系统需要配置1台服务器和多台工作电脑终端、网络交换机、PDA设备、打印机、扫描仪等各种所需硬件设备，见表1。

表1 系统硬件配置

2.3 系统主要功能模块的设计

钢筋加工配送业务有很强的流程性［8］，这正是信息技术处理的特长所在。

将生产职能按照职能部门的分工进行生产流程环节的定义，划分功能模块，如图2所示。

2.4 数据库设计

根据上述基本业务流程中产生的表单数据，建立相应的业务信息表，依据管理系统的开发需求建立基本信息表、业务逻辑表等。

3 软件系统的开发

软件分为两大部分，主体系统在PC端运行，PDA端设置原材和产品的出、入库管理模块。主要分为系统管理、合同备案、订单管理、采购管理、原材管理、生产管理、产品管理、库存管理和配送车辆跟踪等九个功能，涵盖钢筋厂的原材采购入库、加工生产、产品配送三个主要管理业务。

3.1 软件界面设计

系统的用户界面基于B/S的WEB页，界面是展示给用户的最直观的部分［9］，网页的主体色调采用了集团公司标识中的铁建蓝。

图2 系统功能模块划分

网页布局采用常见的三幅式，顶部为Banner区，显示系统Logo和用户信息、提示消息；左边的导航栏采用手风琴式菜单，可折叠二级菜单；右边为主体显示区域，多功能页面使用Tab标签叠加显示。

3.2 功能模块开发

根据前期对系统业务流程的分析，课题研发组对系统开发任务进行了分工，基本按照系统管理、合同管理、订单管理、采购管理、原材管理、生产管理、产品管理、库存管理、配送车辆跟踪等模块来进行详细的设计和代码编程。

3.2.1 系统用户的设计与管理

根据用户所在的职能部门划分不同的角色，按照角色划分权限。

3.2.2 系统管理

菜单信息、权限信息和系统的备份属于软件系统的设置功能；人员信息、部门信息、仓库信息、货架、加工班组、公司信息、配送车辆属于钢筋加工厂信息范畴；涉及到产品加工合同和加工订单管理方面的信息有客户、工程、配送地点。原材的管理需要录入材料基本信息、供应商、生产厂家、检测单位等。根据产品类型的不同，可以区分加工工艺流程，所以分为钢筋笼、钢筋网片、弯箍结构筋和弯曲结构筋。

3.2.3 合同管理

可以“添加”、“修改”、“删除”合同的内容。合同记录信息可以用来辅助统计和管理生产活动过程中原材和产品信息。

3.2.4 订单管理

（1）产品技术交底

根据客户提供的产品技术交底，设计产品图形录入界面，最终形成机器的加工参数。

按照一次录入参数可多次使用、多个构件通用的原则，将产品分为组合型产品和单一型产品。机器可完成构件的加工，只要将产品拆分为构件，再将构件的加工参数转变为机器的加工指令，就完成了技术交底录入功能。按照机器类别，录入界面划分为三种：结构钢筋弯曲、结构钢筋弯箍、钢筋网片。

系统提供两种方式来录入技术交底信息：技术交底Excel文件导入和图形化界面录入。

第一种：图形化技术交底［10］，实现待加工钢筋构件的计算机图形界面录入，根据录入参数动态生成钢筋构件图，结合特定数控设备的技术协议，生成订单的加工参数表。

第二种：技术交底Excel文件导入，减少二次录入工作量。结合石家庄钢筋加工公司的实际应用情况，在其现有技术交底Excel文件格式中增加钢筋图形的边长、角度参数，使用“导入技术交底文件”接口，软件将文件中的参数转化为结构钢筋弯曲参数表或结构钢筋弯箍参数表，满足后续数控设备加工需求。

（2）周计划单

集中加工生产首先要根据客户下发的订单，排好生产计划。周计划单就是按照客户提供的预计使用时间列出最近一周要加工的产品，指导后边的原材采购计划和车间里生产任务规划。

3.2.5 采购管理

（1）原材需求计划单

根据周计划单中列出的产品，统计所有产品用到的原材规格和数量，按照原材编号汇总出需求量，从而确定原材采购量。计算汇总过程中可根据经验设置原材损耗率。

（2）原材采购单

采购时，系统会列出采购计划单中的原材需求数量和现有原材库存量，操作人员可以人工决策采购量。

3.2.6 原材管理

（1）过磅单

在一个采购单的原材到货后进行过磅登记。（2）原材点验

操作员在PDA端程序进入“原材入库”界面，将每一捆的原材数量/重量和钢筋炉批号填入、提交，录入原材待检库，同时打印、粘贴相应的原材待检标识。

（3）原材送检委托

试验人员根据审核通过的点验单和试验通知单号，完成对应批号原材的检测委托工作。

（4）原材检验单

操作员根据送检委托单量和钢筋炉批号录入对应的原材检验报告号，参照检验结果进行入库和退场处理，同时打印、粘贴原材检验标识，代替前面的原材待检标识。

3.2.7 生产管理

（1）生产任务单

工程部根据标段的周需求计划安排生产任务，选产品并填入计划生产数量保存，生成单号唯一的生产任务单。

（2）钢筋领料单

根据生产任务单，统计加工所需原材综合下料套裁组合，形成原材领用单。

在统计一个生产任务单的用料时，综合考虑产品构件的下料长度，以最小尾料作为目标［11］对下料方式进行优化组合。

本软件系统调用Lingo工具软件对每一组相同规格型号的钢筋下料长度数据进行建模和求解，保证原材损耗率最小。

（3）原材出库

操作员使用PDA设备扫描“钢筋领料单”和原材标识二维码，输入数量，提交完成出库操作。

（4）用料汇总

结合“断料方式表”和“原材出库表”，使用“贪心算法”，匹配不同的断料长度和原材检验报告号，生成“用料汇总单”，统计出余料信息。

（5）生产料牌单

安排一次生产的产品或构件数量、生产线、加工人、质检员等，打印出本次任务的所有生产料牌和产品标识牌。

（6）批量生产

把本次生产料牌单中的任务下发到车间对应的数控设备，同时生产料牌单发放给设备操作工人，系统也可以查看数控设备完成工作状态。

3.2.8 产品管理

（1）产品入库

工程部质检员负责检验产品，使用PDA设备扫描其生产料牌或产品标识牌上的二维码，完成半成品或成品入库操作。

（2）产品配送计划

工程部配送员根据各标段的生产需求和配送线路制定合理的产品分车配送计划。

（3）产品配送出库

配送员根据配送计划单，指导现场装车操作，同时要用PDA扫描装车产品的标识牌，完成产品的出库。

3.2.9 库存管理

支持用户分类查询系统中的原材和产品库存信息，可汇总当月物资采购和配送信息。

3.2.10 配送管理

配送车辆安装了GPS定位系统，管理系统中集成车辆信息追踪网页，可以实时查询每台车辆的运行轨迹。

4 信息化管理系统的应用效果

2018年10月，信息化管理系统正式在石家庄钢筋加工公司投入生产，产生了良好的经济效益和社会效益，对生产管理的提升效果主要有：

（1）通过二维码扫描代替传统人工纸质记录，操作便捷高效。

（2）自动下发生产指令，减少交底环节和人为错误。

（3）应用条码和二维码技术，真正实现了产品的质量追溯。

（4）系统记录、统计，能够快速汇总原材库存、产品加工、用户供应等数据，随时掌握生产动态。

（5）系统的套裁优化功能，可以统筹计算不同产品的下料长度，得出优化的下料方式，减少钢筋尾料、废料，降低原材损耗。

5 结束语

信息作为新的生产要素，既能直接推动生产效益的增长，也能间接影响企业的发展［12］。“钢筋加工配送信息化管理系统”弥补了石家庄钢筋加工公司管理信息化系统的缺失，既提升了企业现代化管理水平，也提高了生产效率，取得了良好的社会效益和经济效益。