焊接填充材料管理平台系统开发

刘晓多，杨军伟

中国核工业二三建设有限公司 北京 264300

1 序言

焊接填充材料（以下简称焊材）是焊接过程中的重要组成部分，直接影响到整个核电工程的焊接质量，对焊材的使用要有追溯。传统焊材的发放、领用、回收采取手写登记的方式，纸张易受损、丢失、字迹模糊等情况，且难以实时统计跟踪，追溯性差，不利于焊材管理和后续分析，容易造成焊材浪费。因此，需建立一套焊材信息化管理系统，通过对焊材的发放、领用、回收、物料标识和人员身份生物识别等模块的开发，实现焊材使用全过程的信息记录与预警，确保焊工领用材料及施用对象的正确性与真实性。

2 焊材管理现状分析

（1）核电现场焊材管理现状 只能通过纸质表格进行登记、核对、取证追溯、事后分析、人工汇总报表等手段进行管理，如图1所示，属于独立纸质台账的管理模式，存在较多的弊端。如：信息登记错误、手写的规范性和识别率、纸质文档丢失/自然损毁等。

（2）焊材备料与实际需求耦合度低 焊接控制单是每天由班组长进行分发，当天由焊工根据工作任务进行领用焊材，由此导致烘干室存在焊材备料与实际需求耦合度低，烘干冗余焊材等情况。

（3）焊材消耗成本统计不及时，数据不精确 焊材属于焊接消耗的主要材料，且核电焊接使用的焊材价值较高；每个焊工的焊接技术与消耗情况又不一样，很难通过日常焊材台账实时的、多个维度的进行自动分析焊材消耗的成本关系；这对成本管理和现代化管理水平的提升都产生了相应的制约。

图1 核电现场管理现状

3 焊材管理平台开发系统总体架构

（1）焊材管理平台简介 本管理平台主要由5大系统组成：PC端焊材管理平台、移动端APP应用程序、焊材智能回收设备焊工操作系统、仓管员操作系统及生物识别管理系统。可实现焊工在APP端或PC端发起焊材领用申请，由技术员在APP或PC端操作领用审批、备料委托；仓管员根据技术员的备料委托进行烘/备任务操作，发料、退库接收、盘点等焊材仓储业务管理功能；各管理员和领导根据授权查看所辖范围内的各项目业务数据。

图2 网络拓扑图

（2）网络拓扑图 如图2所示，该网络拓扑图的硬件设备PC电脑、指纹识别、人脸识别、智能焊材回收设备或打印机及监控等终端通过POE交换机、防火墙将采集数据传输到该项目管理平台的数据库中存储及参与业务数据运算。

移动端APP及PDA设备通过WIFI或4G信号将用户信息、业务操作的数据上传和下载到本地进行查看和处理这些业务，确保APP查看结果及操作内容与该项目平台数据库保持一致。该项目后台管理平台数据通过内外与备份服务器进行定期同步备份存储。

（3）系统功能特点 ①系统界面简洁、操作简单、用户可迅速上手操作；且APP支持在线升级。②系统将通用的业务数据进行了数据集合；交互设计站根据用户的使用场景、使用习惯进行布局，关键位置或重要信息通过特殊颜色标记提醒用户，方便用户快速录入和使用本系统。③系统已将关键用户的核心数据和每日操作管理数据加载到登录首页展示，方便用户快速操作关注的业务与关联数据。④系统在各业务模块中将用户关注的业务数据进行实时汇总统计展示，方便用户快速参考和决策，精准定位下一步操作。⑤本PC端系统采用B/S架构，APP应用程序为源生开发（响应速度快），智能回收设备焊工界面同步语音提示，生物识别支持人脸和指纹识别。

（4）系统用户角色与业务功能说明 本系统的相关说明见表1。

（5）系统应用层架构 如图3所示，焊接填充材料管理平台门户分为：客户端、业务管理模块、基础服务接口、基础设施采集终端、底层数据库几部分组成。

1）客户端：主要包括PC电脑、APP程序、PDA操作系统、智能回收设备操作系统。

2）业务模块：包括门户首页、通知公告、报表统计、焊材业务、设备管理、仓储业务、系统管理、预警管理组成。

3）基础服务：包括人脸、指纹、智能回收设备、ENPOWER系统等第三方的数据接口。

4）基础设施：包括PDA设备、人脸和指纹识别一体机、智能回收设备等终端组成。

图3 系统应用层构架

表1 系统用户角色与功能

5）数据库：包括人员数据、物料数据、人脸和指纹数据、第三方中间接口数据。

4 焊接填充材料管理平台开发系统功能模块设计

（1）焊材入库物项标识卡设计 标识卡制作流程如图4所示，在系统中打印纸质标签（文字+条码+二维码信息的不干胶标签）。收货入库和上架时将打印好的标签粘贴在物料小包装或外包装上。

（2）焊材申请、批准、烘干业务场景设计 设计场景如图5所示。

1）前期准备工作：非本次实施范围。

2）开始（焊工在APP上提交申请领用焊材）：焊工根据班组长分配的焊接任务，结合焊接工艺以及自身焊接水平所消耗的焊材预估量，当天在APP上申请第二天所需要的焊材类型及数量。

图4 标识卡制作流程

APP同时会根据当前焊工登录的资格过滤不可申请的焊材类型（避免因人为因素导致申请类型与获准资格不匹配的情况发生）；提交成功后，系统会自动将信息推送给下一级人员进行审核。

焊工也可以在APP应用程序上查看本人发起的焊材申请审批及备料等信息，以及查询本人的焊材消耗排行、各类型焊材消耗历史数据。

3）班组长审核（可在APP或WEB上操作）：班组长可在WEB端或APP端进行查看本组焊工申请的焊材类型及对应数量，结合工作任务进行审批（可实现：逐一审批或批量审批功能）；不同意退回需要填写退回原因。

班组长还可以在WEB端或APP端修改本组焊工所申请的焊材类型（系统自动过滤焊工资格对应的不可用焊材类型）及对应数量。

班组长可在WEB端或APP端查看本组焊工的历史记录、相关焊材申领的统计报表，以及本人待办和已办的相关数据。

4）技术员核准（根据授权在WEB系统操作）：根据实际业务需要，可在【焊接填充材料管理平台】的后台“权限管理”模块中，创建该角色及系统操作权限。

技术员（若有）根据已授权的账户权限，按照不同班组或焊工进行审批焊材申请领用单；同时也可以修改焊材领用数量及类型（系统会根据焊工资格自动过滤），不同意则填写审批意见。

技术员在审批时还可以查看库存数据，按实际施工任务和库存数据关系进行审批，审批通过后，系统自动冻结可用库存数量；若操作撤销功能后，系统自动释放可用库存数量。

本WEB系统通过单一或批量修改、审批的相关功能与界面。

技术员还可以根据不同条件查看焊材申请、领用、消耗等相关记录和报表。

5）烘干室库管员备料（可在WEB或APP端操作）：烘干室库管员根据已审核通过的焊材申领单查看相关需求详情或查询相关焊材类型的汇总数据。

库管员可在PDA上操作APP软件实现领用单签收、拣货，异常反馈等软件功能（即：将焊条放入烘干箱烘干前或准备机器切割焊丝的准备工作）。

库管员在签收后，若出现实际库存数量均无法100%满足焊工申请数量时；库管员可及时反馈情况和填写原因，系统推送消息给相关人员知悉。

6）焊材烘干（可在WEB或APP端操作）：库管员将已准备好的焊材类型及对应数量，根据焊材烘干作业程序和要求将焊材合格的放置到烘干烤箱中。

库管员可在APP或WEB记录焊材的烘干进出时间、烘干次数、温湿度、巡检记录等台账信息。

系统可按照事先设定的参数或规则，将预警信息推送给库管员知悉。

（3）焊材备料、领用、发放业务场景设计 设计场景如图6所示。

图5 焊材申请、批准、烘干业务场景

图6 焊材备料、领用、发放业务场景

1）烘干记录：库管员可通过PDA设备在APP或手工在WEB系统上记录焊材的烘干进出时间、烘干次数、温湿度、巡检记录等台账信息。

系统可按照事先设定的参数或规则，将预警信息推送给库管员知悉。

2）称重：库管员将已烘干完成的焊材，根据焊工申请单的类型和对应数量进行备料，并放置在电子秤上计重核对实发数量。

3）扫码关联焊工等相关信息：库管员将焊工（责任人）申领与已称重好的焊材类型及对应数量，经多次核对无误后；装进事先准备好的“保温桶”设备中保存。

库管员用手持式PDA操作APP软件的绑定保温桶功能，就能实现将焊工信息、保温桶信息、焊材申请/审批信息、焊材批次信息（先进先出原则）、焊材烘干记录以及相关系统操作日志信息，自动绑定和关联到后台的数据库中分类存放；从而为报表统计、数据分析和决策模块提供相应的数据支撑。

在保温桶外表面固定位置粘贴高强度不干胶设备标识卡（材料选型为：高粘度的特丽珑不干胶标签），保温桶的标识卡设计为可识别的三合一信息（如：文字信息、条形码、二维码信息），标识设计方案如图7所示。

图7 标识卡

4）将已准备发货的保温桶放置在指定的区域：当库管员完成焊材出货分拣作业，并在系统中点击相关操作步骤和录入数据后；系统自动更新当前申领单的状态，同时推送给相关人员知悉。

烘干室需要规划“待发货区”，保温桶保持通电保温。

5）焊工领用环节身份识别：在烘干室的领用窗口附近安装人脸识别装置和指纹识别装置；用于焊工领用时的身份核实。

当焊工在APP端查看到本人申领的焊材状态是可领取的状态时，焊工到焊材领用窗口采用任意一种生物识别方式（指纹识别或人脸识别）进行身份核实；核实通过后可实现领取保温桶（带焊条）的工作。

6）出库交接：经库管员和焊工双方共同确认保温桶内的焊材类型及对应数量无误时，双方完成出货交接工作。

系统架构设计时，也要满足没有生物识别设备验证身份这一环节时，库管员和焊工之间仍然可以完成出货交接功能。

7）系统记账：库管员在PDA上，或在WEB系统中操作出库功能；焊工在APP端操作领用完成确认，这将作为双方出货交接时的共同见证和系统操作日志。

系统根据用户角色和操作的关键步骤进行账务实时扣减、冻结与更新。

每次账务和工单状态变更时，系统都会推送消息给相关当事人知悉。

（4）焊材退回、接收、自动识别分类业务场景设计 设计场景如图8所示。

1）焊工在APP端按照焊材类型和属性填报相关的实退数量，即按未使用、可再利用、废料三种状态进行分类型填写实际所需退回的焊材数量。

2）系统根据当天焊工已领的焊材类型及对应数量作为基数过滤（可多单合并退料）。

3）未使用和可再利用的焊材需要到人工窗口进行当面清单和核实；若通过库管员人工检查不能满足条件时，则按废料进行焊材回收的核销作业。

4）废料由焊工通过生物识别身份验证后，由焊材回收设备进行自动化分类存放（碳素钢、不锈钢、焊条、焊丝4个废料回收盒）。

5）系统提供回收数据与申请、领用和发放数据可用于报表统计、数据分析、成本分析等决策看板功能。

图8 焊材退回、接收、自动识别分类业务场景

图9 焊材库房仓储管理（调拨、上下架）业务场景

（5）焊材库房仓储管理（调拨、上下架）业务场景设计 设计场景如图9所示，库管员通过PDA进行扫描物项、托盘、库位的任一条码可进行综合查询实物与账务的一致性和符合性，包括但不限于：库位存放的物项信息、托盘信息、托盘存放的物项信息、数量和批次、质量状态、库龄等信息。

库管员可通过PDA对物项进行上下架、移库（调整库位、更换托盘）等相关操作；移库（库位调整）规则如下：①A→B，即将货品从一个货位调拨至另一个货位。②A，B→C，即将A，B多个货位上的货品调拨至另一个货位。③A→B，C，即将A货位的货品分散调拨至B货位和C货位。④A，B→C，D，即将A，B多个货位上的货品分散调拨至C，D多个货位。

库管员可采用PDA查询物项的详细属性，包含但不限于物项编码、物项名称、规格型号、材质、质保等级、炉批号和保质期等。

（6）焊材盘点业务场景设计 设计场景如图10所示。

1）可在WEB系统制定盘点计划和任务（财务定期盘点任务功能）。

2）库管员通过PDA自动下载盘点任务和库存数据。

图10 焊材盘点业务场景

3）根据盘点任务执行扫描盘点，如：PDA可自动提醒是否重复盘点、是否是后台数据库的物项、修改盘点后的结果和数据，反馈盘点差异，执行拍照上传，自动标识盘盈盘亏，自动记录盘点流水等功能；形成盘点报告。

4）库管员也可根据库存数据，自己执行盘点（闲时自盘点功能）。

5）相关盘点数据和结果在WEB系统查看详情、盘点流水和统计盘点报告等基础功能。

5 结束语

焊材信息化管理系统开发完成后，已实现根据业务管理流程自动生成的各项表单高效自动流转，焊材管理及流动数据的详细记录，使得焊材能够实时准确追溯，进而减少焊材浪费并保证焊接质量。