金属焊接耗材管理系统

钱 超，李国烨，邵伏苓

（江苏武进不锈股份有限公司，江苏 常州 213111）

2001年我国成为世界上最大的不锈钢消费国，2010～2013年期间，我国不锈钢产能年度增速维持10%以上，2013～2017年行业供应增速放缓，2018年之后，不锈钢产能的增长势头再次增加，2019年不锈钢粗钢产能增长7.5%，数值达到4275万吨。在不锈钢的生产中，不锈钢焊接钢管的加工生产占据着重要地位。

近年来，焊接管道制造行业数据的处理朝着智能化的方向发展[1，2]。多数企业的焊接耗材仍为工艺员根据产品的设计图和规程信息进行手工编制，然后，填写材料定额明细表和材料定额汇总表等，该方法不仅效率低、工作量大、重复性高，而且，难以保证信息的准确性，导致因为材料用量的数据不准确，造成焊接材料的浪费或供应不足，发生焊工调配不合理的情况，其给生产过程造成影响，延迟了生产周期，增加了生产成本[3]。因此，建立数据库用于计算焊接耗材是必要的，计算结果对企业的材料采购和人员任务分配具有重要的理论意义。表1为已经开发的相关焊接耗材的数据库系统[4]。

表1 焊接耗材管理数据库系统

当前国内外存在很多焊接耗材计算相关的数据库管理系统，但是由于大部分数据库管理系统根据各自企业的需求而开发，难以达到系统共享的目的。现在焊接耗材管理系统存在的一些不足如下：

（1）通用性较差：由于各公司按照不同的需求设计焊接耗材数据库管理系统，造成相同功能的焊接耗材数据库管理系统出现多个版本，其功能虽然相同，但是彼此之间缺乏通用性，因此，造成资源的浪费。

（2）在实际应用方面存在缺陷：焊接耗材数据库管理系统涉及的运算与实际数值存在偏差。

本文通过数据库管理系统计算焊接耗材，系统提供了修正系数的计算功能，该功能采用人机互动模式，工作人员输入从现场测得的实际焊接耗材和对应坡口参数后，系统通过该数据计算出该类型坡口的实际焊接耗材和理论焊接耗材之比，即修正系数。

1 耗材管理系统分析

耗材管理系统数据库设计是开发数据库及其应用系统的技术，是指针对给定的应用环境，开发出最优的数据库模式。建立数据库及其应用程序，使之能够有效的存储数据，满足用户的应用要求（信息要求和处理要求），数据库设计的基本任务是：根据企业的信息需求、处理需求和数据库的支撑环境（包括DBMS、操作系统和硬件），设计出数据模式（包括外模式、逻辑模式和内模式）以及典型的应用程序。

1.1 系统功能需求分析

通过不锈钢焊管厂家的深入调研和与厂家焊接生产、检验、技术和管理人员的沟通，确定系统的功能需求如下：

（1）系统需要建立安全机制，包括身份验证和数据访问，以此确保系统的安全性。

（2）将焊接数据存放到Excel中（可直接从ERP系统中导出），并以Excel格式导入数据库SQL2005中。

（3）提高系统计算值的精准度，引入修正系数模块，当不锈钢焊管焊接完成后，现场统计并输入实际焊材消耗量与数据库中理论焊材消耗量，得出不同坡口对应的修正系数，为设计人员今后的工作提供参考。

（4）计算理论焊接耗材，并将结果导出到Excel中。

1.2 系统模块分析

整个系统的模块设计主要由三部分组成，分别为数据导入模块、数据计算模块、结果汇总与导出模块。

2 耗材管理系统功能

本文设计的数据库基于ERP中导出的焊接数据，进而计算焊接耗材，导入数据库的数据包含：合同号、批号、材质、规格、焊缝长度、坡口代码、焊接方式。

2.1 数据导入

数据的导入通过数据库SQL2005实现（即数据库自带的数据导入和导出功能）：在数据库上右键—任务—导入数据。

2.2 修正系数计算

数据库设计了修正系数计算模块，如图1所示，该模块需要统计和分析现场实际的数据，通过实际焊材消耗量与理论计算的焊材消耗量计算出相同类型坡口的修正系数，修正系数将为后续的焊接耗材计算提供参考依据，从而降低理论耗材和实际耗材的差值。

图1 修正系数计算

2.3 系统功能总结

本文设计的数据库由管道焊接初始信息、修正系数的计算、管道焊接耗材、结果汇总、查询、坡口参数输入六部分组成。

管道焊接初始信息模块显示导入的信息，每次导入的信息量以合同号为单位从Excel导入数据库，并且以合同号为单位从数据库中导出到Excel中。

修正系数的计算模块的功能是计算相同坡口的实际耗材和理论耗材的比值，从而给后续的设计人员提供借鉴。此功能必须以现场焊接耗材的实际消耗量为基础。由于实际生产受到各种因素的影响，因此，大部分事物在实际和理论之间均存在着一定的误差，本文通过仔细分析发现实际环境的变化存在一定的规律性，因此，本文将实际环境按一定规则划分（对理论影响差不多的分为一类），在一些条件的设定下，所谓的理论值和实际值之间存在着一定的关系，在工业应用中，工作人员习惯于将这种关系以参数的形式表达出来，这就是修正系数的由来。通过应用修使计算出的焊接耗材更加接近于实际，为企业的原料采购和任务分配提供巨大的便利。

管道焊接耗材模块计算和显示数据，管道焊接耗材模块按照合同号、批号显示的焊接耗材，如图2所示，可将数据导出到Excel中。

图2 管道焊接耗材

结果汇总模块将各个生产批号理论焊接耗材相加得出整个合同的理论耗材，并将数据导出到Excel。

查询模块实现数据查询功能，其通过输入合同号或生产批号查询对应的焊接耗材。

坡口参数输入模块（坡口参数管理）是输入坡口代码对应的具体坡口参数，在导入的信息中，其涉及的坡口代码需要对应的坡口参数才能完成各项运算，坡口参数需要人工输入系统。坡口参数分为查看模式和编辑模式，在查看模式下，工作人员只有查看坡口代码及所对应的坡口信息的查看权限，在编辑模式下，工作人员具有对已保存的坡口代码中的信息直接修改或添加、删除整个坡口代码及其对应的信息的权限。

系统使用说明：①如果采用新的坡口，首先在坡口参数输入模块录入坡口信息；②如果有现场实测焊接耗材的数据，则计算修正系数，否则直接跳过。

3 数据处理

焊接耗材的计算：本文系统从焊缝坡口的角度计算焊缝截面积，进而计算焊缝质量。

常用坡口：I型坡口、Y型坡口、X型坡口截面积的计算。

I型坡口、Y型坡口、X型坡口可直接由公式计算，坡口理论截面积计算公式：

（1）I型坡口：

式中，δ为板厚；b为间隙；c为焊缝宽度；h为余高。

（2）Y型坡口：

式中，δ为板厚；α为坡口角度；b为间隙；p为钝边；c为焊缝宽度；h为余高。

（3）X型坡口：

式中，δ为板厚；α为坡口角度；b为间隙；p为钝边；c为焊缝宽度；h为余高。

4 结论

不锈钢焊管焊接耗材管理系统通过数据导入模块、数据计算模块、结果汇总与导出模块，实现理论焊接耗材的计算，为了提高系统计算值的精准度引入修正系数模块。

本文通过设计不锈钢焊管焊接耗材管理系统，不仅实现企业在接单前对焊材成本进行精确评估，还有助于企业节省材料，提高效益，减轻企业负担，并且促进企业的科学化管理。