黃永生 米小珍 翟封祥

（大連交通大學，遼寧大連 116028）

材料定額是指在一定的生產(chǎn)和技術條件下，生產(chǎn)單位產(chǎn)品或完成單位工作量所必須消耗材料的數(shù)量和質(zhì)量標準，即車間加工產(chǎn)品需要原材料的種類和數(shù)量。它是工藝工作的重要組成部分，包括確定零件的毛坯種類、下料方式、毛坯尺寸以及進行產(chǎn)品的材料匯總等工作。近年來，由于材料價格的上漲，產(chǎn)品的材料費用所占的成本比重越來越高，因此，合理地確定材料定額、提高材料利用率，對于降低產(chǎn)品成本具有重要意義。

目前，許多企業(yè)的材料定額仍是由定額員或工藝員根據(jù)零件設計圖紙和工藝規(guī)程設計信息進行手工編制，然后填寫材料定額明細表和材料定額匯總表，不僅效率低、工作量大、重復性高，而且信息的準確性也難以保證，難以適應市場的需求。為了解決上述問題，本文提出了一個C/S模式下基于板材排料優(yōu)化的材料定額計算及管理，并對系統(tǒng)的框架結構、數(shù)據(jù)庫采用的相關技術以及工作流程進行了比較深入的研究。

1 系統(tǒng)總體設計

系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源于排料系統(tǒng)，該排料系統(tǒng)主要包含剪切和切割兩大功能模塊。剪切主要是針對矩形零件而言，一般采用剪板機加工，切割一般只采用數(shù)控切割機等加工。剪切件需要提供零件的尺寸，而切割件需要提供零件的圖形。排料系統(tǒng)根據(jù)任務要求進行自動優(yōu)化套料，并將套料的結果存儲于服務器。定額員根據(jù)任務要求檢查排料人員是否存在漏排或排料圖形是否合理，合理地進行定額計算，并將計算的結果提交以便工廠其他部門人員進行訪問。否則拒絕任務，并通知排料人員進行重新排料。

定額結果的輸出主要應用到材料利用率、單件定額和匯總定額，公式1給出了材料定額的計算，公式（2）給出了零件單件定額的計算，公式（3）給出了材料匯總的計算。系統(tǒng)最為復雜的部分就是對組合件和拆分件的計算，拆分件是指零件尺寸過大，在一張板上無法排料，因而把它拆分為幾個零件。拆分出來的零件可能相同也可能不同。組合零件就是這些零件太小，因此將它們進行合并成一個零件，這些組合件可能由相同件組合，也可能由不同零件組合。

2 系統(tǒng)主要功能

本系統(tǒng)主要采用Oracle 11g數(shù)據(jù)庫和VC.NET開發(fā)工具開發(fā)，系統(tǒng)采用的C/S工作模式，有利于企業(yè)信息化集成。Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全性能比較好，能夠編寫觸發(fā)器、函數(shù)、過程等，客戶端調(diào)用這些過程可以直接在服務器端直接執(zhí)行，可以降低客戶端的工作，從而降低客戶端的硬件配置要求。系統(tǒng)主要的功能模塊包括用戶管理、排料數(shù)據(jù)的獲取、材料管理、定額計算、定額數(shù)據(jù)的維護等功能（圖1）。

2.1 排料數(shù)據(jù)的獲取

在排料系統(tǒng)中，系統(tǒng)是根據(jù)任務來進行排料的，排料所得出的數(shù)據(jù)存入到ORACLE，這些數(shù)據(jù)主要包括剪切和切割排料表，其中剪切表有PYBS和PYYHPART分別存放板樣信息和零件信息，切割表有PYBC和QGYHPART分別存放切割板樣信息和切割零件信息，前面已論述過。這些信息的導入只需要選擇排料系統(tǒng)所送過來的任務就可以選擇要計算的任務導入就可以了。為了便于計算系統(tǒng)還需要導入零件信息和材料信息，零件信息包含了那些沒有參與套料的被拆分和被組合的零件，以便后面進行單件定額計算。

2.2 定額計算及其流程

定額計算主要包括材料利用率計算、零件單件定額計算和材料匯總計算。材料利用率計算分別是按照排料方式不同來進行計算的，相同的材料編號可能既有剪切又有切割，這時材料的利用率也分別有兩個。對于剪切時材料的利用率，先計算出該任務下所排零件的總體面積、板材的總面積和余料總面積，最后根據(jù)公式（1）就可以計算出材料利用率。具體的程序流程如圖2所示。計算出材料利用率后，就可以進一步計算零件的單件定額。單件定額的計算根據(jù)零件信息表可以找出各零件的具體尺寸，而對于拆分組合件的單件定額計算則根據(jù)拆分前的尺寸來計算出零件的單件定額，就是零件的凈重與材料利用率之比，拆分件和組合件都是有拆分比例和組合比例，這些比例分別顯示在原始零件中的幾何信息中，而拆分和組合出來的零件有尺寸，因此就需要根據(jù)拆分出來的零件和組合出來的零件去找原始的零件，并計算出原始零件的尺寸，這樣就可以計算出零件的單件定額。具體的程序流程如圖3所示。

2.3 材料管理

為了方便材料信息的管理，根據(jù)企業(yè)的實際情況，制定了材料編碼方案。用戶只需通過人機交互的方式輸入相應的材料信息，系統(tǒng)就會自動地編制出材料代碼，并把材料代碼和材料信息一同存入材料代碼庫中，在需要的時候，可以進行查詢。系統(tǒng)提供的材料編碼管理可以提供給排料系統(tǒng)。在材料數(shù)據(jù)表中，主要包括材料的類型（板材、卷材和型材）、材料編碼、材料名、材料的尺寸（長度、寬度和厚度）密度等數(shù)據(jù)，對于新的材料系統(tǒng)可以進行增加。系統(tǒng)提供了對于企業(yè)不用了的材料的刪除功能。

2.4 定額管理

定額管理主要任務是查詢單件定額、匯總定額、輸出報表等。對于很久了的定額數(shù)據(jù)一般來說沒有多大的意義，這時就需要將這些無用的數(shù)據(jù)刪除。匯總定額數(shù)據(jù)可以為企業(yè)物料管理、采購部門提供參考。對于所查詢得到的數(shù)據(jù)可以以WORD、EXCEL和PDF形式打印輸出。

3 應用實例

例如有 8 種零件 C、J、F、H、A、G、B、I它們的長、寬、數(shù)量以及紋理分別見表1中的CD、KD、SL和WL，在給定的定尺板1 000 mm×2 000 mm上面進行排料，其排料的結果見圖4，其中深灰色的部分表示廢料、淺灰色部分表示余料。零件總面積為S1=62×589×10+80×500×3+90×380×3+42×300×10+61×300×4+61×300×6+42×300×10+76×200×10，板材面積為 S=1 000×2 000=2 000 000 mm2，余料面積為S2=511×700=1 174 780 mm2，利用率為f=S1/（S-S2）=0.598。這樣就可以根據(jù)這種材料的材料密度計算出這種材料的定額和各種零件的定額，在這里由于篇幅的原因，我們只給出了單件定額結果（表2）。

表1 零件數(shù)據(jù)

表2 零件單件定額

4 結語

本文所介紹的材料定額系統(tǒng)已在企業(yè)得到了應用，滿足了該企業(yè)材料定額計算和管理的需要。系統(tǒng)實現(xiàn)了計算機排料與定額計算及其管理的一體化，降低了定額員的勞動強度，提高了材料定額的準確性和一致性，避免了手工計算和匯總中可能產(chǎn)生的錯誤，使定額更加科學可靠。以DK80（北京地鐵線DK80）單車定額結果為例，每輛車可節(jié)省材料500 kg左右，由于原材料消耗降低帶來的經(jīng)濟效益顯著，提高了套料和定額計算速度，減少了工作人員的強度。系統(tǒng)采用了C/S結構，滿足了網(wǎng)絡環(huán)境下對材料定額工作的需求，為企業(yè)信息化集成提供了條件。

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