劉 暢 （中鐵四局集團第一工程有限公司，安徽 合肥 230000）

0 前言

現(xiàn)階段的鋼筋加工機械產(chǎn)品的加工過程安全隱患極大，并且生產(chǎn)效率較低，加工方式單一，人力資源也較為浪費，在管理上的難度也非常大。智能自動化的鋼筋機械加工，可以實現(xiàn)自動化的下料、尾料、加工、收集等工作，可以在很大程度上較少人力浪費，并且提高機械效率，隨著技術的進步，鋼筋加工機械產(chǎn)品的質量也越來越高[1]。但目前鋼筋加工的管理方面，仍存在很多頑疾。鋼筋加工機械產(chǎn)品的智能化單一，項目前期缺少對鋼筋機械設備裝備的整體組織和策劃，過程中鋼筋加工設備人為操控性大，且無法真實反映鋼筋加工施工過程的進度、質量和成本控制，缺乏鑒證性和追溯性。

鋼筋生產(chǎn)，涉及鋼筋原材管理、優(yōu)化套裁、進度管理、質量管理、物資追溯等，都是人為控制，隨意大。依托智能鋼筋加工機械設備的開發(fā)和應用以及信息化協(xié)同應用技術，建設鋼筋生產(chǎn)管理系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)鋼筋生產(chǎn)的計劃性、精確性、連續(xù)性，以便全面、系統(tǒng)、有效的提升智慧鋼筋加工廠智慧管控。

1 鋼筋加工廠設計研究技術

高鐵預制箱梁鋼筋加工廠，智能鋼筋設備的加工主要涉及兩大類：棒材剪切、彎曲，線材的調直、剪切、彎曲。按功能部位主要有鋼筋原材區(qū)、鋼筋加工區(qū)、成品存放區(qū)（計量貨架）等，針對不同區(qū)域進行合理規(guī)劃布設，通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)鋼筋加工車間和信息化管理平臺的數(shù)據(jù)通訊，系統(tǒng)協(xié)調，并以此來指導鋼筋成型生產(chǎn)加工，為信息化鋼筋智能加工流水線設計奠定基礎。

1.1 鋼筋生產(chǎn)線設計

①棒材、線材生產(chǎn)線規(guī)劃

棒材、線材鋼筋加工主要考慮箱梁生產(chǎn)能力、不同規(guī)格鋼筋使用量大小、設備產(chǎn)能及鋼筋彎制難易程度等，合理規(guī)劃原材存放、智能鋼筋加工設備、成型鋼筋存放三者空間布局，并考慮滿足成型鋼筋生產(chǎn)和存貯能力。

②加工設備智能化

智能鋼筋剪切中心宜PLC程序控制，人性化的電器控制系統(tǒng)，易于調整和操作，在使用過程中根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品的規(guī)格輸入長度，一鍵啟動，即可完成鋼筋的定尺定位，翻料動作，并且根據(jù)設定可把鋼筋放在不同位置和料倉。智能鋼筋彎曲中心宜配備定位系統(tǒng)的彎曲主機可同時移動，效率更高。彎曲長度可自由定尺，伺服控制、柔性鋼筋鎖緊機構，確保精度，智能化程度大幅降低操作工人勞動強度，提高生產(chǎn)效率[2]。

1.2 計量貨架設計

計量貨架，即鋼筋半成品稱重臺架，主要由型鋼制作柔性骨架、稱重傳感器及可調節(jié)支撐裝置組成，用于同種鋼筋型號的成型鋼筋半成品存放。

圖1 單套計量貨架示意圖

圖2 可調節(jié)計量支撐裝置模型

2 信息化管理平臺建設技術

2.1 基于信息化鋼筋智能流水線施工技術

①通訊數(shù)據(jù)對接

通訊數(shù)據(jù)的對接，主要解決的是兩個環(huán)節(jié)的問題：第一、基礎數(shù)據(jù)要完整，不能有缺失；第二、根據(jù)雙方制定的規(guī)則，按照約定格式、順序對基礎數(shù)據(jù)進行有序整理，之后再進行傳輸。

鋼筋料單翻樣技術實際上是要解決基礎數(shù)據(jù)準備的問題，具備這個基礎之后，才能夠通過智能設備的對接，將數(shù)字化信息直接導入鋼筋加工設備來指導生產(chǎn)。通過將高鐵箱梁圖紙根據(jù)既定要求翻樣成數(shù)字化鋼筋下料單，使之可解析、可傳遞，為鋼筋管理數(shù)據(jù)源奠定基礎。通過將傳統(tǒng)鋼筋加工啞設備附加智能控制盒，以4G或wifi方式連接工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺，使鋼筋任務數(shù)據(jù)可下發(fā)及鋼筋加工狀態(tài)可上傳。通過翻樣技術，輸出基于機械可識別的標準化料單，并上傳到云平臺中。根據(jù)設備產(chǎn)能、工況、性能指標，以及鋼筋工廠設備布局、人工效率等實時采集上傳云平臺。

②云平臺管理

使用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)管連接，并保證通信線路穩(wěn)定、安全，完成云平臺與傳統(tǒng)加工設備的連接，通過云平臺可針對料單及采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理。

③生產(chǎn)管理模塊管理

通過云平臺中生產(chǎn)管理模塊，輸出斷料最優(yōu)的加工方案，并根據(jù)生產(chǎn)計劃以及設備的產(chǎn)能情況快速進行排產(chǎn)，柔性調配鋼筋加工任務，充分調動閑置資源，使鋼筋工廠整體產(chǎn)能最大化。

通過翻樣技術，實現(xiàn)鋼筋工廠內鋼筋加工任務的數(shù)字化轉換，生產(chǎn)任務數(shù)據(jù)經(jīng)過生產(chǎn)管理模塊，可對多項目的任務進行匯總，并根據(jù)設定的完成時間計算優(yōu)先順序，實現(xiàn)統(tǒng)籌調度管理，在辦公室完成任務的匯總、分類、下發(fā)指定設備生產(chǎn)的一系列操作，保證生產(chǎn)計劃按需有序執(zhí)行。在數(shù)據(jù)匯總之后，針對棒材加工任務，系統(tǒng)內將按直徑分類后進行優(yōu)化套裁，計算出最合理的剪切套料組合，減少原料浪費。

在計劃排產(chǎn)過程中，根據(jù)成品加工計劃，系統(tǒng)內會自動計算出物料清單和加工設備（由成品倒推出原料的需求規(guī)格、數(shù)量；同時會分配出加工設備的路線流程，比如彎曲下料4m的棒材鋼筋，系統(tǒng)會分配到棒材彎曲設備并分配上游剪切下料工藝的剪切設備），并據(jù)此計算原料的庫存情況，對原材庫存進行預警。

④設備生產(chǎn)管理

鋼筋加工設備接收云平臺輸出的數(shù)據(jù)，并依據(jù)加工方案進行加工，生產(chǎn)過程的每筆數(shù)據(jù)都會上報至云平臺。

智能鋼筋設備具備網(wǎng)絡化管理能力，將設備的操作終端，由單純的操作設備，升級為工人與辦公室管理中心的交互媒介，并借此實現(xiàn)了生產(chǎn)設備與系統(tǒng)服務器之間網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的雙向通訊，工人可以直接通過局域網(wǎng)獲取服務器上的遠程任務，按照計劃人員的排產(chǎn)順序進行生產(chǎn)加工，系統(tǒng)服務器針對每個任務的完成量、廢品量的關鍵指標進行及時采集和存儲，數(shù)據(jù)匯總后，能夠根據(jù)設備機臺、操作工人等類別進行效能統(tǒng)計和比對，便于實現(xiàn)精細化管理。

⑤結果反饋

由于鋼筋加工各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的基礎數(shù)據(jù)進行了采集數(shù)據(jù)，反饋至云平臺，通過匯總歷史數(shù)據(jù)，形成分析報表，分析總體加工進度情況、產(chǎn)能情況等，為生產(chǎn)管理者提升產(chǎn)能，實現(xiàn)對管理決策的數(shù)據(jù)支撐。

基于以上可供機械識別的標準化數(shù)據(jù)格式、云平臺、智能型PLC鋼筋設備一體化解決方案，實現(xiàn)成型鋼筋生產(chǎn)精細管理，有效的提升鋼筋加工廠加工過程中所涉及的材料管理、設備生產(chǎn)管理、工藝質量管理、成品管理，確保最大程度減少物料損耗，形成一套集數(shù)據(jù)采集生成、計劃執(zhí)行、實施監(jiān)控、結果反饋為一體的鋼筋加工智能流水線施工技術。

圖3 信息化鋼筋加工流水線循環(huán)圖

2.2 原材物料管理

就原材料管理采用了二維碼+貨位編碼的管理模式，配合人工校核及時且準確的統(tǒng)計原料的數(shù)量和存放的貨位，上傳在信息化管理平臺，方便后期的原料的取料與原料數(shù)量的盤點。此外，還實現(xiàn)了對生產(chǎn)成品所需要的原材料進行量化測算，能夠指導原料采購計劃制定的合理性[3]，避免停工待料的情況出現(xiàn)。

針對原料的管理主要涉及兩個層面：一方面是針對采購計劃的制定；另一方面則是針對已入庫原料的檢驗、領用、盤點等環(huán)節(jié)的管理。采用原料出廠自帶的二維碼料牌作為原料的唯一身份標記，對原料的理論數(shù)量、重量進行監(jiān)控。

結合現(xiàn)場的實際情況，增加了對余料入庫、出庫的管理，同時提供對定期盤點、損益、調撥等功能的支持，并可以形成對應的單據(jù)報表。

2.3 成型鋼筋物料系統(tǒng)管理

針對鋼筋半成品采用成型鋼筋物料系統(tǒng)及計量貨架+臺位號的管理模式，鋼筋物料系統(tǒng)由工業(yè)一體機和多個計量稱重貨架組成，臺位號按鋼筋不同直徑進行排序。工業(yè)一體機采集計量稱重貨架鋼筋重量，通過有線、WIFI或4G網(wǎng)絡傳輸至云平臺，做到成型鋼筋出入庫貨架，實現(xiàn)在平臺內記錄鋼筋應用編碼，實現(xiàn)了對計量貨架上的成型鋼筋的批量管理，達到鋼筋原材追溯的管理目的。

圖4 成型鋼筋物料系統(tǒng)原理

3 技術優(yōu)勢及特點

該項技術最大優(yōu)勢，減輕勞動者作業(yè)強度，提高作業(yè)效率，提高鋼筋加工成型質量，減小材料損耗，降低工程施工成本，提高施工企業(yè)核心競爭能力，滿足綠色建筑施工的發(fā)展要求[4]。

對鋼筋加工組織管理流程進行變革。

傳統(tǒng)鋼筋加工流程如下：

算量→鋼筋翻樣→生產(chǎn)計劃→材料采購→鋼筋加工→成型鋼筋出入庫→安裝

特點：管理流程長，涉及人員多，鋼筋量大，規(guī)格多，材料盤點等實際管理工作麻煩。

基于信息化鋼筋加工流程如下：

特點：大大減化管理流程，統(tǒng)計效率大大提高，人員減少。

4 結語

通過鐵路預制梁場基于信息化鋼筋加工廠技術研究，實現(xiàn)對遠程任務下發(fā)、生產(chǎn)監(jiān)控、物資追溯等核心管理問題的信息化控制，根據(jù)實際的管理需要將原有業(yè)務劃分為一系列功能模塊，配合分級、分角色的權限控制，實現(xiàn)信息平臺內部各業(yè)務的審批流程控制，充分發(fā)揮信息化管理平臺的中樞指揮作用。

該項技術依托張吉懷鐵路永定制梁場進行研發(fā)應用、改進和完善。對鐵路預制梁場生產(chǎn)具有里程碑的指導意義，達到國內領先水平，同樣可應用于其它建筑類鋼筋工程，具有廣闊的應用空間。