錢 超，李國燁，邵伏苓

（江蘇武進不銹股份有限公司，江蘇 常州 213111）

2001年我國成為世界上最大的不銹鋼消費國，2010～2013年期間，我國不銹鋼產(chǎn)能年度增速維持10%以上，2013～2017年行業(yè)供應增速放緩，2018年之后，不銹鋼產(chǎn)能的增長勢頭再次增加，2019年不銹鋼粗鋼產(chǎn)能增長7.5%，數(shù)值達到4275萬噸。在不銹鋼的生產(chǎn)中，不銹鋼焊接鋼管的加工生產(chǎn)占據(jù)著重要地位。

近年來，焊接管道制造行業(yè)數(shù)據(jù)的處理朝著智能化的方向發(fā)展[1，2]。多數(shù)企業(yè)的焊接耗材仍為工藝員根據(jù)產(chǎn)品的設計圖和規(guī)程信息進行手工編制，然后，填寫材料定額明細表和材料定額匯總表等，該方法不僅效率低、工作量大、重復性高，而且，難以保證信息的準確性，導致因為材料用量的數(shù)據(jù)不準確，造成焊接材料的浪費或供應不足，發(fā)生焊工調(diào)配不合理的情況，其給生產(chǎn)過程造成影響，延遲了生產(chǎn)周期，增加了生產(chǎn)成本[3]。因此，建立數(shù)據(jù)庫用于計算焊接耗材是必要的，計算結(jié)果對企業(yè)的材料采購和人員任務分配具有重要的理論意義。表1為已經(jīng)開發(fā)的相關焊接耗材的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)[4]。

表1 焊接耗材管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

當前國內(nèi)外存在很多焊接耗材計算相關的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，但是由于大部分數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)根據(jù)各自企業(yè)的需求而開發(fā)，難以達到系統(tǒng)共享的目的?，F(xiàn)在焊接耗材管理系統(tǒng)存在的一些不足如下：

（1）通用性較差：由于各公司按照不同的需求設計焊接耗材數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，造成相同功能的焊接耗材數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)出現(xiàn)多個版本，其功能雖然相同，但是彼此之間缺乏通用性，因此，造成資源的浪費。

（2）在實際應用方面存在缺陷：焊接耗材數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)涉及的運算與實際數(shù)值存在偏差。

本文通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)計算焊接耗材，系統(tǒng)提供了修正系數(shù)的計算功能，該功能采用人機互動模式，工作人員輸入從現(xiàn)場測得的實際焊接耗材和對應坡口參數(shù)后，系統(tǒng)通過該數(shù)據(jù)計算出該類型坡口的實際焊接耗材和理論焊接耗材之比，即修正系數(shù)。

1 耗材管理系統(tǒng)分析

耗材管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計是開發(fā)數(shù)據(jù)庫及其應用系統(tǒng)的技術，是指針對給定的應用環(huán)境，開發(fā)出最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式。建立數(shù)據(jù)庫及其應用程序，使之能夠有效的存儲數(shù)據(jù)，滿足用戶的應用要求（信息要求和處理要求），數(shù)據(jù)庫設計的基本任務是：根據(jù)企業(yè)的信息需求、處理需求和數(shù)據(jù)庫的支撐環(huán)境（包括DBMS、操作系統(tǒng)和硬件），設計出數(shù)據(jù)模式（包括外模式、邏輯模式和內(nèi)模式）以及典型的應用程序。

1.1 系統(tǒng)功能需求分析

通過不銹鋼焊管廠家的深入調(diào)研和與廠家焊接生產(chǎn)、檢驗、技術和管理人員的溝通，確定系統(tǒng)的功能需求如下：

（1）系統(tǒng)需要建立安全機制，包括身份驗證和數(shù)據(jù)訪問，以此確保系統(tǒng)的安全性。

（2）將焊接數(shù)據(jù)存放到Excel中（可直接從ERP系統(tǒng)中導出），并以Excel格式導入數(shù)據(jù)庫SQL2005中。

（3）提高系統(tǒng)計算值的精準度，引入修正系數(shù)模塊，當不銹鋼焊管焊接完成后，現(xiàn)場統(tǒng)計并輸入實際焊材消耗量與數(shù)據(jù)庫中理論焊材消耗量，得出不同坡口對應的修正系數(shù)，為設計人員今后的工作提供參考。

（4）計算理論焊接耗材，并將結(jié)果導出到Excel中。

1.2 系統(tǒng)模塊分析

整個系統(tǒng)的模塊設計主要由三部分組成，分別為數(shù)據(jù)導入模塊、數(shù)據(jù)計算模塊、結(jié)果匯總與導出模塊。

2 耗材管理系統(tǒng)功能

本文設計的數(shù)據(jù)庫基于ERP中導出的焊接數(shù)據(jù)，進而計算焊接耗材，導入數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)包含：合同號、批號、材質(zhì)、規(guī)格、焊縫長度、坡口代碼、焊接方式。

2.1 數(shù)據(jù)導入

數(shù)據(jù)的導入通過數(shù)據(jù)庫SQL2005實現(xiàn)（即數(shù)據(jù)庫自帶的數(shù)據(jù)導入和導出功能）：在數(shù)據(jù)庫上右鍵—任務—導入數(shù)據(jù)。

2.2 修正系數(shù)計算

數(shù)據(jù)庫設計了修正系數(shù)計算模塊，如圖1所示，該模塊需要統(tǒng)計和分析現(xiàn)場實際的數(shù)據(jù)，通過實際焊材消耗量與理論計算的焊材消耗量計算出相同類型坡口的修正系數(shù)，修正系數(shù)將為后續(xù)的焊接耗材計算提供參考依據(jù)，從而降低理論耗材和實際耗材的差值。

圖1 修正系數(shù)計算

2.3 系統(tǒng)功能總結(jié)

本文設計的數(shù)據(jù)庫由管道焊接初始信息、修正系數(shù)的計算、管道焊接耗材、結(jié)果匯總、查詢、坡口參數(shù)輸入六部分組成。

管道焊接初始信息模塊顯示導入的信息，每次導入的信息量以合同號為單位從Excel導入數(shù)據(jù)庫，并且以合同號為單位從數(shù)據(jù)庫中導出到Excel中。

修正系數(shù)的計算模塊的功能是計算相同坡口的實際耗材和理論耗材的比值，從而給后續(xù)的設計人員提供借鑒。此功能必須以現(xiàn)場焊接耗材的實際消耗量為基礎。由于實際生產(chǎn)受到各種因素的影響，因此，大部分事物在實際和理論之間均存在著一定的誤差，本文通過仔細分析發(fā)現(xiàn)實際環(huán)境的變化存在一定的規(guī)律性，因此，本文將實際環(huán)境按一定規(guī)則劃分（對理論影響差不多的分為一類），在一些條件的設定下，所謂的理論值和實際值之間存在著一定的關系，在工業(yè)應用中，工作人員習慣于將這種關系以參數(shù)的形式表達出來，這就是修正系數(shù)的由來。通過應用修使計算出的焊接耗材更加接近于實際，為企業(yè)的原料采購和任務分配提供巨大的便利。

管道焊接耗材模塊計算和顯示數(shù)據(jù)，管道焊接耗材模塊按照合同號、批號顯示的焊接耗材，如圖2所示，可將數(shù)據(jù)導出到Excel中。

圖2 管道焊接耗材

結(jié)果匯總模塊將各個生產(chǎn)批號理論焊接耗材相加得出整個合同的理論耗材，并將數(shù)據(jù)導出到Excel。

查詢模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢功能，其通過輸入合同號或生產(chǎn)批號查詢對應的焊接耗材。

坡口參數(shù)輸入模塊（坡口參數(shù)管理）是輸入坡口代碼對應的具體坡口參數(shù)，在導入的信息中，其涉及的坡口代碼需要對應的坡口參數(shù)才能完成各項運算，坡口參數(shù)需要人工輸入系統(tǒng)。坡口參數(shù)分為查看模式和編輯模式，在查看模式下，工作人員只有查看坡口代碼及所對應的坡口信息的查看權限，在編輯模式下，工作人員具有對已保存的坡口代碼中的信息直接修改或添加、刪除整個坡口代碼及其對應的信息的權限。

系統(tǒng)使用說明：①如果采用新的坡口，首先在坡口參數(shù)輸入模塊錄入坡口信息；②如果有現(xiàn)場實測焊接耗材的數(shù)據(jù)，則計算修正系數(shù)，否則直接跳過。

3 數(shù)據(jù)處理

焊接耗材的計算：本文系統(tǒng)從焊縫坡口的角度計算焊縫截面積，進而計算焊縫質(zhì)量。

常用坡口：I型坡口、Y型坡口、X型坡口截面積的計算。

I型坡口、Y型坡口、X型坡口可直接由公式計算，坡口理論截面積計算公式：

（1）I型坡口：

式中，δ為板厚；b為間隙；c為焊縫寬度；h為余高。

（2）Y型坡口：

式中，δ為板厚；α為坡口角度；b為間隙；p為鈍邊；c為焊縫寬度；h為余高。

（3）X型坡口：

式中，δ為板厚；α為坡口角度；b為間隙；p為鈍邊；c為焊縫寬度；h為余高。

4 結(jié)論

不銹鋼焊管焊接耗材管理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)導入模塊、數(shù)據(jù)計算模塊、結(jié)果匯總與導出模塊，實現(xiàn)理論焊接耗材的計算，為了提高系統(tǒng)計算值的精準度引入修正系數(shù)模塊。

本文通過設計不銹鋼焊管焊接耗材管理系統(tǒng)，不僅實現(xiàn)企業(yè)在接單前對焊材成本進行精確評估，還有助于企業(yè)節(jié)省材料，提高效益，減輕企業(yè)負擔，并且促進企業(yè)的科學化管理。