徐斐

[摘 ? ?要]隨著近年來(lái)我國(guó)科技的進(jìn)步，工業(yè)領(lǐng)域鋼結(jié)構(gòu)智能制造的生產(chǎn)組織方式及信息系統(tǒng)集成得以逐步成型推廣，利用可集成數(shù)控設(shè)備打造自動(dòng)化屬性突出的智能制造工藝流程，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控設(shè)備和相關(guān)運(yùn)維數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互，保障鋼結(jié)構(gòu)制造效果得到全面升級(jí)。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)智能制造的生產(chǎn)組織方式及信息系統(tǒng)集成進(jìn)行全面分析，并結(jié)合實(shí)際做好相應(yīng)整理和總結(jié)。

[關(guān)鍵詞]鋼結(jié)構(gòu)智能制造;生產(chǎn)組織方式;信息系統(tǒng)集成

[中圖分類(lèi)號(hào)]TP75 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2022）05–00–03

Analysis on the Production ?Organization Mode and Information system

Integration of Steel Structure Intelligent Manufacturing

Xu Fei

[Abstract]With the progress of science and technology in my country in recent years， the production organization method and information system integration of intelligent manufacturing of steel structures in the industrial field have been gradually formed and promoted. The use of integrated numerical control equipment to create an intelligent manufacturing process with outstanding automation attributes can realize numerical control equipment and The real-time interaction of relevant operation and maintenance data ensures that the manufacturing effect of steel structures is fully upgraded. This paper will conduct a comprehensive analysis of the production organization mode and information system integration of the intelligent manufacturing of steel structures， and make corresponding arrangements and summaries in combination with the actual situation.

[Keywords]intelligent manufacturing of steel structure; production organization mode; information system integration

現(xiàn)階段我國(guó)工業(yè)制造水平持續(xù)進(jìn)步，細(xì)分之下不同制造產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)模式以及生產(chǎn)工藝也存在較為明顯的差異。鋼結(jié)構(gòu)制造中，近年來(lái)隨著其在建筑工程項(xiàng)目中的高效應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)制造發(fā)展速度進(jìn)一步加快，但其本身所具有的離散式訂單制造特性較為明顯，就目前現(xiàn)實(shí)情況而言，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)制造仍然處在半自動(dòng)化階段，整體鋼結(jié)構(gòu)制造工藝水平、技術(shù)要素仍然存在較大進(jìn)步空間。與此同時(shí)，當(dāng)今低碳環(huán)保理念的推廣，加上環(huán)境保護(hù)作為一項(xiàng)我國(guó)基本國(guó)策的全民普及，鋼結(jié)構(gòu)由于自身屬于綠色建筑材料，某種程度上順應(yīng)了時(shí)代發(fā)展潮流，所以為了進(jìn)一步加速鋼結(jié)構(gòu)制造工藝技術(shù)的高速發(fā)展，使之進(jìn)入智能化制造發(fā)展階段，便顯得極為必要。

1 我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀整體并不樂(lè)觀，整個(gè)產(chǎn)業(yè)大部分仍是以人工化、半自動(dòng)制造的模式體現(xiàn)。雖然一些企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始引入現(xiàn)代化技術(shù)理念，也在實(shí)踐中取得了部分成效，但由于該產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域不具備標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化特質(zhì)，導(dǎo)致相關(guān)企業(yè)技工、生產(chǎn)成本始終無(wú)法得到有效預(yù)控，智能化科研、規(guī)劃、設(shè)計(jì)成本以及投入成本在前期投入巨大，更使得很多鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)無(wú)法將經(jīng)營(yíng)發(fā)展核心點(diǎn)放在智能化創(chuàng)新上，加之缺乏關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)引導(dǎo)，以及對(duì)相應(yīng)工序裝備的專(zhuān)業(yè)調(diào)整改進(jìn)方向，鋼結(jié)構(gòu)智能制造發(fā)展進(jìn)度便因此而變得十分緩慢。結(jié)合實(shí)際來(lái)看，鋼結(jié)構(gòu)智能制造是工業(yè)制造發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展要求，鋼結(jié)構(gòu)本質(zhì)上作為制造行業(yè)以及建筑行業(yè)的交叉性產(chǎn)物，自身性能穩(wěn)定性佳、可塑性強(qiáng)，完美契合當(dāng)前綠色低碳、節(jié)能環(huán)保理念。就目前現(xiàn)實(shí)情況而言，鋼結(jié)構(gòu)是建筑工程主體的主要應(yīng)用建材，已經(jīng)有替換傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展趨勢(shì)，近年來(lái)我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)市場(chǎng)需求規(guī)模也逐年擴(kuò)張，而半自動(dòng)化的鋼結(jié)構(gòu)制造模式已經(jīng)很難滿(mǎn)足當(dāng)今市場(chǎng)需求，所以專(zhuān)注鋼結(jié)構(gòu)智能制造也是我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)制造產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域在后續(xù)得以形成可持續(xù)發(fā)展模式的前置依據(jù)[1]。

2 鋼結(jié)構(gòu)制造工藝技術(shù)特征及工序管理要點(diǎn)分析

2.1 原理特性及自動(dòng)化程度

因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)制造本身屬于離散式訂單制造，加之產(chǎn)品規(guī)格的差異性特質(zhì)，細(xì)分之下可將之劃定為輕型鋼結(jié)構(gòu)和重型鋼結(jié)構(gòu)。其中輕型鋼結(jié)構(gòu)基本是以型材二次加工和板材拼裝焊接的形式體現(xiàn)，重型鋼結(jié)構(gòu)則是以板材加工不同零部件組裝焊接。兩者對(duì)比而言，重型鋼結(jié)構(gòu)所用到各類(lèi)零部件極多，整體結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量更重，實(shí)際制造過(guò)程涉及各項(xiàng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)節(jié)點(diǎn)較多，工序也隨之增加，輕鋼結(jié)構(gòu)基本為產(chǎn)品架構(gòu)的核心主體，部件也基本都是型材。我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)制造工藝自動(dòng)化水平尚處于早中期發(fā)展階段，制造設(shè)備品類(lèi)規(guī)格多元，部分工序制造較為繁復(fù)，某些環(huán)節(jié)高度依賴(lài)人工（如焊接、組裝等），少數(shù)采取定性制造工序，則可借由自動(dòng)化數(shù)控程序完成加工，所以總體而言，目前我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)制造工藝技術(shù)即半自動(dòng)化生產(chǎn)加工模式[2]。

2.2 工序組織及生產(chǎn)物料管控

鋼結(jié)構(gòu)制造工序組織層面，則是以車(chē)間模式展現(xiàn)，期間經(jīng)由物流將各分項(xiàng)工序進(jìn)行有效銜接，實(shí)際生產(chǎn)加工過(guò)程，車(chē)間不同班組對(duì)應(yīng)不同工序，并要按照進(jìn)度做適當(dāng)生產(chǎn)調(diào)整和管理組織。且鋼結(jié)構(gòu)制造是圍繞訂單開(kāi)展，生產(chǎn)實(shí)踐前便要提前做好規(guī)劃，準(zhǔn)備工作到位的基礎(chǔ)上，按照項(xiàng)目合同時(shí)間節(jié)點(diǎn)，規(guī)劃每道生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段我國(guó)只有少數(shù)鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)在利用ERP管理系統(tǒng)做生產(chǎn)規(guī)劃和物料管控，生產(chǎn)加工制造環(huán)節(jié)仍是以人工和半自動(dòng)化、自動(dòng)化交互搭配的作業(yè)模式體現(xiàn)。不同設(shè)備參數(shù)規(guī)格也有一定差異，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性、生產(chǎn)計(jì)劃科學(xué)性很難全程保證，加之物料管控環(huán)節(jié)，幾乎涵蓋鋼結(jié)構(gòu)制造的整個(gè)生產(chǎn)加工流程，很多企業(yè)因?yàn)樽陨砦锫?lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)建設(shè)程度有限，沒(méi)有形成良好的信息化物資管控體系，物料管控也基本是以紙質(zhì)報(bào)表形式做統(tǒng)計(jì)報(bào)備，實(shí)際物料管控作業(yè)效率、作業(yè)質(zhì)量相對(duì)較為有限[3]。

2.3 相關(guān)信息數(shù)據(jù)傳輸跟蹤模式

在鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)物料信息傳輸跟蹤模式方面，現(xiàn)階段我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)制造方會(huì)按照在部件標(biāo)注對(duì)應(yīng)信息，或直接在物料做鋼印設(shè)置等形式體現(xiàn)，工序流轉(zhuǎn)以及物料管控過(guò)程對(duì)人工報(bào)表清單內(nèi)容比較依賴(lài)，具體信息查驗(yàn)依然需要人工校核，這也導(dǎo)致一旦信息標(biāo)記不實(shí)，或者標(biāo)記受損等問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳輸跟蹤實(shí)效性便會(huì)因此而大打折扣，嚴(yán)重的甚至?xí)绊懻麄€(gè)項(xiàng)目制造加工進(jìn)度。除此之外，雖然目前部分鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始將ERP管理系統(tǒng)、WMS倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)等現(xiàn)代化特質(zhì)明顯的技術(shù)應(yīng)用于日常制造生產(chǎn)環(huán)節(jié)，但礙于鋼結(jié)構(gòu)制造設(shè)備品類(lèi)多元、制造加工工序涉及物料多樣，設(shè)備工具文檔資源分散等因素影響，最終鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)統(tǒng)一管理落實(shí)效果也很難達(dá)到預(yù)期要求[4-5]。

3 鋼結(jié)構(gòu)智能制造的生產(chǎn)組織方式及信息系統(tǒng)集成策略

3.1 明確智能制造特性并劃定可交互創(chuàng)新技術(shù)環(huán)節(jié)

鋼結(jié)構(gòu)智能制造的生產(chǎn)組織方式及信息系統(tǒng)集成，必須先從明確智能制造特性并劃定可交互創(chuàng)新技術(shù)環(huán)節(jié)的層面做起，借助自動(dòng)化設(shè)備以及可集成模式完成數(shù)據(jù)層面精準(zhǔn)采集，或大幅提高人工填取信息，促進(jìn)生產(chǎn)加工各工序交接效率是其得以形成鋼結(jié)構(gòu)智能制造的主要方向。所以結(jié)合對(duì)我國(guó)現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)制造生產(chǎn)工藝特質(zhì)分析，圍繞自動(dòng)化物流，構(gòu)造制造環(huán)節(jié)工藝流程，并在此前提下搭配信息集成促成全程智能控制模式，便可實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)由控制系統(tǒng)智能化管控鋼結(jié)構(gòu)制造生產(chǎn)。需要注意的是，智能化制造軟硬件系統(tǒng)設(shè)備所需資金成本極高，相關(guān)企業(yè)需要做好全面調(diào)研分析，綜合自身利益做好各方考量，為鋼結(jié)構(gòu)智能制造模式的建設(shè)成型提供有利保障[6]。

3.2 合理設(shè)置智能制造設(shè)備選取最佳生產(chǎn)組織方案

合理設(shè)置智能制造設(shè)備選取最佳生產(chǎn)組織方案，以輕型鋼結(jié)構(gòu)制造生產(chǎn)加工為例，對(duì)其構(gòu)件基本信息、單間批量規(guī)格有明確掌握的基礎(chǔ)上，圍繞生產(chǎn)工序進(jìn)行自動(dòng)焊接機(jī)器、自動(dòng)搬運(yùn)設(shè)備等構(gòu)建一體化自動(dòng)作業(yè)工序時(shí)，便要合理選定數(shù)控切割機(jī)等機(jī)械設(shè)施，依據(jù)制造生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用智能分揀機(jī)械臂、自動(dòng)傳送輥道、噴涂機(jī)器人等現(xiàn)代化專(zhuān)業(yè)技術(shù)，集成智能化生產(chǎn)組織方案。如在板材下料環(huán)節(jié)，便可借助等離子鉆切設(shè)備、全自動(dòng)切割設(shè)備、數(shù)控下料設(shè)備等，搭配智能分揀、立體倉(cāng)庫(kù)實(shí)現(xiàn)對(duì)此環(huán)節(jié)設(shè)備系統(tǒng)的集合分析，打造去人工化的智能下料作業(yè)模式，實(shí)踐過(guò)程數(shù)控下料系統(tǒng)可直接對(duì)下板料做物料管理信息自動(dòng)標(biāo)注，然后按照標(biāo)注數(shù)據(jù)自動(dòng)完成下料工作，自動(dòng)分揀則經(jīng)由視覺(jué)分揀設(shè)備自動(dòng)操控，切割達(dá)標(biāo)的板件，直接可經(jīng)切割臺(tái)輸送至分揀區(qū)經(jīng)由分揀設(shè)備完成尺寸掃描后進(jìn)行實(shí)時(shí)分揀。除此之外，此期間激光自動(dòng)導(dǎo)航搭配無(wú)軌小車(chē)可以實(shí)現(xiàn)輸送點(diǎn)精準(zhǔn)定位，立體庫(kù)則以智能管控系統(tǒng)、堆垛機(jī)、貨架互聯(lián)的形式，形成經(jīng)立體庫(kù)直接統(tǒng)一管控小件的生產(chǎn)模式，進(jìn)一步提高小部件配套加工的精準(zhǔn)性和專(zhuān)業(yè)性[7]。

3.3 創(chuàng)新型材下料及組裝焊接環(huán)節(jié)作業(yè)內(nèi)容

型材下料及長(zhǎng)焊接環(huán)節(jié)，則從創(chuàng)新傳統(tǒng)工序的方法，通過(guò)智能化數(shù)控對(duì)現(xiàn)有半自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)做信息集成，鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)可圍繞數(shù)控三位鉆機(jī)、數(shù)控機(jī)械鎖設(shè)備、機(jī)器人等離子鎖扣機(jī)等現(xiàn)代化設(shè)備，對(duì)自動(dòng)輥道作傳輸數(shù)據(jù)指令設(shè)置，以此打造全自動(dòng)化鋼結(jié)構(gòu)型材下料生產(chǎn)線(xiàn)。需要注意的是型材上料、下料物流環(huán)節(jié)，若繼續(xù)采用智能化遠(yuǎn)程操控，成本投入也會(huì)更高，所以在上料、下料時(shí)可安排人工負(fù)責(zé)該部分內(nèi)容，保障生產(chǎn)過(guò)程無(wú)需人工參與即可;加之型材余料接料剛性偏弱，此節(jié)點(diǎn)也可適度設(shè)置人工對(duì)點(diǎn)焊接，以此大幅提高型材工序作業(yè)效率，釋放人工作業(yè)壓力。在組裝焊接環(huán)節(jié)，則以搭配搬運(yùn)機(jī)器設(shè)備、焊接機(jī)器人、自動(dòng)輥道等形式來(lái)創(chuàng)新此道工序，借助控制軟件形成該環(huán)節(jié)全程全自動(dòng)裝備焊接模式，自動(dòng)變位設(shè)備協(xié)助裝備機(jī)器、焊接機(jī)器人對(duì)零部件完成實(shí)時(shí)定位裝備和熔透焊接。需要注意的是部分缸體或者工藝結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的構(gòu)件，仍需借助人工焊接來(lái)實(shí)現(xiàn)[8-9]。

3.4 建立完善的鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)智能化信息管理系統(tǒng)

（1）建立完善的鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)智能化信息管理系統(tǒng)也是鋼結(jié)構(gòu)智能制造得以形成穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)、可持續(xù)發(fā)展模式所必須具備的核心要素。企業(yè)智能化信息管理系統(tǒng)應(yīng)按照企業(yè)資源計(jì)劃管理子系統(tǒng)模塊、產(chǎn)品生命周期信息管理系統(tǒng)、供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)、倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)、辦公信息系統(tǒng)組合而成。其中企業(yè)資源計(jì)劃管理子系統(tǒng)模塊應(yīng)具備促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部資金、物流、信息流交互統(tǒng)一的特質(zhì)，保障各類(lèi)資源得到合理分配，高效利用。比如借助數(shù)據(jù)中心站傳授給和工廠(chǎng)級(jí)、過(guò)程控制級(jí)系統(tǒng)模板，使企業(yè)經(jīng)營(yíng)期間可實(shí)時(shí)掌握各類(lèi)計(jì)劃資源信息，動(dòng)態(tài)收集相關(guān)信息，幫助管理層達(dá)到改善調(diào)度生產(chǎn)加工制造節(jié)點(diǎn)的目的，全面提升鋼結(jié)構(gòu)制造生產(chǎn)綜合效益。

（2）產(chǎn)品生命周期信息管理系統(tǒng)則要體現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)裝配設(shè)計(jì)、材料管控、構(gòu)件制造、結(jié)構(gòu)安裝的高效化、便捷化特質(zhì)，處理制造生產(chǎn)加工期間，不同環(huán)節(jié)各方信息數(shù)據(jù)不互通、不共享的現(xiàn)象，保障不同部門(mén)、不同崗位作業(yè)人員可以全程實(shí)時(shí)交流溝通，掌握各類(lèi)所需信息資源，使之對(duì)鋼結(jié)構(gòu)制造情況有深度認(rèn)知，為進(jìn)一步促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)制造生產(chǎn)加工作業(yè)順利開(kāi)展推進(jìn)效率打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（3）供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)即相應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)必須在充分調(diào)研清楚自身實(shí)際情況的前提下，圍繞實(shí)際庫(kù)存管理信息數(shù)據(jù)，對(duì)物資庫(kù)存管理過(guò)程各環(huán)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行全面合理設(shè)置，如計(jì)劃、合同、出入庫(kù)、廢舊物資處置等，針對(duì)相應(yīng)業(yè)務(wù)程序、項(xiàng)目資產(chǎn)、財(cái)務(wù)管理做集成式整合，逐步打造出鋼材、輔材一體化采購(gòu)庫(kù)管體系。

（4）倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)即針對(duì)原有鋼結(jié)構(gòu)制造模式中的倉(cāng)庫(kù)管理內(nèi)容做信息化建設(shè)，引入過(guò)程控制系統(tǒng)，精準(zhǔn)定位制造資源配送、入庫(kù)、使用時(shí)間節(jié)點(diǎn)，嚴(yán)格規(guī)范不同作業(yè)環(huán)節(jié)涉及項(xiàng)目、堆場(chǎng)原料、余料管控標(biāo)準(zhǔn)，并借助全天監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備，保障鋼結(jié)構(gòu)倉(cāng)庫(kù)管理實(shí)效性能夠得到全面提升。

（5）建設(shè)完備的辦公信息系統(tǒng)，確保鋼結(jié)構(gòu)智能化制造生產(chǎn)加工過(guò)程涉及各類(lèi)業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)可以高效在相應(yīng)企業(yè)內(nèi)部傳輸報(bào)備，逐步實(shí)現(xiàn)企業(yè)無(wú)紙化辦公，提升企業(yè)職工作業(yè)效率同時(shí)也可進(jìn)一步為鋼結(jié)構(gòu)制造自動(dòng)化、一體化生產(chǎn)加工的穩(wěn)定運(yùn)行提供有利保障。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)智能制造的生產(chǎn)組織方式及信息系統(tǒng)集成策略分析，可以看出現(xiàn)階段我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)智能制造的生產(chǎn)組織方式及信息系統(tǒng)集成實(shí)踐難度相對(duì)較大。從短期來(lái)看，鋼結(jié)構(gòu)智能制造前期所需投入成本規(guī)模也較高，鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)必須合理評(píng)估自身情況，并在明確當(dāng)今鋼結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域發(fā)展方向的情況下，逐步進(jìn)行智能化創(chuàng)新。而對(duì)比現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工藝而言，鋼結(jié)構(gòu)智能制造可以大幅減低部分關(guān)鍵工藝、高重復(fù)工序的出錯(cuò)率，釋放人工資源、時(shí)間資源同時(shí)全面提升鋼結(jié)構(gòu)制造生產(chǎn)加工效率，所以從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看其無(wú)疑有助于企業(yè)自身綜合效益的持續(xù)提高，這也是相應(yīng)企業(yè)得以形成統(tǒng)一信息化管理和可持續(xù)發(fā)展模式的關(guān)鍵路徑。

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