摘 要:结合"中国制造2025"及德国"工业4.0"发展趋势总结了国内管件生产加工过程的现状和不足，介绍了管件生产加工管理系统的设计思路和工作流程，并预测了系统未来可以进一步改进和改进的可能性.
关键词:中国制造2025; 管件生产加工管理系统； 数据库;
作者简介: 陈维杰(1985-),男,助理工程师,研究方向为船舶行业工业管件生产加工应用;
Abstract:Combined with the development trend of "Made in China 2025" and Germany "Industry 4.0",through outlining the present situations and deficiencies of current domestic pipe fitting production and processing flow,based on the analysis of management difficulties during the pipe fitting processing caused by the characteristics,such as differences among pipe fittings,mixture of pipe fitting processing batches,etc.,the design ideas and workflow of pipe fitting production and processing management system are introduced,and the possibility that this system can be further perfected and improved in the future is forecasted.
Keyword:Made in China 2025; pipe fitting production and processing management system; data base;
0 引言
2013年，德国在汉诺威工业博览会上正式启动"工业4.0",利用信息技术构建智能网络，实现实时数据交互"智慧工厂",从而实现整个生产过程"自我优化".随后，中国也提出"中国制造2025",加快高端制造业发展.现代管件车间应更积极地迎合这一趋势，在"中国制造2025"战略对接"工业4.0"在成熟软件技术的支持下，填补传统生产管理模式的不足，充分发挥现有生产技术的优势，走出可持续、低能耗、高利润、面向未来的发展道路.
目前，由于船舶行业管件产品数量大、规格多、类别复杂[1]，船舶管件加工厂一般难以组织批量生产，如何降低生产管理成本，提高生产设备利用率是工厂必须关注的首要问题.因此，在船用管件的加工过程中，应充分利用组件的相似性，将单件生产模式优化为批量生产模式.
传统生产方式存在以下问题:在成品管交货时,总装模式下的造船厂需要按照管件加工厂安装管件的顺序及管件的分段、管件所属系统等安装关系组织交货,而在管件加工过程中,需要按照管件的相似性(如管件规格、管件形状类型、管件表面处理方式等)组织生产,这必然会打破管件的安装关系，重新分组安排生产.根据加工相似性对管件进行划分，解决管件批量加工和交付的不同要求，难以通过人工安排计划妥善解决.
为解决上述问题，管理人员必须根据设备加工能力和当前负荷制定或调整加工计划.由于各种原因（车间生产的复杂性、动态随机性、多目标和约束性等），管件的生产状态不能及时、准确、有效地反馈给管理人员。.传统的生产管理方法很难完成这一过程.
因此，探讨如何将计算机信息技术引入管件加工过程，构建管件生产加工管理系统.
1 管件生产加工管理系统概述
管件生产加工管理系统是一套基于精确生产模式的管理系统，旨在提高管件车间加工生产效率，降低生产环节成本，减少资源浪费，提高产品质量，最终提高行业竞争力.系统从设计信息中获取加工工艺数据，采用加工工艺相似性原理安排生产计划，通过网络实现自动加工，实现部分站无纸化加工，确保有序高效的生产活动，最终实现提高企业生产效率和生产管理水平的目标.
系统采用数据库管理技术，建立管件批量生产数据库，提供数据支持，统一集中管理管件的设计数据、处理数据和处理状态，提供方便的查询和分析.该系统的数据源来自工艺数据，利用计算机网络和信息的固有特性，对管件生产工艺信息进行结构化、层次化、模块化的描述，管件加工数据和要求通过分析设计数据获得.
系统采用C/S即客户端服务器的架构.服务器端有数据库访问层，单独处理数据库访问；有业务逻辑层，专门处理业务逻辑，便于扩展和调整.客户负责与相关加工设备完成人机交互和数据通信，并通过远程调用技术与服务器交互.
2 管件生产加工管理系统结构
管件生产加工管理系统采用公共功能层与定制开发功能层分离的方法组织项目开发.公共功能层面对类似加工厂的共同需求，确保软件系统的通用性，使整个行业的软件设计和开发成为可能.与公共功能层不同，定制开发功能层是基于公共功能层的定制开发，它与当前工厂的实施单独对应，不适用于其他类型的企业.在保证软件对特定工厂的深度适用性的同时，采用这种功能层分离的方式，保证系统对同类工厂的广泛适用性.
管件生产加工管理系统可分为七个模块：人员权限、基本管理、数据导入、计划管理、仓库管理、加工管理、报表生成等.每个模块可由多个子模块组成：人员权限包括主管权限管理、普通人员权限管理、生产加工人员权限管理等；基本管理包括部门管理、生产线管理等；数据导入是指通过Excel将每个管件的基本信息引入数据库；计划管理是指对每个项目的周期计划制定相应的加工步骤和节点；仓库管理包括库存细节、仓储管理、规格管理、仓储细节查询等。；加工管理包括管件状态提交、管件状态细节、表面处理、手动下料、加工进度等。；报告生成是指通过每个过程的数据最终输出报告并发布生产加工任务.
3 管件生产加工管理数据库结构
管件生产加工管理系统采用数据库统一管理数据.数据库是管件生产加工管理系统正常运行的基础，存储大量与管件加工生产过程相关的基本信息和动态信息，以及企业业务活动和生产活动的静态和动态信息，可以实现加工过程中数据的一致性和共享.数据库模型的良好设计可以尽量减少数据冗余，消除数据不一致.数据库采用Microsoft SQL Server 2008.系统采用C/S模型，通过服务器端统一访问数据库数据，提高数据库访问速度，确保企业人员访问和更改数据的实时性和一致性.
数据库模型的设计要求是根据产品加工工艺的相似性进行空间分割，优化车间生产资源的组合，提高生产效率.分析加工过程中的物流流向和流量，找出生产过程中需要获取信息、协调和控制的关键环节。以这些链接为信息站，可以将连续的管件生产过程视为离散点.
从工艺图纸中获取管件的所有设计数据，将设计数据整理成统一格式，然后分析每个管件的材料、直径、长度、法兰焊接、表面处理、校准管理和管件类型.利用计算机网络和信息的固有特征，结构化、层次化、模块化地描述管件批量生产过程信息，最终形成管件批量生产过程数据库.
对管件批量生产工艺的需求进行分析和描述.根据设计、生产和管理的不同要求，管件对象可分为基本属性、几何属性、加工属性、装配连接属性和管理属性.同时，为了保证数据的一致性和规范性，还需要设置必要的基本信息，图1是管件对象的数据模型.
该数据库主要包括以下信息：
(1)主管;
(2)管件；
(3)管件基本数据:管径、壁厚、材料等。
(4)管件装配数据:管段及连接件、管段及附件、分段、托盘等。
(5)管件加工数据:下料长度、法兰相对转角、法兰相初始角；
(6)其他:基本编码、统计管理要求等.
数据库信息模型按所描述的对象主要分为以下7个模型:
(1)管件信息模型.该模型用于描述：工程名称、区域名、图纸编号、管件名称、管件类型、表面处理、压力试验、密封要求等管件完整性相关信息；管件（管段/附件）的加工详细信息，如名称、加工长度、材料、规格型号、类型（直/弯曲等）、质量、条形码等；加工工艺信息，如加工顺序、加工设备及配套部件等.
(2)过程信息模型.该模型用于描述管件在管理和加工过程中的状态，主要包括收集器配置、数据信息收集、管件状态记录等.采集器在使用前必须通过系统设置，以确定其用户、车站等.收集器通过扫描收集和保存管段上的条形码信息.操作员每天通过系统将保存在采集器中的数据上传到数据库，同时，设置管件状态.
(3)材料信息模型.该模型用于描述管件材料或零件的信息，主要包括管件分类（管段、附件等）、材料、规格型号、仓储和库存.
(4)计划信息模型.该模型用于描述计划信息，主要包括月、周的详细计划等.计划以船和图号为单位，通过图号与管件相关.
(5)项目信息模型.该模型用于描述与工程相关的管理信息，主要包括工程、船名、区域和图号.
(6)基本编码信息模型.该模型用于编码每个管件和零件的长度、弯度、半径等基本数据信息.
(7)人员信息模型.该模型用于描述与管理软件本身操作相关的信息，如登录名称、密码、人员和角色之间的关系。角色属性决定了软件的权限.
4 管件生产加工管理系统待开发功能
在"中国制造2025"及"工业4.0"的大背景下,结合管件生产加工管理工作中不断出现的需求,应进一步完善并提升管件生产加工管理系统的复杂功能及实际应用效果,体现在以下几方面:
(1)根据管件不同的生产工艺要求,通过数据分析直接调取相应管件生产加工模块,自动生成最优生产线,在耗时最短的情况下高质量地开展新的生产任务.
(2)全生产场景的可视化成为现实,通过数字化模拟生产模式,可大幅降低各类生产试运行的试错成本,提升产效产能.
(3)提升系统处理复杂问题能力,可更好地适用于各种实际生产场景.
(4)及时新建或改造符合"工业4.0"相关要求的生产线及车间.
(5)促进人工智能的进一步发展,以人工智能为基础的各种算法可对整条生产线持续进行优化,并有效地降低能源及其他资源的消耗.
(6)需要更多具备打造生产管理模块、熟悉大数据技术并能够合理使用相应研发工具等能力的生产管理人员.
(7)可赋予工程师更多创新空间.
5 结语
从现代管件生产加工业务流程的调查和分析出发,分析管件生产加工过程中的主要信息对象及其相互关系,根据管件生产加工过程中的信息化现状和要求,提出管件生产加工车间信息化体系的架构,对管件信息集成和应用方法进行研究,建立管件车间生产加工与管理系统和与此相对应的数据库.该系统对关键生产加工软件进一步的研发方向进行预判,希望能给予相关从业者以一定的启示.参考文献 [1] 吴佰胜,全先江,顾松柏.基于船舶管件加工的车间自动化产线调度系统研究[J].软件,2020,41(2):215-217,251.