PC预制件生产线信息化的研究

2014-12-13温创新孙军谭鹏卢帆

数字技术与应用 2014年8期

温创新++孙军++谭鹏++卢帆

摘要：随着我国住宅产业化的不断发展，混凝土预制技术也越来越受到国内各大混凝土设备制造商的青睐，它们纷纷投入到预制件生产线的研制当中。与此同时，国家也出台了相应的预制件生产标准、法规。相比欧美国家的同类生产线，我国的预制件生产线起步较晚，且该类生产线基本没有配套的ERP系统，只有负责生产的PC生产控制系统。在这种模式下，预制件工厂的相关工作人员只能以传统的方式进行信息的沟通，显著地降低了工作的效率。本文结合国内预制件行业自身的特点，提出了预制件ERP系统的总体蓝图架构，之后描述了PC工厂的核心业务流程，最后，从多视角对预制件ERP核心模块的设计进行了详细地论述。

关键词：预制件预制件ERP 工艺流程

中图分类号：文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）08-0059-03

1 背景

随着国家加快住宅产业化的步伐，混凝土预制行业在国内得到了迅速地发展，国内各大装备制造企业开始进军PC（Precast Concrete混凝土预制件的缩写）行业。国外PC预制件技术已经发展有一段历史了，德国SAA公司在该领域相对来说起步比较早，技术也比较成熟。为打破国外企业垄断的格局，研发符合中国人自身习惯的预制件产品线，也充分考虑到其潜在的巨大市场空间，国内装备制造企业纷纷投入对预制件产品线的研发。目前国内自主研发的预制件生产线一般只含有负责生产的PC控制系统，并没有与之配套的信息化产品，即没有相应的预制件ERP（以下简称PCERP），无法对生产原料的数量进行事先预估、自动消耗统计、生产计划排程、决策报表图形分析，无法对工厂的生产过程进行全程监控与信息化管理。为了提升PC生产线的竞争力、实现真正意义上的信息化管理，研制与之配套的PCERP有其重要的实现意义和经济价值。

2 预制件ERP系统的蓝图架构

通过对预制件工厂（以下简称工厂）的实地调研，目前工厂的软件系统主要分为五类，图1清晰的描述了这五类软件系统之间的联系。

第一类为第三方建筑设计软件，其主要功能是对建筑施工图纸进行拆分，得到BIM（建筑信息模型）数据，其中，所有的图纸和BIM数据必须符合相关行业标准。第二类为预制件生产线控制系统（PC控制系统），它主要负责下发指令到相应模台的SYMC控制器，控制整个预制件的生产流转以及各种异常的处理。生产过程中，该类系统会产生大量与模台构件相关的生产数据。第三类为混凝土搅拌站工控系统，主要负责接收构件生产任务和相应配方信息，并按要求进行生产。第四类为工厂现有的软件系统，如OA系统，财务管理系统。第五类为预制件ERP系统，它是所有系统的核心，各种系统都与它发生直接或者间接的关系。PCERP的主要功能有：获取BIM数据，编排生产计划，任务下达，流程控制、提供决策报表，它能将整个工厂的人力资源进行有效整合并实现协同办公。

3 预制件生产核心业务流程制定

PC生产线研发为国内新领域的探索，目前国内还没有成熟的、稳定的流程可以参考，通过对国外相关软件的学习、调研和对国内相关PC工厂的实地考察，制定了一套符合目前国内实际情形的预制件生产核心业务流程，图2清晰的描述该流程的要点。

该流程由签订销售合同发起，当销售合同签订后，建筑设计院会根据合同相关信息进行图形解析和构件拆分，输出该合同的构件生产清单和图纸信息。PCERP通过各种数据接口获取构件清单和相关图纸信息，并根据这些构件数据创建要货单信息，一个合同可根据实际需要创建多个要货单。为了简单起见，这里的所有判断节点，一旦驳回，均回到它的上一个节点。当要货单信息确认后，计划员可以根据要货单信息进行主计划排程，主计划编排完成后，提交相应领导审核，一旦审核通过，计划员便可根据已通过的主计划进行相应日计划的排程，日计划编制完毕后，提交审核，对审核通过的日计划进行构件配比关联和工艺流程设置，构件关联好配比和工艺后，由技术员根据构件图纸、构件大小等信息进行拼模操作，拼模完成后，由计划员下达相应的生产任务（以模台为单位）到PC生产线控制系统。PC控制系统能根据接收到的任务进行相应的生产，其主要动作为控制模台的流转和推送配方信息到搅拌站工控系统。

4 预制件ERP系统核心模块的设计

经以上分析，可知预制件ERP系统业务场景十分复杂，所以只有从设计源头上做充分的考虑，才能解决部分技术难点和系统后期的扩展性升级问题。本文从以下几个方面进行高效设计论述，即PC构件原料智能统计设计、PC构件配方模块设计以及各种数据接口扩展设计。

4.1 PC构件原材料智能统计设计

PC构件是由各种原材料加工而成，这些原材料包括预埋件（一般为钢筋）、骨料、水泥等。如何事先知道各种构件所需原料的消耗，以便自动统计某段时间内所需各种原料的总量，减少无用库存，这就需要有自动计算原材料的智能算法。

下面以压弯剪预埋件为例进行说明。当预埋件承受剪力、法向压力、弯矩共同作用时，其直锚筋的截面面积按如下两个公式计算，并取计算结果的较大值[3]：

式中为剪力设计值，为锚筋层数影响系数，为锚筋的承载力系数，为锚筋的抗拉强度设计值，为法向拉力设计值，为弯矩设计值，为最外层中心线之间的距离。通过以上公式可以获取单个构件的切面面积，锚筋直径等数据，再通过密度信息可以获取其重量信息。利用数据库的集合预算或者JAVA后台程序可以迅速的算出某段时间内，所需预埋件的总量信息。限于篇幅，其它种类预埋件（如受剪预埋件、受拉预埋件，弯剪预埋件等等）的计算公式不在这里一一列举，其算法的基本思想是一样的，只是公式的表示形式有所不同。

同样，在得知构件所需混凝土方量信息后，通过与该构件的配方数据求积，即可获取单个构件所需水泥、骨料等原料的预消耗信息，采用数据库的集合运算可以很快的得出某段时间内所需各种混凝土原料的总数。通过对预埋件和混凝土原料进行预先计算，可显著提高工厂的库存管理水平，减少库存管理费用。

4.2 PC构件配方模块设计

配方是PC构件的一个重要属性，只有明确构件的配方信息，搅拌楼才能根据要求生产出符合某种强度等级的混凝土。PC构件配方模块设计含三个部分：即PCERP配比关联、PC控制系统配方接收与推送以及搅拌楼工控机按需生产。

配比关联是整个流程中配方的输入。可根据工厂实际情况，将经常要使用的配方录入到配方库中，这样实验员在设置构件配比时，只需从库中调出即可，当然也可对调出的配方进行修改。关联好配比后，PCERP可将相应配方信息推送给PC控制系统。PC控制系统配方接收与推送模块负责从数据接口中获取PCERP推送过来的配方信息，并按模台的生产节拍将相应配方信息按照搅拌楼规定的协议推送到搅拌楼工控系统。搅拌楼工控系统按需生产模块逻辑比较简单。当工控系统接收到混凝土生产任务时，按指定的配方进行实际的打料生产。

为了适应各种复杂情况，在PCERP端增加配方微调逻辑和料仓调整逻辑，允许实验员在配方发送给PC控制系统前，根据实际情况进行配方的微调和料仓的修改。调整完成后，在PC控制系统和搅拌楼工控系统中应及时体现。

4.3 各种数据接口扩展性设计

从图1可以看出，PCERP需要和多个系统进行数据交互，随着对业务的不断深入，部分接口可能需要调整，或者需增加一些新的接口。如何解决此类问题？这就要求我们的设计的程序应具有高可扩展性。

数据接口的高可扩展性设计含配置文件高扩展性设计、数据中间表设计、多数据格式支持设计。配置文件高扩展性设计主要针对需同步的双方表结构基本类似的情形。在这种方式下，可将需要同步的信息类型进行编码，发送端按照事先约定的协议发送数据，接收端按照协议接收并解析数据。对数据库的操作配置在XML文件中，通过sqlId进行查找，这样如果需要一种新的数据，只需要在配置文件中增加相应的配置信息，在XML中配置一个新的sqlId即可，无需修改程序，这种方式显著地提升了程序的可扩展性。

数据中间表设计是针对两种不同系统，并且它们内部的处理方式还不一样。为了交换某些业务数据，需按照某种协议定义其公共的接口，任何一方的改动不会影响到其他一方，只需保持统一的中间表接口即可。

为了适应后期新业务系统的加入，数据接口应当支持多种数据输入格式，如excel格式解析，数据库表读入等等，并且将数据读入模块做统一的封装，相应业务逻辑的变化部分应尽量放在XML配置文件中。

5 结语

本文在分析了国内PC预制件行业的现状后，结合预制件工厂的业务特点和行业规则提出了预制件ERP系统的总体蓝图架构，之后描述了PC工厂的核心业务流程，最后，从多视角对PCERP核心模块的设计进行了论述。预制件ERP系统对预制件工厂的实际生产有着重要的指导作用，从成本控制角度而言，有其明显的经济效益。它为高层做决策提供数据支持，对提升预制件工厂的工作效率和业务管理水平有着重要的现实意义。

参考文献

[1]陈希孺.高等数理统计学[M].中国科技大学出版社，1999：291-295.

[2]苏小梅.建筑制图[M].机械工业出版社，2008：110-118.

[3]周爱军.混凝土结构设计与施工细部计算示例[M].机械工业出版社，2004：185-192.