钢结构智能制造的生产组织方式及信息系统集成分析

徐斐

[摘    要]随着近年来我国科技的进步，工业领域钢结构智能制造的生产组织方式及信息系统集成得以逐步成型推广，利用可集成数控设备打造自动化属性突出的智能制造工艺流程，可以实现数控设备和相关运维数据的实时交互，保障钢结构制造效果得到全面升级。对钢结构智能制造的生产组织方式及信息系统集成进行全面分析，并结合实际做好相应整理和总结。

[关键词]钢结构智能制造;生产组织方式;信息系统集成

[中图分类号]TP75 [文献标志码]A [文章编号]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

現阶段我国工业制造水平持续进步，细分之下不同制造产业生产模式以及生产工艺也存在较为明显的差异。钢结构制造中，近年来随着其在建筑工程项目中的高效应用，钢结构制造发展速度进一步加快，但其本身所具有的离散式订单制造特性较为明显，就目前现实情况而言，我国钢结构制造仍然处在半自动化阶段，整体钢结构制造工艺水平、技术要素仍然存在较大进步空间。与此同时，当今低碳环保理念的推广，加上环境保护作为一项我国基本国策的全民普及，钢结构由于自身属于绿色建筑材料，某种程度上顺应了时代发展潮流，所以为了进一步加速钢结构制造工艺技术的高速发展，使之进入智能化制造发展阶段，便显得极为必要。

1 我国钢结构制造领域发展现状

我国钢结构制造领域发展现状整体并不乐观，整个产业大部分仍是以人工化、半自动制造的模式体现。虽然一些企业已经开始引入现代化技术理念，也在实践中取得了部分成效，但由于该产业领域不具备标准统一化特质，导致相关企业技工、生产成本始终无法得到有效预控，智能化科研、规划、设计成本以及投入成本在前期投入巨大，更使得很多钢结构制造企业无法将经营发展核心点放在智能化创新上，加之缺乏关键领域技术引导，以及对相应工序装备的专业调整改进方向，钢结构智能制造发展进度便因此而变得十分缓慢。结合实际来看，钢结构智能制造是工业制造发展的必然趋势，也是当今时代的发展要求，钢结构本质上作为制造行业以及建筑行业的交叉性产物，自身性能稳定性佳、可塑性强，完美契合当前绿色低碳、节能环保理念。就目前现实情况而言，钢结构是建筑工程主体的主要应用建材，已经有替换传统混凝土结构建筑的发展趋势，近年来我国钢结构市场需求规模也逐年扩张，而半自动化的钢结构制造模式已经很难满足当今市场需求，所以专注钢结构智能制造也是我国钢结构制造产业领域在后续得以形成可持续发展模式的前置依据[1]。

2 钢结构制造工艺技术特征及工序管理要点分析

2.1 原理特性及自动化程度

因为钢结构制造本身属于离散式订单制造，加之产品规格的差异性特质，细分之下可将之划定为轻型钢结构和重型钢结构。其中轻型钢结构基本是以型材二次加工和板材拼装焊接的形式体现，重型钢结构则是以板材加工不同零部件组装焊接。两者对比而言，重型钢结构所用到各类零部件极多，整体结构成型质量更重，实际制造过程涉及各项专业知识节点较多，工序也随之增加，轻钢结构基本为产品架构的核心主体，部件也基本都是型材。我国钢结构制造工艺自动化水平尚处于早中期发展阶段，制造设备品类规格多元，部分工序制造较为繁复，某些环节高度依赖人工（如焊接、组装等），少数采取定性制造工序，则可借由自动化数控程序完成加工，所以总体而言，目前我国钢结构制造工艺技术即半自动化生产加工模式[2]。

2.2 工序组织及生产物料管控

钢结构制造工序组织层面，则是以车间模式展现，期间经由物流将各分项工序进行有效衔接，实际生产加工过程，车间不同班组对应不同工序，并要按照进度做适当生产调整和管理组织。且钢结构制造是围绕订单开展，生产实践前便要提前做好规划，准备工作到位的基础上，按照项目合同时间节点，规划每道生产加工环节。现阶段我国只有少数钢结构制造企业在利用ERP管理系统做生产规划和物料管控，生产加工制造环节仍是以人工和半自动化、自动化交互搭配的作业模式体现。不同设备参数规格也有一定差异，数据精准性、生产计划科学性很难全程保证，加之物料管控环节，几乎涵盖钢结构制造的整个生产加工流程，很多企业因为自身物联网、互联网信息系统建设程度有限，没有形成良好的信息化物资管控体系，物料管控也基本是以纸质报表形式做统计报备，实际物料管控作业效率、作业质量相对较为有限[3]。

2.3 相关信息数据传输跟踪模式

在钢结构相关物料信息传输跟踪模式方面，现阶段我国钢结构制造方会按照在部件标注对应信息，或直接在物料做钢印设置等形式体现，工序流转以及物料管控过程对人工报表清单内容比较依赖，具体信息查验依然需要人工校核，这也导致一旦信息标记不实，或者标记受损等问题出现时，相关数据信息传输跟踪实效性便会因此而大打折扣，严重的甚至会影响整个项目制造加工进度。除此之外，虽然目前部分钢结构企业已经开始将ERP管理系统、WMS仓储系统等现代化特质明显的技术应用于日常制造生产环节，但碍于钢结构制造设备品类多元、制造加工工序涉及物料多样，设备工具文档资源分散等因素影响，最终钢结构企业统一管理落实效果也很难达到预期要求[4-5]。

3 钢结构智能制造的生产组织方式及信息系统集成策略

3.1 明确智能制造特性并划定可交互创新技术环节

钢结构智能制造的生产组织方式及信息系统集成，必须先从明确智能制造特性并划定可交互创新技术环节的层面做起，借助自动化设备以及可集成模式完成数据层面精准采集，或大幅提高人工填取信息，促进生产加工各工序交接效率是其得以形成钢结构智能制造的主要方向。所以结合对我国现有钢结构制造生产工艺特質分析，围绕自动化物流，构造制造环节工艺流程，并在此前提下搭配信息集成促成全程智能控制模式，便可实现企业经由控制系统智能化管控钢结构制造生产。需要注意的是，智能化制造软硬件系统设备所需资金成本极高，相关企业需要做好全面调研分析，综合自身利益做好各方考量，为钢结构智能制造模式的建设成型提供有利保障[6]。

3.2 合理设置智能制造设备选取最佳生产组织方案

合理设置智能制造设备选取最佳生产组织方案，以轻型钢结构制造生产加工为例，对其构件基本信息、单间批量规格有明确掌握的基础上，围绕生产工序进行自动焊接机器、自动搬运设备等构建一体化自动作业工序时，便要合理选定数控切割机等机械设施，依据制造生产现场实际情况，采用智能分拣机械臂、自动传送辊道、喷涂机器人等现代化专业技术，集成智能化生产组织方案。如在板材下料环节，便可借助等离子钻切设备、全自动切割设备、数控下料设备等，搭配智能分拣、立体仓库实现对此环节设备系统的集合分析，打造去人工化的智能下料作业模式，实践过程数控下料系统可直接对下板料做物料管理信息自动标注，然后按照标注数据自动完成下料工作，自动分拣则经由视觉分拣设备自动操控，切割达标的板件，直接可经切割台输送至分拣区经由分拣设备完成尺寸扫描后进行实时分拣。除此之外，此期间激光自动导航搭配无轨小车可以实现输送点精准定位，立体库则以智能管控系统、堆垛机、货架互联的形式，形成经立体库直接统一管控小件的生产模式，进一步提高小部件配套加工的精准性和专业性[7]。

3.3 创新型材下料及组装焊接环节作业内容

型材下料及长焊接环节，则从创新传统工序的方法，通过智能化数控对现有半自动化生产线做信息集成，钢结构企业可围绕数控三位钻机、数控机械锁设备、机器人等离子锁扣机等现代化设备，对自动辊道作传输数据指令设置，以此打造全自动化钢结构型材下料生产线。需要注意的是型材上料、下料物流环节，若继续采用智能化远程操控，成本投入也会更高，所以在上料、下料时可安排人工负责该部分内容，保障生产过程无需人工参与即可;加之型材余料接料刚性偏弱，此节点也可适度设置人工对点焊接，以此大幅提高型材工序作业效率，释放人工作业压力。在组装焊接环节，则以搭配搬运机器设备、焊接机器人、自动辊道等形式来创新此道工序，借助控制软件形成该环节全程全自动装备焊接模式，自动变位设备协助装备机器、焊接机器人对零部件完成实时定位装备和熔透焊接。需要注意的是部分缸体或者工艺结构相对复杂的构件，仍需借助人工焊接来实现[8-9]。

3.4 建立完善的钢结构企业智能化信息管理系统

（1）建立完善的钢结构企业智能化信息管理系统也是钢结构智能制造得以形成稳定运营、可持续发展模式所必须具备的核心要素。企业智能化信息管理系统应按照企业资源计划管理子系统模块、产品生命周期信息管理系统、供应链管理系统、仓库管理系统、办公信息系统组合而成。其中企业资源计划管理子系统模块应具备促进企业内部资金、物流、信息流交互统一的特质，保障各类资源得到合理分配，高效利用。比如借助数据中心站传授给和工厂级、过程控制级系统模板，使企业经营期间可实时掌握各类计划资源信息，动态收集相关信息，帮助管理层达到改善调度生产加工制造节点的目的，全面提升钢结构制造生产综合效益。

（2）产品生命周期信息管理系统则要体现钢结构装配设计、材料管控、构件制造、结构安装的高效化、便捷化特质，处理制造生产加工期间，不同环节各方信息数据不互通、不共享的现象，保障不同部门、不同岗位作业人员可以全程实时交流沟通，掌握各类所需信息资源，使之对钢结构制造情况有深度认知，为进一步促进钢结构制造生产加工作业顺利开展推进效率打下坚实基础。

（3）供应链管理系统即相应钢结构制造企業必须在充分调研清楚自身实际情况的前提下，围绕实际库存管理信息数据，对物资库存管理过程各环节内容进行全面合理设置，如计划、合同、出入库、废旧物资处置等，针对相应业务程序、项目资产、财务管理做集成式整合，逐步打造出钢材、辅材一体化采购库管体系。

（4）仓库管理系统即针对原有钢结构制造模式中的仓库管理内容做信息化建设，引入过程控制系统，精准定位制造资源配送、入库、使用时间节点，严格规范不同作业环节涉及项目、堆场原料、余料管控标准，并借助全天监控系统设备，保障钢结构仓库管理实效性能够得到全面提升。

（5）建设完备的办公信息系统，确保钢结构智能化制造生产加工过程涉及各类业务信息数据可以高效在相应企业内部传输报备，逐步实现企业无纸化办公，提升企业职工作业效率同时也可进一步为钢结构制造自动化、一体化生产加工的稳定运行提供有利保障。

4 结束语

通过对钢结构智能制造的生产组织方式及信息系统集成策略分析，可以看出现阶段我国钢结构智能制造的生产组织方式及信息系统集成实践难度相对较大。从短期来看，钢结构智能制造前期所需投入成本规模也较高，钢结构企业必须合理评估自身情况，并在明确当今钢结构制造领域发展方向的情况下，逐步进行智能化创新。而对比现有钢结构生产工艺而言，钢结构智能制造可以大幅减低部分关键工艺、高重复工序的出错率，释放人工资源、时间资源同时全面提升钢结构制造生产加工效率，所以从长远来看其无疑有助于企业自身综合效益的持续提高，这也是相应企业得以形成统一信息化管理和可持续发展模式的关键路径。

参考文献

[1] 刘金龙，周春晖，陈兆文.建筑钢结构智能零件分拣中心研发与应用[J].信息技术与信息化，2021（12）：60-64.

[2] 杨亮，袁俊，刘志刚，等.面向钢结构桥梁的智能下料及车间无纸化技术[J].今日制造与升级，2021（11）：49-50，52.

[3] 许祖锋，姜友荣，汪勇东.钢结构智能化生产设备及MES执行系统应用技术[J].四川建筑，2021，41（S1）：127-128，132.

[4] 周军，王睿瑞，明新国，等.面向海洋工程装备智能制造转型需求分析[J].机械设计与研究，2021，37（3）：149-153，160.

[5] 赵珂，刘学峰，丁延胜，等.小体积智能焊接机器人在钢结构工程中的应用研究[J].城市建筑，2021，18（14）：127-129.

[6] 黄越.互联网背景下钢结构制造业的转型升级[J].中国住宅设施，2020（9）：124-125.

[7] 黄越.解析智能制钢技术对钢结构生产的质量控制[J].中华建设，2020（9）：142-143.

[8] 甘涛，魏国军，刘强，等.机器人智能焊接技术研究[J].中国设备工程，2020（4）：18-19.

[9] 马骝，张平远.浅谈钢结构智能焊接的几点思考[C].土木工程新材料、新技术及其工程应用交流会论文集（下册），2019.