鋼卷（板）包裝工藝知識管理系統的研究和構建

劉海江，李加佳，劉揚鶴

LIU Hai-jiang1, LI Jia-jia1, LIU Yang-he2

（1.同濟大學 機械工程學院，上海 201804；2.University of California-Berkeley，CA 94720）

0 引言

隨著汽車、建筑和家電行業的不斷發展，鋼材的需求也不斷提高。而鋼卷（板）的包裝是其在存儲運輸過程中的重要保護措施。鋼卷（板）的包裝不僅直接影響其產品質量，而且關系到其企業形象。一般情況下鋼卷（板）包裝可以分成臥卷包裝、立卷包裝和鋼板包裝三種類型，不同的包裝類型對應著不同的包裝材料，不同的包裝生產線，不同的包裝工藝，對包裝人員的要求也不同。而對于每種包裝類型都有不同的包裝精度要求，存在精包、普包等不同等級。不同的包裝等級對應著不同的包裝材料，不同的包裝工藝。鋼卷（板）的包裝過程涉及包裝材料、包裝工具、包裝人員、包裝設備、輔助材料和包裝工藝。

目前，大多數鋼材生產企業對鋼卷（板）包裝生產線的規劃和管理都是人工憑經驗進行的，各個包裝生產線的工藝處于孤立分散的狀態[1]。由于沒有統一的工藝管理平臺，只有紙樣、磁盤為媒介，相關的工藝信息的傳遞、獲取和更新變得十分困難。包裝產品涉及的不同部門之間的聯系協調、信息溝通只能依靠工藝人員的經驗來決定，對以往的包裝產品信息、包裝產品質量、沒有統一的記錄、標準化存儲。為解決上述問題，滿足現代化包裝的需求，我們希望自主開發“鋼卷（板）包裝工藝知識管理系統”，將鋼卷（板）包裝過程中的各種工藝信息統一存儲，建立完善的包裝工藝及生產線規劃知識管理系統。

1 鋼卷（板）包裝工藝分析

鋼卷（板）包裝工序按照先后順序可分為：外紙護角安裝、外周防銹紙包裝、內周防銹紙包裝、塑料套包裝、內紙護角安放、外周包板包裝、端護板包裝、內外鐵護角安放、周向打捆(3～5道)和徑向打捆(4—6道)等。涉及到的包裝設備包括叉車、行車、提升小車、翻鋼機、運輸鏈、橫向打捆機和縱向打捆機等。鋼卷（板）的包裝工藝不僅涉及具體的包裝方法，更與包裝材料、包裝設備和包裝工具緊密相關，如圖1所示。因此，有必要對包裝工藝中的包裝方法及包裝材料、包裝設備資源建立合理的關系，將已有的包裝工藝建立成可以查詢瀏覽的工藝實例庫，并在工藝實例庫的基礎上進行包裝工藝的規劃，并計算出包裝成本、包裝工時等輔助信息。

圖1 鋼卷（板）包裝工藝知識涉及內容

同時，包裝產品在倉儲、吊運和運輸過程中鋼卷（板）可能會存在邊部受損、表面磨損甚至生銹等情況，而各種包裝材料也會出現磨損、破裂、變形等損壞形式。因此，有必要對包裝產品在整個物流過程中的各種失效形式進行調查、整理、分析，建立包裝產品物流失效形式數據庫，可以對已有包裝工藝的防護性能進行評價，也能夠新包裝工藝規劃提供參考的基礎。

2 鋼卷（板）包裝工藝管理系統的構建方案

知識管理是指運用先進的信息和通信手段，將企事業知識作為資本財產來進行管理的、一套獨特的企事業管理實踐活動。知識管理的開發動機定位在保存過去俘獲的知識，使適當的人員在適當的時機能快捷地查詢到以適當樣式表示的所需知識，去幫助解決工作實踐中遇到的問題[2]。

通過對鋼卷（板）包裝工藝的分析，鋼卷（板）包裝工藝管理系統需要考慮到以下五個內容：

1）鋼卷（板）信息、包裝材料、設備、工具等信息的處理。

2）已有包裝工藝存儲，已有包裝生產線信息存儲。

3）成本核算、工時分析等工作。

4）進行生產線和工位的布局設計。

5）包裝產品物流失效形式的存儲與檢索，對新規劃包裝工藝進行防護性能評價。

根據上述要求構建鋼卷（板）包裝工藝知識管理系統，以關系型數據庫為基礎，由它完成多種知識的統一管理。鋼卷（板）包裝工藝知識管理系統構建如圖2所示。

圖2 鋼卷（板）包裝工藝知識管理系統構建示意圖

3 鋼卷（板）包裝工藝知識管理數據庫的構建

3.1 建立包裝實體以及實體之間關系

根據系統各功能模塊，抽象歸納出包裝生產線上各個實體。實體包括：鋼卷（板）、包裝材料、包裝設備、人工、工具、包裝工藝和包裝工序等不同實體。同時考慮到包裝產品的物流運輸過程，實體還包括：倉儲方式、吊運方式、運輸方式、鋼卷（板）損耗形式和包裝材料破損形式。

建立包裝實例如下case1[O,P,Y,B]，其中，O代表其產品實體，O=(o1,o2,o3,o4)，o1表示產品類型，o2表示產品基本信息，o3表示產品尺寸信息，o4表示產品材料性能；P代表產品包裝工藝實體，P=(p1,p2,p3,…,pi,…,pn)，pi表示包裝工藝P的第i條包裝工序；Y代表包裝產品物流過程，Y=(y1,y2,y3)，y1表示倉儲方式實體，y2表示吊運方式實體，y3表示運輸方式實體；B表示包裝產品失效形式，B=(b1,b2)，b1表示鋼卷（板）損耗形式實體，b2表示包裝材料破損形式實體。

對于包裝工藝實體P中第i條包裝工序pi進一步分析，pi=(m,e,p,t,d)，其中，m代表第i條包裝工序所用包裝材料實體，e代表所用包裝人員實體，p代表所用包裝設備實體，t代表工具實體，d代表具體工序描述實體。

根據以上分析，建立實體E-R模型及模型之間的關系，如圖3所示。

圖3 鋼卷（板）包裝工藝實體E-R模型圖

3.2 包裝工藝數據庫構建

根據已建E-R模型及模型之間的關系，建立包裝工藝數據庫，包括鋼卷（板）庫、包裝材料庫、包裝資源庫、包裝工藝庫、包裝工時庫、包裝成本庫、物流方式庫和產品失效形式庫等。考慮到數據建立的方便性、后期數據維護的便利性，選擇Microsoft 公司的SQL SERVER 2005 作為后臺數據庫。

4 包裝工藝知識管理系統的設計與實現

在開發包裝工藝知識管理系統時，綜合考慮了代碼重用、系統管理、操作簡便、應用安全以及后期維護等方面的要求，采用了visual c++平臺開發系統，考慮到用戶信息共享與發布的需求，鋼卷（板）包裝工藝知識管理系統硬件和網絡平臺系統構架采用Client—Server體系結構。系統功能模塊設計為：總資源管理、包裝工藝實例管理、包裝工藝規劃、成本核算、成產線及布局設計、產品物流失效查詢、包裝工藝防護性能評價。

以其中總資源管理模塊為例，總資源管理模塊包括鋼卷（板）管理模塊、包裝材料管理模塊和包裝資源管理模塊，用戶能夠實現查詢、瀏覽、修改等功能，簡化了技術人員查詢翻閱大量圖紙文件的繁瑣工作，同時能夠存儲新開發的知識。如圖4所示，包裝材料管理模塊中，用戶能夠查看包裝過程中所用到的各種包裝材料的信息，并能夠對已有的包裝材料的信息進行修改和刪除。對于包裝工藝中可能用到的新開發的包裝材料，用戶也可以將其信息添加到包裝材料模塊之中，方便日后查詢和處理。

圖4 包裝材料管理模塊

5 結論

本文設計了鋼卷（板）包裝工藝知識管理平臺，涉及到包裝生產線的鋼卷（板）、包裝材料和包裝資源，涉及到人員、物料和方法，最終形成知識管理系統，能夠對原有的包裝經驗和規律進行總結和提煉，從而解決傳統的人工經驗存在的不足，提高包裝效率，對不同的包裝生產線實現統一管理。該系統對于鋼卷（板）包裝企業具有重要的實用價值。

[1]王浩宇,石焱,饒洪宇.我國冷軋鋼卷包裝工藝現狀分析[J].甘肅冶金,2007.

[2]范幸華.白車生工藝及生產線規劃知識管理系統知識庫的設計與開發[D].上海:同濟大學機械學院,2007.

[3]胡運發.數據與知識工程導論[M].北京:清華大學出版社,2003.

[4]曲揚.精通Visual C++實效編程280例[M].北京:人民郵電出版社,2009.

[5]顏志軍.Visual C++數據庫開發典型模塊與實例精講[M].北京:電子工業出版社,2007.