金屬焊接耗材管理系統

錢 超，李國燁，邵伏苓

（江蘇武進不銹股份有限公司，江蘇 常州 213111）

2001年我國成為世界上最大的不銹鋼消費國，2010～2013年期間，我國不銹鋼產能年度增速維持10%以上，2013～2017年行業供應增速放緩，2018年之后，不銹鋼產能的增長勢頭再次增加，2019年不銹鋼粗鋼產能增長7.5%，數值達到4275萬噸。在不銹鋼的生產中，不銹鋼焊接鋼管的加工生產占據著重要地位。

近年來，焊接管道制造行業數據的處理朝著智能化的方向發展[1，2]。多數企業的焊接耗材仍為工藝員根據產品的設計圖和規程信息進行手工編制，然后，填寫材料定額明細表和材料定額匯總表等，該方法不僅效率低、工作量大、重復性高，而且，難以保證信息的準確性，導致因為材料用量的數據不準確，造成焊接材料的浪費或供應不足，發生焊工調配不合理的情況，其給生產過程造成影響，延遲了生產周期，增加了生產成本[3]。因此，建立數據庫用于計算焊接耗材是必要的，計算結果對企業的材料采購和人員任務分配具有重要的理論意義。表1為已經開發的相關焊接耗材的數據庫系統[4]。

表1 焊接耗材管理數據庫系統

當前國內外存在很多焊接耗材計算相關的數據庫管理系統，但是由于大部分數據庫管理系統根據各自企業的需求而開發，難以達到系統共享的目的。現在焊接耗材管理系統存在的一些不足如下：

（1）通用性較差：由于各公司按照不同的需求設計焊接耗材數據庫管理系統，造成相同功能的焊接耗材數據庫管理系統出現多個版本，其功能雖然相同，但是彼此之間缺乏通用性，因此，造成資源的浪費。

（2）在實際應用方面存在缺陷：焊接耗材數據庫管理系統涉及的運算與實際數值存在偏差。

本文通過數據庫管理系統計算焊接耗材，系統提供了修正系數的計算功能，該功能采用人機互動模式，工作人員輸入從現場測得的實際焊接耗材和對應坡口參數后，系統通過該數據計算出該類型坡口的實際焊接耗材和理論焊接耗材之比，即修正系數。

1 耗材管理系統分析

耗材管理系統數據庫設計是開發數據庫及其應用系統的技術，是指針對給定的應用環境，開發出最優的數據庫模式。建立數據庫及其應用程序，使之能夠有效的存儲數據，滿足用戶的應用要求（信息要求和處理要求），數據庫設計的基本任務是：根據企業的信息需求、處理需求和數據庫的支撐環境（包括DBMS、操作系統和硬件），設計出數據模式（包括外模式、邏輯模式和內模式）以及典型的應用程序。

1.1 系統功能需求分析

通過不銹鋼焊管廠家的深入調研和與廠家焊接生產、檢驗、技術和管理人員的溝通，確定系統的功能需求如下：

（1）系統需要建立安全機制，包括身份驗證和數據訪問，以此確保系統的安全性。

（2）將焊接數據存放到Excel中（可直接從ERP系統中導出），并以Excel格式導入數據庫SQL2005中。

（3）提高系統計算值的精準度，引入修正系數模塊，當不銹鋼焊管焊接完成后，現場統計并輸入實際焊材消耗量與數據庫中理論焊材消耗量，得出不同坡口對應的修正系數，為設計人員今后的工作提供參考。

（4）計算理論焊接耗材，并將結果導出到Excel中。

1.2 系統模塊分析

整個系統的模塊設計主要由三部分組成，分別為數據導入模塊、數據計算模塊、結果匯總與導出模塊。

2 耗材管理系統功能

本文設計的數據庫基于ERP中導出的焊接數據，進而計算焊接耗材，導入數據庫的數據包含：合同號、批號、材質、規格、焊縫長度、坡口代碼、焊接方式。

2.1 數據導入

數據的導入通過數據庫SQL2005實現（即數據庫自帶的數據導入和導出功能）：在數據庫上右鍵—任務—導入數據。

2.2 修正系數計算

數據庫設計了修正系數計算模塊，如圖1所示，該模塊需要統計和分析現場實際的數據，通過實際焊材消耗量與理論計算的焊材消耗量計算出相同類型坡口的修正系數，修正系數將為后續的焊接耗材計算提供參考依據，從而降低理論耗材和實際耗材的差值。

圖1 修正系數計算

2.3 系統功能總結

本文設計的數據庫由管道焊接初始信息、修正系數的計算、管道焊接耗材、結果匯總、查詢、坡口參數輸入六部分組成。

管道焊接初始信息模塊顯示導入的信息，每次導入的信息量以合同號為單位從Excel導入數據庫，并且以合同號為單位從數據庫中導出到Excel中。

修正系數的計算模塊的功能是計算相同坡口的實際耗材和理論耗材的比值，從而給后續的設計人員提供借鑒。此功能必須以現場焊接耗材的實際消耗量為基礎。由于實際生產受到各種因素的影響，因此，大部分事物在實際和理論之間均存在著一定的誤差，本文通過仔細分析發現實際環境的變化存在一定的規律性，因此，本文將實際環境按一定規則劃分（對理論影響差不多的分為一類），在一些條件的設定下，所謂的理論值和實際值之間存在著一定的關系，在工業應用中，工作人員習慣于將這種關系以參數的形式表達出來，這就是修正系數的由來。通過應用修使計算出的焊接耗材更加接近于實際，為企業的原料采購和任務分配提供巨大的便利。

管道焊接耗材模塊計算和顯示數據，管道焊接耗材模塊按照合同號、批號顯示的焊接耗材，如圖2所示，可將數據導出到Excel中。

圖2 管道焊接耗材

結果匯總模塊將各個生產批號理論焊接耗材相加得出整個合同的理論耗材，并將數據導出到Excel。

查詢模塊實現數據查詢功能，其通過輸入合同號或生產批號查詢對應的焊接耗材。

坡口參數輸入模塊（坡口參數管理）是輸入坡口代碼對應的具體坡口參數，在導入的信息中，其涉及的坡口代碼需要對應的坡口參數才能完成各項運算，坡口參數需要人工輸入系統。坡口參數分為查看模式和編輯模式，在查看模式下，工作人員只有查看坡口代碼及所對應的坡口信息的查看權限，在編輯模式下，工作人員具有對已保存的坡口代碼中的信息直接修改或添加、刪除整個坡口代碼及其對應的信息的權限。

系統使用說明：①如果采用新的坡口，首先在坡口參數輸入模塊錄入坡口信息；②如果有現場實測焊接耗材的數據，則計算修正系數，否則直接跳過。

3 數據處理

焊接耗材的計算：本文系統從焊縫坡口的角度計算焊縫截面積，進而計算焊縫質量。

常用坡口：I型坡口、Y型坡口、X型坡口截面積的計算。

I型坡口、Y型坡口、X型坡口可直接由公式計算，坡口理論截面積計算公式：

（1）I型坡口：

式中，δ為板厚；b為間隙；c為焊縫寬度；h為余高。

（2）Y型坡口：

式中，δ為板厚；α為坡口角度；b為間隙；p為鈍邊；c為焊縫寬度；h為余高。

（3）X型坡口：

式中，δ為板厚；α為坡口角度；b為間隙；p為鈍邊；c為焊縫寬度；h為余高。

4 結論

不銹鋼焊管焊接耗材管理系統通過數據導入模塊、數據計算模塊、結果匯總與導出模塊，實現理論焊接耗材的計算，為了提高系統計算值的精準度引入修正系數模塊。

本文通過設計不銹鋼焊管焊接耗材管理系統，不僅實現企業在接單前對焊材成本進行精確評估，還有助于企業節省材料，提高效益，減輕企業負擔，并且促進企業的科學化管理。