基于冶金帶鋼生產(chǎn)線加工制造進(jìn)度管理系統(tǒng)的研究

伍依依，張入通，婁亞軍，張 超

（1.北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120；2.北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所有限公司，北京 100120）

0 引言

冶金，是指從礦物中提取金屬或金屬化合物，用各種加工方法將金屬制成具有一定性能的金屬材料的過程和工藝，冶金行業(yè)是重要的基礎(chǔ)工業(yè)。帶鋼行業(yè)是冶金行業(yè)中重要的分支，帶鋼是各類軋鋼企業(yè)為了適應(yīng)不同工業(yè)部門工業(yè)化生產(chǎn)各類金屬或機(jī)械產(chǎn)品的需要而生產(chǎn)的一種窄而長的鋼板，其生產(chǎn)工藝復(fù)雜，步驟繁多[1]。帶鋼行業(yè)具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)大型化、資金密集化，建設(shè)工期長、復(fù)雜性高的特點(diǎn)。而工程建設(shè)項(xiàng)目的加工制造監(jiān)制是工程建設(shè)過程中的重要部分，在整個(gè)工程實(shí)施中起著關(guān)鍵作用，是一項(xiàng)繁雜，系統(tǒng)的工作[2]。

隨著冶金工業(yè)的蓬勃發(fā)展，企業(yè)對工程建設(shè)的范圍、投資、進(jìn)度管理的精細(xì)化程度也在逐步提高，傳統(tǒng)加工制造監(jiān)制方法因?yàn)楹馁M(fèi)大量人力成本，進(jìn)度管理更新不及時(shí)，數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)紕漏，已經(jīng)不再適用于工程整體的管理，影響工程項(xiàng)目完成質(zhì)量。隨著全球信息技術(shù)的顯著進(jìn)步和發(fā)展，信息化為新時(shí)代的發(fā)展帶來很多的便利，在各行各業(yè)都有著不同的嘗試和應(yīng)用，帶來了前所未有的機(jī)遇。在互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的過程中，信息化逐漸從理論成為現(xiàn)實(shí)，并且滲透到人類日常生活中的各個(gè)領(lǐng)域，成為一種極具實(shí)用價(jià)值的技術(shù)，如果將信息化技術(shù)和冶金帶鋼生產(chǎn)線的管理進(jìn)行有效結(jié)合，充分發(fā)揮信息技術(shù)高效、簡潔、及時(shí)的優(yōu)勢，工作效率將得到顯著提升。

因此，本文以冶金帶鋼工程加工制造管理為例，結(jié)合項(xiàng)目工程合同和信息化的相關(guān)技術(shù)，探討搭建冶金帶鋼連續(xù)處理線加工制造監(jiān)制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)方法。

1 帶鋼生產(chǎn)線及其工程合同特點(diǎn)

帶鋼按軋制方法分為熱軋和冷軋兩種，這兩種方法存在細(xì)微的差別，其生產(chǎn)工藝都包含很多步驟，有酸洗、軋制、工藝潤滑、退火、平整、剪切、包裝等。所以一條完整的冶金帶鋼生產(chǎn)線通常工藝復(fù)雜，設(shè)備繁多，并且會(huì)包含很多大型設(shè)備，不同的設(shè)備通常需要不同的承制商來進(jìn)行制造[3～5]。這些特點(diǎn)使得冶金帶鋼生產(chǎn)線的工程項(xiàng)目管理容易出現(xiàn)資料匯總繁雜，加工制造監(jiān)制不夠及時(shí)的難題。

而傳統(tǒng)的管理形式主要是人工手動(dòng)編寫加工制造進(jìn)度管理表格，根據(jù)承制商對設(shè)備進(jìn)度的反饋在表格上進(jìn)行更新，從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)備生產(chǎn)進(jìn)度的進(jìn)度監(jiān)督和系統(tǒng)管理。但面對帶鋼生產(chǎn)線上眾多的設(shè)備、部件以及不同的承制商及其對應(yīng)的不同需求，需要耗費(fèi)大量的人力成本，并且效果不如人意，容易出現(xiàn)紕漏，進(jìn)度反饋不及時(shí)等問題，影響工程項(xiàng)目的實(shí)施。

在冶金工程項(xiàng)目的簽訂過程中，會(huì)出現(xiàn)很多的合同，這其中委托設(shè)計(jì)制造合同中包含了工程項(xiàng)目名稱、委托商、承制商，設(shè)備詳細(xì)制造內(nèi)容，完成工期要求等信息，而加工制造進(jìn)度管理所需要的信息就包含這些內(nèi)容。

2 系統(tǒng)需求和方案設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)需求分析

本加工制造進(jìn)度管理系統(tǒng)是基于更好對冶金帶鋼生產(chǎn)線進(jìn)行加工制造管理為需求進(jìn)行設(shè)計(jì)的，為了達(dá)到這個(gè)目的，整個(gè)系統(tǒng)需要具備以下功能：

1）能快速識(shí)別并提取工程合同中需要的關(guān)鍵信息，針對符合要求的合同都能做到精準(zhǔn)提取，快速定位；

2）提取出來的關(guān)鍵信息能夠準(zhǔn)確導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中，在數(shù)據(jù)庫中對關(guān)鍵信息進(jìn)行系統(tǒng)、規(guī)范和科學(xué)的管理；建立面向不同對象的數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)采取集中和分布相結(jié)合的方法；

3）設(shè)計(jì)生產(chǎn)加工進(jìn)度管理表格，利用表格將復(fù)雜、繁多的數(shù)據(jù)編制、整理和查詢工作變得簡單、輕松和有序，完成對加工制造進(jìn)度的實(shí)時(shí)有效管理；

4）采用Internet以及移動(dòng)存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對信息數(shù)據(jù)的網(wǎng)上異地傳輸。讓承制商在更新設(shè)備進(jìn)度狀態(tài)時(shí)上傳圖片，數(shù)據(jù)等信息，對進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)督。但進(jìn)度出現(xiàn)逾期時(shí)，系統(tǒng)將報(bào)警處理，這時(shí)再利用系統(tǒng)中的公告板等共享信息系統(tǒng)，提供有效的信息溝通[5]。

2.2 方案設(shè)計(jì)

從之前的介紹可知，工程合同包含著豐富的關(guān)鍵信息，所以整個(gè)系統(tǒng)是基于冶金帶鋼生產(chǎn)線上的委托設(shè)計(jì)制造合同，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要，為了實(shí)現(xiàn)加工制造進(jìn)度的高效管理為出發(fā)點(diǎn)設(shè)計(jì)的。

首先利用python中的正則表達(dá)式對信息進(jìn)行匹配，遍歷工程合同后，準(zhǔn)確定位并提取合同中的關(guān)鍵信息；在數(shù)據(jù)庫中根據(jù)加工制造進(jìn)度管理的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)生產(chǎn)加工進(jìn)度管理表格，將提取出的關(guān)鍵信息導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中，進(jìn)行匹配，并做到分類保存管理。完成這些工作后，設(shè)計(jì)軟件界面，讓供貨商和承制商登錄軟件后，看到各自對應(yīng)的信息，對設(shè)備的進(jìn)度進(jìn)行更新，對工期進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)加工制造進(jìn)度的管理。

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。整個(gè)系統(tǒng)的輸入是工程合同，利用python提取關(guān)鍵信息，數(shù)據(jù)庫在其中起一個(gè)搭建連接的作用，最后通過軟件界面來完成整個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)。python提取關(guān)鍵信息的準(zhǔn)確度以及如何和數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系是設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的重難點(diǎn)，也是提高系統(tǒng)的適應(yīng)性的關(guān)鍵。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 功能模塊設(shè)計(jì)

3.1 關(guān)鍵信息提取

關(guān)鍵信息提取主要是利用冶金帶鋼生產(chǎn)線上現(xiàn)有的工程合同，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，確定需要的關(guān)鍵信息，利用python編程，導(dǎo)入合同后提取關(guān)鍵信息。python是一種解釋型編程語言，能夠面向?qū)ο缶幊蹋乙呀?jīng)研發(fā)出了很多第三方數(shù)據(jù)庫和實(shí)用性較強(qiáng)的應(yīng)用工具[6]。使用起來容易上手，適用性廣。

通過比較多份委托制造設(shè)計(jì)合同，并結(jié)合設(shè)備加工制造進(jìn)度管理的需求，確定了合同需要提取的關(guān)鍵信息有制造名稱，委托商，承制商，委托制造設(shè)備型號、名稱、數(shù)量，時(shí)間進(jìn)度，經(jīng)費(fèi)。整個(gè)程序的流程圖如圖2所示，先導(dǎo)入符合要求的委托制造設(shè)計(jì)工程合同，定義匹配規(guī)則對關(guān)鍵信息進(jìn)行匹配，再遍歷合同提取信息，將提取出的信息利用模糊推理的思想進(jìn)行篩選，選擇模糊函數(shù)，設(shè)定權(quán)值，計(jì)算得出后隸屬度最好的信息作為關(guān)鍵信息導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中。

圖2 關(guān)鍵信息提取程序流程圖

正則表達(dá)式是使用單個(gè)字符串來描述、匹配一系列符合某個(gè)句法規(guī)則的字符串，為字符串處理而生的，它使用特定的格式，來檢測字符串中的某個(gè)特定模式。需要用事先定義好的一些特定字符、及這些特定字符的組合，組成一個(gè)“規(guī)則字符串”；這個(gè)“規(guī)則字符串”用來表達(dá)對字符串的一種過濾邏輯。正則表達(dá)式是一種文本模式，該模式描述的是在搜索文本時(shí)要匹配的一個(gè)或多個(gè)字符串。

正則表達(dá)式的匹配的部分語法如圖3所示。

圖3 正則表達(dá)式匹配語法

根據(jù)正則表達(dá)式的匹配語法，研究工程合同中的關(guān)鍵信息的位置和內(nèi)容特點(diǎn)，設(shè)定出了符合本系統(tǒng)需求的規(guī)則字符串：

在這行代碼中，設(shè)定與關(guān)鍵詞相對應(yīng)的前綴信息進(jìn)行定位，然后在整個(gè)合同文本上進(jìn)行遍歷，提取符合規(guī)則的文本信息。因?yàn)橐崛〉膬?nèi)容包含文字和數(shù)字，所以對應(yīng)不同的語法規(guī)則。(S+)代表文字文本，(.*)代表數(shù)字文本，(.*)’，’S+（ ）代表數(shù)字和文字相結(jié)合的文本，比如某年某月某日這樣的關(guān)鍵信息。

模糊推理是使用模糊邏輯制定從給定輸入到輸出的映射的過程。然后，映射提供了基礎(chǔ)，從中可以做出決策或識(shí)別出模式。模糊產(chǎn)生式的一般形式為：

其中，E是用模糊命題表示的模糊條件，它既可以是單個(gè)模糊命題的簡單條件，也可以是由多個(gè)模糊命題構(gòu)成的復(fù)合余件；R是用模糊命題表示的模糊結(jié)論；CF是該產(chǎn)生式規(guī)則所表示的知識(shí)的可信度因子，它既可以是一個(gè)確定的實(shí)數(shù)，也可以是一個(gè)模糊數(shù)或模糊語言值，CF的值由領(lǐng)域?qū)＜以诮o出規(guī)則時(shí)同時(shí)給出；λ是閾值，用于指出相應(yīng)知識(shí)在什么情況下可被應(yīng)用。

模糊推理的過程是：

1）添加輸入的變量，本模塊中的輸入變量是利用正則表達(dá)式匹配從合同提取出來的信息；

2）設(shè)計(jì)推理矩陣大小，添加模糊語言的隸屬函數(shù)；

3）觀察提取出的信息，設(shè)定各項(xiàng)判定指標(biāo)，比如位置信息，特定詞匯等，編輯模糊推理規(guī)則，設(shè)定各種指標(biāo)下的權(quán)重；

4）進(jìn)行推理計(jì)算，計(jì)算隸屬度，隸屬度最高的就是需要提取的關(guān)鍵信息。

3.2 數(shù)據(jù)庫搭建

在數(shù)據(jù)庫中要將提取出的關(guān)鍵信息進(jìn)行保存和管理，同時(shí)根據(jù)制造加工的需要設(shè)計(jì)生產(chǎn)加工進(jìn)度管理表格，再根據(jù)表格的形式設(shè)計(jì)er圖，在數(shù)據(jù)庫中搭建表格。

生產(chǎn)進(jìn)度管理表格是根據(jù)實(shí)際制造加工需求設(shè)計(jì)的，如圖4所示。表頭包含了項(xiàng)目名稱，委托商，承制商和項(xiàng)目開始時(shí)間，項(xiàng)目結(jié)束時(shí)間，項(xiàng)目相關(guān)負(fù)責(zé)人，設(shè)備的名稱，圖號和數(shù)量等信息，合同中都包含這些信息。下料焊接，機(jī)械加工，裝配，噴漆和包裝等設(shè)備具體狀態(tài)，完成日期等需要承制方自行填寫并提供圖片或文件等信息。

圖4 生產(chǎn)加工進(jìn)度管理表格

E-R圖是展示表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)系圖，展現(xiàn)各個(gè)模塊的關(guān)系和包含的元素，圖5是根據(jù)生產(chǎn)加工進(jìn)度管理表格搭建的E-R圖。從E-R圖中可以看到，將數(shù)據(jù)庫中的表結(jié)構(gòu)分為合同、委托商、承制商、設(shè)備和設(shè)備狀態(tài)這幾個(gè)模塊。因?yàn)橛泻芏嗟墓こ毯贤圆煌暮贤懈髯缘拇a，名稱，委托商，承制商等信息；委托商和承制商包含了公司名稱，代碼，負(fù)責(zé)人等元素；不同的承制商負(fù)責(zé)不同的設(shè)備，設(shè)備中包含著設(shè)備代碼，名稱，圖號等信息。這些不同的信息相互串聯(lián)，搭建出了整個(gè)生產(chǎn)加工進(jìn)度管理表格。

圖5 E-R圖

3.3 軟件功能設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫搭建好之后需要設(shè)計(jì)軟件，選用c語言開發(fā)整個(gè)軟件來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。軟件界面需要包含合同信息預(yù)覽、生產(chǎn)加工進(jìn)度管理表格、狀態(tài)說明、項(xiàng)目質(zhì)量管理和項(xiàng)目人員等信息。軟件具備的功能有合同管理，計(jì)劃進(jìn)度管理，日常管理。

合同管理是將所有的合同進(jìn)行匹配，當(dāng)供貨商和承制商用特定的賬號登錄軟件后，可以看到隸屬于自己的合同和對應(yīng)的關(guān)鍵信息，同時(shí)當(dāng)合同信息發(fā)生變動(dòng)時(shí)也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的改變。

計(jì)劃進(jìn)度管理是根據(jù)制造加工的實(shí)際需求和提取出的關(guān)鍵信息，設(shè)計(jì)出生產(chǎn)加工進(jìn)度管理表格，在這個(gè)表格中包含設(shè)備的信息和生產(chǎn)進(jìn)度，供貨商和承制商進(jìn)行相對應(yīng)的操作。承制商需要根據(jù)工程合同的內(nèi)容設(shè)定好設(shè)備工期，然后提供設(shè)備各個(gè)狀態(tài)的憑證，如果未能在指定工期完成任務(wù)，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)提示，承制商需要結(jié)合實(shí)際情況重新設(shè)定工期，實(shí)現(xiàn)對冶金帶鋼生產(chǎn)線加工制造進(jìn)度的管理。

日常管理主要包含發(fā)布項(xiàng)目進(jìn)度信息，通知公告信息以及構(gòu)建供貨商和承制商之間的聯(lián)系。當(dāng)承制商沒有在時(shí)間內(nèi)完成工期，出現(xiàn)報(bào)警提示后供貨商也能夠看到相關(guān)提示，然后在系統(tǒng)中和承制商進(jìn)行聯(lián)系。

4 結(jié)語

面對冶金帶鋼生產(chǎn)線設(shè)備眾多，架構(gòu)復(fù)雜，而傳統(tǒng)的加工制造進(jìn)度管理方法效率低下，繁瑣費(fèi)時(shí)的現(xiàn)狀，本文提出的加工制造進(jìn)度管理系統(tǒng)操作簡單，信息全面，能隨時(shí)更新和查看。它將工程項(xiàng)目合同里的關(guān)鍵信息進(jìn)行有效利用，再利用信息化的思路，設(shè)計(jì)出一個(gè)全面系統(tǒng)的生產(chǎn)線加工制造進(jìn)度管理系統(tǒng)。這有利于更好的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化辦公，也能讓整個(gè)生產(chǎn)線加工制造的進(jìn)度管理和工程實(shí)施效率得到極大提升。