基于AM 及PDM 的鋼板余料管理程序設(shè)計(jì)研究

洪小彬 譚小明 時(shí)培培

（廣船國(guó)際技術(shù)中心）

0 概述

近年來(lái)船舶行業(yè)持續(xù)低迷，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，降本增效顯得尤為重要。船企作為用鋼大戶，鋼材成本在造船成本中占了很大的比重，如何提高鋼板的綜合利用率與企業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)，除了加強(qiáng)前期設(shè)計(jì)的管理工作，在生產(chǎn)設(shè)計(jì)時(shí)注意減少余料的產(chǎn)生以外，后期的余料精細(xì)化管理也是極其重要的一環(huán)[2]。通過(guò)對(duì)我廠的余料管理流程進(jìn)行了深入細(xì)致的調(diào)研和分析，目前余料具有規(guī)格多樣、數(shù)量多、體積大、重量重等特點(diǎn)，決定了余料難以跟蹤管理，加上現(xiàn)場(chǎng)管理信息化水平較為低下、需要依靠人工進(jìn)行管理和統(tǒng)計(jì)，導(dǎo)致余料管理工作效率低下，管理成本高。因此船企對(duì)現(xiàn)場(chǎng)余料的信息化管理產(chǎn)生了迫切的需求。

1 余料管理體系構(gòu)建

1.1 余料編碼要求

通過(guò)討論，項(xiàng)目組提出一套適合本船廠的余料編碼規(guī)則，余料編碼共12 位，由船級(jí)社代碼、鋼板材質(zhì)代碼、鋼板厚度代碼、產(chǎn)生余料的套料板號(hào)和序列號(hào)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)形式如圖1 所示。

通過(guò)上述編碼規(guī)則對(duì)生成的余料進(jìn)行編號(hào)，由于套料板號(hào)的唯一性排除了余料號(hào)的編碼上重復(fù)的可能性，并且能夠從編碼直接看出鋼板的來(lái)源、材質(zhì)、厚度等屬性，便于分類查找，為后面的余料倉(cāng)儲(chǔ)管理提供了方便。

1.2 余料的分類要求

板材余料應(yīng)以余料的再利用價(jià)值為核心，通過(guò)項(xiàng)目組討論，目前以其材質(zhì)、大小為依據(jù)的分類標(biāo)準(zhǔn)分為保管材、入庫(kù)余料和邊角料。余料管理可以提高材料的二次利用率，降低購(gòu)買材料的成本，但是由于余料的特性所帶來(lái)的管理成本也無(wú)法避免，因此需要在材料成本與余料管理成本之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)，使得總成本最低。為了防止余料庫(kù)存過(guò)大，通過(guò)定義入庫(kù)余料的尺寸，將過(guò)小的鋼板余料排除在外，降低人工管理難度。余料分類說(shuō)明如下：

圖1 余料編碼規(guī)則組成圖

圖2 余料管理業(yè)務(wù)流程圖

保管材：經(jīng)設(shè)計(jì)部門在某號(hào)船生產(chǎn)設(shè)計(jì)套料后產(chǎn)生的余料，且該號(hào)船后續(xù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)將繼續(xù)套料（二次套料等）使用。它具有唯一的余料編碼，由設(shè)計(jì)部門標(biāo)明余料去向，并登記入庫(kù)（余料數(shù)據(jù)庫(kù)）。

入庫(kù)余料：經(jīng)設(shè)計(jì)部門在某號(hào)船生產(chǎn)設(shè)計(jì)套料后產(chǎn)生的余料，且該號(hào)船后續(xù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)不再套料使用，可作為其它號(hào)船生產(chǎn)設(shè)計(jì)套料使用、指示單修改、現(xiàn)場(chǎng)工裝制作、現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)料等的待用材料。它具有唯一的余料編碼，在該號(hào)船生產(chǎn)設(shè)計(jì)結(jié)束后由設(shè)計(jì)部門編碼登記入庫(kù)。

邊角料：經(jīng)設(shè)計(jì)部門套料后產(chǎn)生的小塊余料，且該號(hào)船后續(xù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)不再套料使用，具有一定的再使用價(jià)值，不給予余料編碼，由生產(chǎn)部門自行判斷使用。

1.3 余料管理業(yè)務(wù)流程要求

見(jiàn)圖2 所示。

1.4 余料的產(chǎn)生

圖3 套料余料圖

圖4 余料管理程序業(yè)務(wù)流程圖

圖5 AM 工具欄

當(dāng)在AM 軟件里套料不可避免的產(chǎn)生余料時(shí)，如圖3，這時(shí)候套料員需要根據(jù)余料規(guī)定生成余料，生成的余料分為4 種形狀，矩形、三角形、梯形、L形。為了操作方便，需要提供生成工具輔助設(shè)計(jì)人員完成余料生成。當(dāng)余料形狀為簡(jiǎn)單矩形時(shí)，在AM二次開(kāi)發(fā)工具欄中使用一鍵生成余料按鈕，程序自動(dòng)讀取板材余料尺寸并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，要求操作簡(jiǎn)單快捷直觀。

1.5 余料的存放管理

目前我廠的板材基本上使用數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行切割，考慮到余料體積大、重量重、不易轉(zhuǎn)移的特點(diǎn)，為了余料堆放的方便，車間應(yīng)該根據(jù)公司設(shè)備、場(chǎng)地的特點(diǎn)設(shè)計(jì)多個(gè)余料堆放庫(kù)，切割完成后余料從胎架下來(lái)的時(shí)候應(yīng)該按照厚度、材質(zhì)、規(guī)格就近選擇余料庫(kù)進(jìn)行分類堆放，并及時(shí)進(jìn)行信息登記，登記信息應(yīng)包括余料堆放庫(kù)號(hào)碼、厚度、材質(zhì)、規(guī)格、余料號(hào)等信息，在生產(chǎn)設(shè)計(jì)時(shí)錄入的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，保證余料信息的不重、不漏。

1.6 余料的取用

余料的取用應(yīng)該遵循優(yōu)先使用、先小后大原則，大余料方便管理，利用價(jià)值比小余料要高，且大余料在使用時(shí)容易產(chǎn)生二次余料，故在套料、工裝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該優(yōu)先消耗余料庫(kù)中的合適的小余料，盡可能減少余料庫(kù)的規(guī)模、避免因?yàn)橛嗔蠋?kù)過(guò)大而產(chǎn)生較大的管理成本。

圖6 余料生成窗口

所有需要使用余料的部門都可以在PDM 上查找余料信息，選用余料時(shí)，直接在軟件上選擇該余料進(jìn)行申請(qǐng)，并上傳相關(guān)申領(lǐng)資料，經(jīng)余料管理員確認(rèn)后可以打印領(lǐng)料單到余料庫(kù)中進(jìn)行余料領(lǐng)取，余料管理員一經(jīng)確認(rèn)，該余料信息更新為已取用，并保存申領(lǐng)單位、申領(lǐng)人、時(shí)間等，方便后期核對(duì)。

2 程序設(shè)計(jì)

圖7 余料管理界面

表1 鋼板材質(zhì)編碼轉(zhuǎn)換對(duì)照表

結(jié)合實(shí)際需求，在AM 和PDM 基礎(chǔ)上，使用C#語(yǔ)言在Visual Studio 2012 平臺(tái)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)該程序,根據(jù)數(shù)據(jù)可視化原理，使用GDI+繪圖工具，在余料生成、余料選用時(shí)實(shí)時(shí)顯示余料形狀。設(shè)計(jì)思路是建立余料數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)余料數(shù)據(jù)的各個(gè)客戶端實(shí)時(shí)更新。

2.1 程序的業(yè)務(wù)流程

為保證余料信息能在管理系統(tǒng)中正常流轉(zhuǎn)，結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)需求，程序應(yīng)該具備余料入庫(kù)、出庫(kù)、庫(kù)存管理三大部分，見(jiàn)圖4，余料出庫(kù)管理需要具備余料鎖定、領(lǐng)用的功能，防止余料在出庫(kù)過(guò)程中出現(xiàn)重復(fù)使用的情況；庫(kù)存管理需要提供庫(kù)存盤點(diǎn)、庫(kù)存查詢、報(bào)表統(tǒng)計(jì)幾個(gè)功能，方便后期對(duì)余料使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、優(yōu)化。

2.2 程序的界面設(shè)計(jì)

2.2.1 工具欄菜單設(shè)置

考慮到程序的實(shí)用性，將程序嵌套到原有套料模塊中去，在原有“套料圖零件表”工具里增加可視化余料填寫(xiě)輔助及余料管理功能按鈕，見(jiàn)圖5，設(shè)計(jì)人員在套料時(shí)遇到余料可直接點(diǎn)擊按鈕，生成所需要的余料。

2.2.2 余料入庫(kù)

入庫(kù)按鈕命名為“可視化余料填寫(xiě)輔助”，顧名思義就是能直觀看到所生成余料的圖形，并根據(jù)余料的形狀特征選擇對(duì)應(yīng)的余料類型，通過(guò)獲取參數(shù)功能更能讓設(shè)計(jì)人員直接拾取AM 套料界面上的標(biāo)注數(shù)據(jù)，同時(shí)，在繪制“套料圖信息”按鈕中也加入了余料自動(dòng)生成功能，當(dāng)余料為簡(jiǎn)單的矩形，程序會(huì)自動(dòng)識(shí)別余料的尺寸，并拾取相應(yīng)的信息，生成余料并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，大大提高了余料生成的工作效率。

2.2.3 余料管理

在圖框信息管理功能中增加了瀏覽余料的按鈕，實(shí)現(xiàn)選取余料進(jìn)行套料的功能，選擇后將余料鎖定，保存后修改余料為已使用狀態(tài)，并登記使用單位、使用人、使用時(shí)間、用途等信息。在余料管理界面能方便看到該船余料的生成及使用情況，方便統(tǒng)計(jì)信息，為后期優(yōu)化提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。見(jiàn)圖7 所示。

2.3 程序的業(yè)務(wù)邏輯設(shè)計(jì)

2.3.1 鋼板材質(zhì)轉(zhuǎn)換規(guī)則

考慮到鋼板材質(zhì)規(guī)格、編碼可能改變，為了減少后續(xù)的維護(hù)量，此處避免采用將規(guī)則寫(xiě)到代碼中的方式，而是單獨(dú)建立轉(zhuǎn)換規(guī)則對(duì)照表，程序讀取套料板材質(zhì)后再與該表對(duì)照取得對(duì)應(yīng)編碼，規(guī)則編號(hào)變化時(shí)只需要在表中進(jìn)行修改即可。見(jiàn)表1 所示。

2.3.2 可視化余料圖形的繪制規(guī)則

程序使用GDI+進(jìn)行入庫(kù)余料形狀的繪制，在余料類型、長(zhǎng)、寬屬性改變時(shí)對(duì)圖形進(jìn)行重新繪制，按余料類型（"□：矩形"、"△：三角"、"L：L 形"、"T：梯形"）分情況繪制，并將長(zhǎng)寬屬性繪制到圖形中，方便套料員直觀地操作余料生成，程序代碼如下。

3 結(jié)束語(yǔ)

據(jù)估計(jì)，余料管理模塊應(yīng)用后，鋼板材料的綜合利用率大約能夠提高1-3 個(gè)百分點(diǎn)，對(duì)于一個(gè)用鋼大戶的船企來(lái)說(shuō)，每提高利用率一個(gè)百分點(diǎn)就意味著鋼板材料成本的大大節(jié)省，接的船型越多、總量越大，提升的效果也越明顯。盡管余料管理程序可產(chǎn)生很好的效果，但在設(shè)計(jì)中要始終保持對(duì)排版、套料的嚴(yán)格把關(guān)，畢竟，余料管理只是輔助，切實(shí)提高設(shè)計(jì)水平才是根本。