焊接填充材料管理平臺系統(tǒng)開發(fā)

劉曉多，楊軍偉

中國核工業(yè)二三建設(shè)有限公司 北京 264300

1 序言

焊接填充材料（以下簡稱焊材）是焊接過程中的重要組成部分，直接影響到整個核電工程的焊接質(zhì)量，對焊材的使用要有追溯。傳統(tǒng)焊材的發(fā)放、領(lǐng)用、回收采取手寫登記的方式，紙張易受損、丟失、字跡模糊等情況，且難以實時統(tǒng)計跟蹤，追溯性差，不利于焊材管理和后續(xù)分析，容易造成焊材浪費(fèi)。因此，需建立一套焊材信息化管理系統(tǒng)，通過對焊材的發(fā)放、領(lǐng)用、回收、物料標(biāo)識和人員身份生物識別等模塊的開發(fā)，實現(xiàn)焊材使用全過程的信息記錄與預(yù)警，確保焊工領(lǐng)用材料及施用對象的正確性與真實性。

2 焊材管理現(xiàn)狀分析

（1）核電現(xiàn)場焊材管理現(xiàn)狀 只能通過紙質(zhì)表格進(jìn)行登記、核對、取證追溯、事后分析、人工匯總報表等手段進(jìn)行管理，如圖1所示，屬于獨(dú)立紙質(zhì)臺賬的管理模式，存在較多的弊端。如：信息登記錯誤、手寫的規(guī)范性和識別率、紙質(zhì)文檔丟失/自然損毀等。

（2）焊材備料與實際需求耦合度低 焊接控制單是每天由班組長進(jìn)行分發(fā)，當(dāng)天由焊工根據(jù)工作任務(wù)進(jìn)行領(lǐng)用焊材，由此導(dǎo)致烘干室存在焊材備料與實際需求耦合度低，烘干冗余焊材等情況。

（3）焊材消耗成本統(tǒng)計不及時，數(shù)據(jù)不精確 焊材屬于焊接消耗的主要材料，且核電焊接使用的焊材價值較高；每個焊工的焊接技術(shù)與消耗情況又不一樣，很難通過日常焊材臺賬實時的、多個維度的進(jìn)行自動分析焊材消耗的成本關(guān)系；這對成本管理和現(xiàn)代化管理水平的提升都產(chǎn)生了相應(yīng)的制約。

圖1 核電現(xiàn)場管理現(xiàn)狀

3 焊材管理平臺開發(fā)系統(tǒng)總體架構(gòu)

（1）焊材管理平臺簡介 本管理平臺主要由5大系統(tǒng)組成：PC端焊材管理平臺、移動端APP應(yīng)用程序、焊材智能回收設(shè)備焊工操作系統(tǒng)、倉管員操作系統(tǒng)及生物識別管理系統(tǒng)。可實現(xiàn)焊工在APP端或PC端發(fā)起焊材領(lǐng)用申請，由技術(shù)員在APP或PC端操作領(lǐng)用審批、備料委托；倉管員根據(jù)技術(shù)員的備料委托進(jìn)行烘/備任務(wù)操作，發(fā)料、退庫接收、盤點(diǎn)等焊材倉儲業(yè)務(wù)管理功能；各管理員和領(lǐng)導(dǎo)根據(jù)授權(quán)查看所轄范圍內(nèi)的各項目業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

圖2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

（2）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 如圖2所示，該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的硬件設(shè)備PC電腦、指紋識別、人臉識別、智能焊材回收設(shè)備或打印機(jī)及監(jiān)控等終端通過POE交換機(jī)、防火墻將采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆擁椖抗芾砥脚_的數(shù)據(jù)庫中存儲及參與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)運(yùn)算。

移動端APP及PDA設(shè)備通過WIFI或4G信號將用戶信息、業(yè)務(wù)操作的數(shù)據(jù)上傳和下載到本地進(jìn)行查看和處理這些業(yè)務(wù)，確保APP查看結(jié)果及操作內(nèi)容與該項目平臺數(shù)據(jù)庫保持一致。該項目后臺管理平臺數(shù)據(jù)通過內(nèi)外與備份服務(wù)器進(jìn)行定期同步備份存儲。

（3）系統(tǒng)功能特點(diǎn) ①系統(tǒng)界面簡潔、操作簡單、用戶可迅速上手操作；且APP支持在線升級。②系統(tǒng)將通用的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)集合；交互設(shè)計站根據(jù)用戶的使用場景、使用習(xí)慣進(jìn)行布局，關(guān)鍵位置或重要信息通過特殊顏色標(biāo)記提醒用戶，方便用戶快速錄入和使用本系統(tǒng)。③系統(tǒng)已將關(guān)鍵用戶的核心數(shù)據(jù)和每日操作管理數(shù)據(jù)加載到登錄首頁展示，方便用戶快速操作關(guān)注的業(yè)務(wù)與關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。④系統(tǒng)在各業(yè)務(wù)模塊中將用戶關(guān)注的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時匯總統(tǒng)計展示，方便用戶快速參考和決策，精準(zhǔn)定位下一步操作。⑤本PC端系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，APP應(yīng)用程序為源生開發(fā)（響應(yīng)速度快），智能回收設(shè)備焊工界面同步語音提示，生物識別支持人臉和指紋識別。

（4）系統(tǒng)用戶角色與業(yè)務(wù)功能說明 本系統(tǒng)的相關(guān)說明見表1。

（5）系統(tǒng)應(yīng)用層架構(gòu) 如圖3所示，焊接填充材料管理平臺門戶分為：客戶端、業(yè)務(wù)管理模塊、基礎(chǔ)服務(wù)接口、基礎(chǔ)設(shè)施采集終端、底層數(shù)據(jù)庫幾部分組成。

1）客戶端：主要包括PC電腦、APP程序、PDA操作系統(tǒng)、智能回收設(shè)備操作系統(tǒng)。

2）業(yè)務(wù)模塊：包括門戶首頁、通知公告、報表統(tǒng)計、焊材業(yè)務(wù)、設(shè)備管理、倉儲業(yè)務(wù)、系統(tǒng)管理、預(yù)警管理組成。

3）基礎(chǔ)服務(wù)：包括人臉、指紋、智能回收設(shè)備、ENPOWER系統(tǒng)等第三方的數(shù)據(jù)接口。

4）基礎(chǔ)設(shè)施：包括PDA設(shè)備、人臉和指紋識別一體機(jī)、智能回收設(shè)備等終端組成。

圖3 系統(tǒng)應(yīng)用層構(gòu)架

表1 系統(tǒng)用戶角色與功能

5）數(shù)據(jù)庫：包括人員數(shù)據(jù)、物料數(shù)據(jù)、人臉和指紋數(shù)據(jù)、第三方中間接口數(shù)據(jù)。

4 焊接填充材料管理平臺開發(fā)系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

（1）焊材入庫物項標(biāo)識卡設(shè)計 標(biāo)識卡制作流程如圖4所示，在系統(tǒng)中打印紙質(zhì)標(biāo)簽（文字+條碼+二維碼信息的不干膠標(biāo)簽）。收貨入庫和上架時將打印好的標(biāo)簽粘貼在物料小包裝或外包裝上。

（2）焊材申請、批準(zhǔn)、烘干業(yè)務(wù)場景設(shè)計 設(shè)計場景如圖5所示。

1）前期準(zhǔn)備工作：非本次實施范圍。

2）開始（焊工在APP上提交申請領(lǐng)用焊材）：焊工根據(jù)班組長分配的焊接任務(wù)，結(jié)合焊接工藝以及自身焊接水平所消耗的焊材預(yù)估量，當(dāng)天在APP上申請第二天所需要的焊材類型及數(shù)量。

圖4 標(biāo)識卡制作流程

APP同時會根據(jù)當(dāng)前焊工登錄的資格過濾不可申請的焊材類型（避免因人為因素導(dǎo)致申請類型與獲準(zhǔn)資格不匹配的情況發(fā)生）；提交成功后，系統(tǒng)會自動將信息推送給下一級人員進(jìn)行審核。

焊工也可以在APP應(yīng)用程序上查看本人發(fā)起的焊材申請審批及備料等信息，以及查詢本人的焊材消耗排行、各類型焊材消耗歷史數(shù)據(jù)。

3）班組長審核（可在APP或WEB上操作）：班組長可在WEB端或APP端進(jìn)行查看本組焊工申請的焊材類型及對應(yīng)數(shù)量，結(jié)合工作任務(wù)進(jìn)行審批（可實現(xiàn)：逐一審批或批量審批功能）；不同意退回需要填寫退回原因。

班組長還可以在WEB端或APP端修改本組焊工所申請的焊材類型（系統(tǒng)自動過濾焊工資格對應(yīng)的不可用焊材類型）及對應(yīng)數(shù)量。

班組長可在WEB端或APP端查看本組焊工的歷史記錄、相關(guān)焊材申領(lǐng)的統(tǒng)計報表，以及本人待辦和已辦的相關(guān)數(shù)據(jù)。

4）技術(shù)員核準(zhǔn)（根據(jù)授權(quán)在WEB系統(tǒng)操作）：根據(jù)實際業(yè)務(wù)需要，可在【焊接填充材料管理平臺】的后臺“權(quán)限管理”模塊中，創(chuàng)建該角色及系統(tǒng)操作權(quán)限。

技術(shù)員（若有）根據(jù)已授權(quán)的賬戶權(quán)限，按照不同班組或焊工進(jìn)行審批焊材申請領(lǐng)用單；同時也可以修改焊材領(lǐng)用數(shù)量及類型（系統(tǒng)會根據(jù)焊工資格自動過濾），不同意則填寫審批意見。

技術(shù)員在審批時還可以查看庫存數(shù)據(jù)，按實際施工任務(wù)和庫存數(shù)據(jù)關(guān)系進(jìn)行審批，審批通過后，系統(tǒng)自動凍結(jié)可用庫存數(shù)量；若操作撤銷功能后，系統(tǒng)自動釋放可用庫存數(shù)量。

本W(wǎng)EB系統(tǒng)通過單一或批量修改、審批的相關(guān)功能與界面。

技術(shù)員還可以根據(jù)不同條件查看焊材申請、領(lǐng)用、消耗等相關(guān)記錄和報表。

5）烘干室?guī)旃軉T備料（可在WEB或APP端操作）：烘干室?guī)旃軉T根據(jù)已審核通過的焊材申領(lǐng)單查看相關(guān)需求詳情或查詢相關(guān)焊材類型的匯總數(shù)據(jù)。

庫管員可在PDA上操作APP軟件實現(xiàn)領(lǐng)用單簽收、揀貨，異常反饋等軟件功能（即：將焊條放入烘干箱烘干前或準(zhǔn)備機(jī)器切割焊絲的準(zhǔn)備工作）。

庫管員在簽收后，若出現(xiàn)實際庫存數(shù)量均無法100%滿足焊工申請數(shù)量時；庫管員可及時反饋情況和填寫原因，系統(tǒng)推送消息給相關(guān)人員知悉。

6）焊材烘干（可在WEB或APP端操作）：庫管員將已準(zhǔn)備好的焊材類型及對應(yīng)數(shù)量，根據(jù)焊材烘干作業(yè)程序和要求將焊材合格的放置到烘干烤箱中。

庫管員可在APP或WEB記錄焊材的烘干進(jìn)出時間、烘干次數(shù)、溫濕度、巡檢記錄等臺賬信息。

系統(tǒng)可按照事先設(shè)定的參數(shù)或規(guī)則，將預(yù)警信息推送給庫管員知悉。

（3）焊材備料、領(lǐng)用、發(fā)放業(yè)務(wù)場景設(shè)計 設(shè)計場景如圖6所示。

圖5 焊材申請、批準(zhǔn)、烘干業(yè)務(wù)場景

圖6 焊材備料、領(lǐng)用、發(fā)放業(yè)務(wù)場景

1）烘干記錄：庫管員可通過PDA設(shè)備在APP或手工在WEB系統(tǒng)上記錄焊材的烘干進(jìn)出時間、烘干次數(shù)、溫濕度、巡檢記錄等臺賬信息。

系統(tǒng)可按照事先設(shè)定的參數(shù)或規(guī)則，將預(yù)警信息推送給庫管員知悉。

2）稱重：庫管員將已烘干完成的焊材，根據(jù)焊工申請單的類型和對應(yīng)數(shù)量進(jìn)行備料，并放置在電子秤上計重核對實發(fā)數(shù)量。

3）掃碼關(guān)聯(lián)焊工等相關(guān)信息：庫管員將焊工（責(zé)任人）申領(lǐng)與已稱重好的焊材類型及對應(yīng)數(shù)量，經(jīng)多次核對無誤后；裝進(jìn)事先準(zhǔn)備好的“保溫桶”設(shè)備中保存。

庫管員用手持式PDA操作APP軟件的綁定保溫桶功能，就能實現(xiàn)將焊工信息、保溫桶信息、焊材申請/審批信息、焊材批次信息（先進(jìn)先出原則）、焊材烘干記錄以及相關(guān)系統(tǒng)操作日志信息，自動綁定和關(guān)聯(lián)到后臺的數(shù)據(jù)庫中分類存放；從而為報表統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析和決策模塊提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支撐。

在保溫桶外表面固定位置粘貼高強(qiáng)度不干膠設(shè)備標(biāo)識卡（材料選型為：高粘度的特麗瓏不干膠標(biāo)簽），保溫桶的標(biāo)識卡設(shè)計為可識別的三合一信息（如：文字信息、條形碼、二維碼信息），標(biāo)識設(shè)計方案如圖7所示。

圖7 標(biāo)識卡

4）將已準(zhǔn)備發(fā)貨的保溫桶放置在指定的區(qū)域：當(dāng)庫管員完成焊材出貨分揀作業(yè)，并在系統(tǒng)中點(diǎn)擊相關(guān)操作步驟和錄入數(shù)據(jù)后；系統(tǒng)自動更新當(dāng)前申領(lǐng)單的狀態(tài)，同時推送給相關(guān)人員知悉。

烘干室需要規(guī)劃“待發(fā)貨區(qū)”，保溫桶保持通電保溫。

5）焊工領(lǐng)用環(huán)節(jié)身份識別：在烘干室的領(lǐng)用窗口附近安裝人臉識別裝置和指紋識別裝置；用于焊工領(lǐng)用時的身份核實。

當(dāng)焊工在APP端查看到本人申領(lǐng)的焊材狀態(tài)是可領(lǐng)取的狀態(tài)時，焊工到焊材領(lǐng)用窗口采用任意一種生物識別方式（指紋識別或人臉識別）進(jìn)行身份核實；核實通過后可實現(xiàn)領(lǐng)取保溫桶（帶焊條）的工作。

6）出庫交接：經(jīng)庫管員和焊工雙方共同確認(rèn)保溫桶內(nèi)的焊材類型及對應(yīng)數(shù)量無誤時，雙方完成出貨交接工作。

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計時，也要滿足沒有生物識別設(shè)備驗證身份這一環(huán)節(jié)時，庫管員和焊工之間仍然可以完成出貨交接功能。

7）系統(tǒng)記賬：庫管員在PDA上，或在WEB系統(tǒng)中操作出庫功能；焊工在APP端操作領(lǐng)用完成確認(rèn)，這將作為雙方出貨交接時的共同見證和系統(tǒng)操作日志。

系統(tǒng)根據(jù)用戶角色和操作的關(guān)鍵步驟進(jìn)行賬務(wù)實時扣減、凍結(jié)與更新。

每次賬務(wù)和工單狀態(tài)變更時，系統(tǒng)都會推送消息給相關(guān)當(dāng)事人知悉。

（4）焊材退回、接收、自動識別分類業(yè)務(wù)場景設(shè)計 設(shè)計場景如圖8所示。

1）焊工在APP端按照焊材類型和屬性填報相關(guān)的實退數(shù)量，即按未使用、可再利用、廢料三種狀態(tài)進(jìn)行分類型填寫實際所需退回的焊材數(shù)量。

2）系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)天焊工已領(lǐng)的焊材類型及對應(yīng)數(shù)量作為基數(shù)過濾（可多單合并退料）。

3）未使用和可再利用的焊材需要到人工窗口進(jìn)行當(dāng)面清單和核實；若通過庫管員人工檢查不能滿足條件時，則按廢料進(jìn)行焊材回收的核銷作業(yè)。

4）廢料由焊工通過生物識別身份驗證后，由焊材回收設(shè)備進(jìn)行自動化分類存放（碳素鋼、不銹鋼、焊條、焊絲4個廢料回收盒）。

5）系統(tǒng)提供回收數(shù)據(jù)與申請、領(lǐng)用和發(fā)放數(shù)據(jù)可用于報表統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析、成本分析等決策看板功能。

圖8 焊材退回、接收、自動識別分類業(yè)務(wù)場景

圖9 焊材庫房倉儲管理（調(diào)撥、上下架）業(yè)務(wù)場景

（5）焊材庫房倉儲管理（調(diào)撥、上下架）業(yè)務(wù)場景設(shè)計 設(shè)計場景如圖9所示，庫管員通過PDA進(jìn)行掃描物項、托盤、庫位的任一條碼可進(jìn)行綜合查詢實物與賬務(wù)的一致性和符合性，包括但不限于：庫位存放的物項信息、托盤信息、托盤存放的物項信息、數(shù)量和批次、質(zhì)量狀態(tài)、庫齡等信息。

庫管員可通過PDA對物項進(jìn)行上下架、移庫（調(diào)整庫位、更換托盤）等相關(guān)操作；移庫（庫位調(diào)整）規(guī)則如下：①A→B，即將貨品從一個貨位調(diào)撥至另一個貨位。②A，B→C，即將A，B多個貨位上的貨品調(diào)撥至另一個貨位。③A→B，C，即將A貨位的貨品分散調(diào)撥至B貨位和C貨位。④A，B→C，D，即將A，B多個貨位上的貨品分散調(diào)撥至C，D多個貨位。

庫管員可采用PDA查詢物項的詳細(xì)屬性，包含但不限于物項編碼、物項名稱、規(guī)格型號、材質(zhì)、質(zhì)保等級、爐批號和保質(zhì)期等。

（6）焊材盤點(diǎn)業(yè)務(wù)場景設(shè)計 設(shè)計場景如圖10所示。

1）可在WEB系統(tǒng)制定盤點(diǎn)計劃和任務(wù)（財務(wù)定期盤點(diǎn)任務(wù)功能）。

2）庫管員通過PDA自動下載盤點(diǎn)任務(wù)和庫存數(shù)據(jù)。

圖10 焊材盤點(diǎn)業(yè)務(wù)場景

3）根據(jù)盤點(diǎn)任務(wù)執(zhí)行掃描盤點(diǎn)，如：PDA可自動提醒是否重復(fù)盤點(diǎn)、是否是后臺數(shù)據(jù)庫的物項、修改盤點(diǎn)后的結(jié)果和數(shù)據(jù)，反饋盤點(diǎn)差異，執(zhí)行拍照上傳，自動標(biāo)識盤盈盤虧，自動記錄盤點(diǎn)流水等功能；形成盤點(diǎn)報告。

4）庫管員也可根據(jù)庫存數(shù)據(jù)，自己執(zhí)行盤點(diǎn)（閑時自盤點(diǎn)功能）。

5）相關(guān)盤點(diǎn)數(shù)據(jù)和結(jié)果在WEB系統(tǒng)查看詳情、盤點(diǎn)流水和統(tǒng)計盤點(diǎn)報告等基礎(chǔ)功能。

5 結(jié)束語

焊材信息化管理系統(tǒng)開發(fā)完成后，已實現(xiàn)根據(jù)業(yè)務(wù)管理流程自動生成的各項表單高效自動流轉(zhuǎn)，焊材管理及流動數(shù)據(jù)的詳細(xì)記錄，使得焊材能夠?qū)崟r準(zhǔn)確追溯，進(jìn)而減少焊材浪費(fèi)并保證焊接質(zhì)量。