化工設(shè)備焊縫安全管理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)*

王東東 梁 燦 白文杰 段 權(quán)

(西安交通大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院)

在化工設(shè)備的制造過(guò)程中，特別是壓力容器的制造，焊接占著十分重要的地位，焊接的質(zhì)量將直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性和使用壽命，同時(shí)對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率和長(zhǎng)期發(fā)展也具有決定意義。因此，對(duì)焊接工藝中焊接生產(chǎn)過(guò)程、焊縫信息、焊后處理及無(wú)損檢測(cè)等必須施以嚴(yán)格的管理[1～3]。計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展使焊接工藝面臨著先進(jìn)制造技術(shù)變革的挑戰(zhàn)，同時(shí)，向焊接生產(chǎn)中引入計(jì)算機(jī)技術(shù)將是加快焊接生產(chǎn)現(xiàn)代化的一項(xiàng)重要手段[4]。

計(jì)算機(jī)輔助焊接(CAPP)是其中最主要的應(yīng)用之一，其本質(zhì)為一種數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，主要用于對(duì)母材性能、焊接工藝、工藝評(píng)定及焊工資格等方面的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行儲(chǔ)存、管理和應(yīng)用。利用計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)處理上的優(yōu)勢(shì)，對(duì)焊接工藝過(guò)程中的參數(shù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)，進(jìn)而幫助工程師進(jìn)行高效的焊接工藝文件管理，最終使焊接技術(shù)向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。但是目前國(guó)內(nèi)焊接領(lǐng)域已有的CAPP 系統(tǒng)具有移植性差、功能不完善、操作不方便等缺點(diǎn)[5，6]，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需要，急需開(kāi)發(fā)出新一代的CAPP 系統(tǒng)?；谏鲜鲂枨?，筆者利用Microsoft SQL Server 2000作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合Windows環(huán)境下廣泛使用的可視化編程工具Visual Basic 6.0開(kāi)發(fā)了化工設(shè)備焊縫安全管理信息系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)分析和總體設(shè)計(jì)

通過(guò)調(diào)查企業(yè)內(nèi)部對(duì)焊縫的管理方式并進(jìn)行仔細(xì)分析，要求系統(tǒng)具有以下功能：

a. 具有良好的人機(jī)交互界面，便于操作人員的操作；

b. 因該系統(tǒng)的使用對(duì)象較多，故必須有完善的權(quán)限管理功能；

c. 完全人性化設(shè)計(jì)，無(wú)需專(zhuān)業(yè)人士指導(dǎo)即可操作本系統(tǒng)；

d. 系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)還原功能，能夠保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性；

e. 全方位、方便的數(shù)據(jù)查詢(xún)、修改功能；

f. 規(guī)范、完善的基礎(chǔ)信息設(shè)置；

g. 用戶(hù)可自行對(duì)表格中的字段進(jìn)行添加和修改；

h. 對(duì)查詢(xún)到的記錄進(jìn)行打??；

i. 數(shù)據(jù)庫(kù)的初始化；

3.交流式建筑學(xué)專(zhuān)業(yè)教室與工作室模式的教學(xué)空間類(lèi)型相似，具有通透靈活的空間特點(diǎn)和專(zhuān)用式安靜、封閉的空間特征，是一種混合式的教學(xué)功能空間。

j. 利用聲發(fā)射參數(shù)分析法對(duì)焊縫安全進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)和安全預(yù)警，并給出可能的缺陷類(lèi)型；

k. 提供一定的幫助信息。

系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)主要是針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和操作，考慮到系統(tǒng)的功能要求，在系統(tǒng)的后臺(tái)服務(wù)器端可以利用Microsoft SQL Server 2000建立系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，前端界面可以利用Visual Basic 6.0進(jìn)行開(kāi)發(fā)。微軟提供的SQL Server 2000具有較高的數(shù)據(jù)安全性與可維護(hù)性，本系統(tǒng)在投入使用后，后期數(shù)據(jù)維護(hù)比較容易，同時(shí)，Visual Basic 6.0組件功能強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能操作，并提高軟件開(kāi)發(fā)的效率和安全性。

本系統(tǒng)是一個(gè)典型的數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序，其功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)框圖

系統(tǒng)由登錄模塊、信息管理模塊、安全評(píng)價(jià)模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)安全模塊和幫助信息模塊組成：

b. 信息管理模塊。該模塊主要用于焊縫基本信息、焊評(píng)信息、焊縫維修記錄的初始化、顯示、修改、刪除、增加、查詢(xún)、打印及排序等操作。

c. 安全評(píng)價(jià)模塊。該模塊主要利用聲發(fā)射參數(shù)分析法，對(duì)焊縫進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)和安全預(yù)警，并給出可能的缺陷類(lèi)型。

d. 系統(tǒng)設(shè)置模塊。該模塊主要用于用戶(hù)密碼的修改、權(quán)限的設(shè)置、焊縫信息表字段的增加和刪除、用戶(hù)信息的管理以及系統(tǒng)皮膚的更換。

e. 數(shù)據(jù)安全模塊。該模塊用于管理數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)等操作。

f. 幫助信息模塊。該模塊包括關(guān)于、幫助、重新登錄。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

選擇Microsoft SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)為系統(tǒng)運(yùn)行提供后臺(tái)服務(wù)，數(shù)據(jù)庫(kù)的名稱(chēng)為“化工設(shè)備焊縫安全管理信息”，數(shù)據(jù)庫(kù)中包含焊縫基本信息表、焊評(píng)信息表、維修記錄表和焊工信息表。焊縫基本信息表中包含了焊縫的母材、焊接方法、尺寸及無(wú)損檢測(cè)等信息；焊評(píng)信息表中保存了焊縫焊接工藝評(píng)定的信息；維修記錄表中保存了焊縫維修時(shí)間、方法、人員及缺陷尺寸等信息；焊工信息表中保存了所有焊工的基本信息和權(quán)限。

2.1 系統(tǒng)登錄

啟動(dòng)系統(tǒng)后，首先彈出歡迎界面，1.5s后界面自動(dòng)消失，同時(shí)彈出系統(tǒng)登錄界面(圖2)。系統(tǒng)登錄主要用于對(duì)登錄系統(tǒng)的用戶(hù)進(jìn)行安全性檢查，以防止非法用戶(hù)進(jìn)入該系統(tǒng)。只有合法的用戶(hù)才可以登錄系統(tǒng)，同時(shí)根據(jù)不同的用戶(hù)為其分配相應(yīng)的操作權(quán)限。如果用戶(hù)的用戶(hù)名或密碼錯(cuò)誤，系統(tǒng)會(huì)給出相應(yīng)的提示。在界面的狀態(tài)欄中顯示操作員信息及系統(tǒng)時(shí)間。

圖2 系統(tǒng)登錄界面

2.2 信息管理

信息管理模塊由焊縫基本信息子模塊、焊評(píng)信息子模塊和焊縫維修記錄子模塊組成。其中，焊縫基本信息中包含了母材、焊接方法、焊條牌號(hào)、焊接參數(shù)及無(wú)損檢測(cè)等(圖3)；焊評(píng)信息中包含了焊接工藝評(píng)定中拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、化學(xué)成分檢驗(yàn)的結(jié)果數(shù)據(jù)以及工藝評(píng)定的時(shí)間、結(jié)果等；焊縫維修記錄中包含了焊縫維修時(shí)間、方法、參數(shù)以及實(shí)施人員等。其原理為：利用VB的adodc控件連接數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)作為datagrid控件的數(shù)據(jù)源來(lái)顯示所有記錄，也作為datacombo控件的數(shù)據(jù)源來(lái)顯示相應(yīng)字段的所有記錄；另一方面利用SQL語(yǔ)言中的查詢(xún)、添加、刪除及修改等語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。界面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明了，主要包括菜單欄、狀態(tài)欄和工作區(qū)，為用戶(hù)提供了便捷的訪(fǎng)問(wèn)路徑。其中，菜單欄顯示打印及返回等基本功能按鈕，狀態(tài)欄顯示系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間和用戶(hù)信息，工作區(qū)內(nèi)顯示了所有的信息記錄及對(duì)應(yīng)的功能按鈕。在焊縫基本信息子模塊，用戶(hù)可以通過(guò)焊縫號(hào)、母材材料、焊接方法和無(wú)損檢測(cè)中的任意一種進(jìn)行查詢(xún)相關(guān)記錄，也可通過(guò)其中的任意組合來(lái)查詢(xún)相關(guān)記錄；在焊評(píng)信息子模塊，用戶(hù)可以通過(guò)焊縫號(hào)查詢(xún)對(duì)應(yīng)記錄；在焊縫維修記錄子模塊，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了模糊查詢(xún)，用戶(hù)可自行選擇查詢(xún)字段，然后輸入關(guān)鍵字，便可查找對(duì)應(yīng)記錄，同時(shí)，用戶(hù)還可在界面右上角選擇記錄按照維修時(shí)間的升序或降序排列。另外，在所有的子模塊中，擁有相應(yīng)權(quán)限的用戶(hù)可以對(duì)所有記錄進(jìn)行初始化、修改、刪除、增加及表格的初始化。

圖3 焊縫基本信息界面

2.3 安全評(píng)價(jià)

聲發(fā)射作為一種先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，可以對(duì)焊縫的安全進(jìn)行有效的檢測(cè)，而在多年的生產(chǎn)實(shí)踐和研究中發(fā)展起來(lái)的參數(shù)分析法是對(duì)信號(hào)處理的一種經(jīng)典分析法。目前參數(shù)分析法仍然在聲發(fā)射檢測(cè)中被廣泛使用，一直以來(lái)幾乎所有對(duì)聲發(fā)射源的研究都采用簡(jiǎn)化波形特征參數(shù)。

安全評(píng)價(jià)模塊基于聲發(fā)射參數(shù)分析法，涵蓋了對(duì)焊縫缺陷聲發(fā)射信號(hào)的處理與分析功能，以及對(duì)缺陷基于模糊評(píng)價(jià)的安全等級(jí)劃分與預(yù)警功能。安全評(píng)價(jià)模塊建立在大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)上，直觀易操作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)焊縫缺陷的判斷并且為劃分其安全等級(jí)提供了依據(jù)。劃分等級(jí)和預(yù)警功能的實(shí)現(xiàn)，極大地方便了對(duì)聲發(fā)射源特性的考察，并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)缺陷實(shí)際有害程度的評(píng)估，便于及時(shí)制定檢修計(jì)劃，從而實(shí)現(xiàn)在工程應(yīng)用中有效預(yù)報(bào)出潛在危險(xiǎn)，降低事故發(fā)生可能性和維修成本。由于本軟件界面設(shè)計(jì)采用VB 6.0，使得系統(tǒng)界面清晰直觀，易于操作。

用戶(hù)輸入相應(yīng)的上升時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、幅度、振鈴計(jì)數(shù)及有效電壓值等聲發(fā)射參數(shù)，通過(guò)模糊評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫缺陷的安全等級(jí)評(píng)價(jià)，界面顯示檢修預(yù)警周期，并提供可能的缺陷類(lèi)型(圖4)。

圖4 焊縫安全評(píng)價(jià)界面

2.4 系統(tǒng)設(shè)置

系統(tǒng)設(shè)置模塊主要由密碼修改、用戶(hù)管理、權(quán)限管理、表格字段的更改和系統(tǒng)皮膚更換組成。所有用戶(hù)可在登錄成功后對(duì)其密碼進(jìn)行修改，系統(tǒng)要求用戶(hù)兩次輸入新密碼，只有在兩次輸入密碼相同的情況下才可以完成修改；用戶(hù)管理中包含了用戶(hù)的用戶(hù)名、密碼、姓名及資格等信息(圖5)，為了對(duì)私人信息進(jìn)行保護(hù)，只有擁有權(quán)限的用戶(hù)可以進(jìn)入該模塊，同時(shí)系統(tǒng)提供相應(yīng)的查詢(xún)、修改功能；權(quán)限管理中包含了所有用戶(hù)的焊縫基本信息表修改權(quán)限、焊評(píng)表修改權(quán)限、維修表修改權(quán)限、用戶(hù)表權(quán)限和備份權(quán)限，只有管理員可以進(jìn)入該模塊，并為其他用戶(hù)分配相應(yīng)權(quán)限；表格字段的更改主要用于在焊縫基本信息表、焊評(píng)表、維修表中對(duì)表格字段進(jìn)行增加和刪除，用戶(hù)輸入指定的列名稱(chēng)、字段類(lèi)型及大小，系統(tǒng)便可向相應(yīng)表格中添加或刪除該字段；系統(tǒng)自帶20種皮膚，用戶(hù)可根據(jù)自身愛(ài)好進(jìn)行更換。

圖5 用戶(hù)管理界面

2.5 數(shù)據(jù)安全

數(shù)據(jù)安全模塊主要由數(shù)據(jù)庫(kù)備份與恢復(fù)組成。為了防止意外事件發(fā)生，如病毒、硬盤(pán)的損壞或突然掉電，管理員需要經(jīng)常做好數(shù)據(jù)庫(kù)的備份，就是把當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫(kù)文件復(fù)制到另一個(gè)目錄。數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)是數(shù)據(jù)庫(kù)備份的逆操作,就是把備份的數(shù)據(jù)庫(kù)文件覆蓋到當(dāng)前目錄。數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)界面如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)界面

2.6 幫助信息

幫助信息模塊主要由幫助、關(guān)于和重新登錄子模塊組成。其中，“幫助”主要介紹系統(tǒng)功能、使用方法和操作過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題；“關(guān)于”主要介紹系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、作者和運(yùn)行平臺(tái)；“重新登錄”只是在用戶(hù)已經(jīng)登錄的情況下，重新返回登錄模塊，主要用于用戶(hù)的切換。

3 結(jié)論

3.1 針對(duì)化工企業(yè)對(duì)焊縫安全管理的實(shí)際需要，建立了一個(gè)實(shí)用的化工設(shè)備焊縫安全管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)焊縫基本信息、焊評(píng)信息、焊縫維修記錄的存儲(chǔ)，同時(shí)提供查詢(xún)、修改、打印等功能；系統(tǒng)能通過(guò)聲發(fā)射參數(shù)分析法實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫缺陷的安全等級(jí)評(píng)價(jià)，并給出檢修預(yù)警周期。

3.2 通過(guò)為用戶(hù)分配權(quán)限來(lái)保證數(shù)據(jù)的一致性、保密性；對(duì)表格字段的更改、皮膚更換可以最大程度的提高系統(tǒng)的適應(yīng)性；數(shù)據(jù)庫(kù)的備份與恢復(fù)保證數(shù)據(jù)的安全可靠。

3.3 系統(tǒng)采用良好的人機(jī)對(duì)話(huà)模式，界面設(shè)計(jì)友好，使操作者無(wú)需具備專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)知識(shí)，便可完成所有操作。

3.4 系統(tǒng)在Windows XP和Windows 7 (x86)平臺(tái)下進(jìn)行測(cè)試后可以穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)滿(mǎn)足化工設(shè)備焊縫安全管理工作的需要。

[1] 劉翠榮,王成文.焊接生產(chǎn)與工程管理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010：97～100.

[2] 李亞江,劉強(qiáng),王娟.焊接質(zhì)量控制與檢驗(yàn)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：185～205.

[3] 朱其芳，趙欽新.動(dòng)力機(jī)械與設(shè)備制造工藝學(xué)[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2010：121～122.

[4] 張建勛.現(xiàn)代焊接生產(chǎn)與管理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006：151～157.

[5] 付榮華，康慧，曲平.焊接專(zhuān)家系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展[J].熱加工工藝，2006, 35(3) :53～55.

[6] 喬尚飛，魏艷紅.計(jì)算機(jī)輔助焊接工藝設(shè)計(jì)應(yīng)用現(xiàn)狀[J].焊接，2002, (7) : 5～8.