技工院校焊接專業(yè)數(shù)字化管理系統(tǒng)的開發(fā)與應用

黃強

摘 要：數(shù)字化已經(jīng)成為裝備制造業(yè)發(fā)展的新趨勢，技工院校在為企業(yè)提供高技能人才的同時，也需要緊跟行業(yè)發(fā)展的步伐。本文主要介紹了焊接專業(yè)數(shù)字化管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，為培養(yǎng)適應未來發(fā)展的高技能人才提供思路和參考。

關(guān)鍵詞：焊接專業(yè) 數(shù)字化管理 系統(tǒng)開發(fā)

焊接作為材料加工的重要手段，廣泛應用于制造領(lǐng)域中，而數(shù)字化是裝備制造產(chǎn)業(yè)信息化、柔性化的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。將制造技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、先進傳感技術(shù)等相結(jié)合，建立包含焊接試驗、焊接工藝制定、焊接教學管理、焊接質(zhì)量監(jiān)測、焊接設(shè)備管理、材料管理的數(shù)據(jù)庫平臺和網(wǎng)絡(luò)信息管理系統(tǒng)，是焊接專業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化和信息化提升乃至與智能制造接軌邁出至關(guān)重要的一步，也為技工院校培養(yǎng)適應企業(yè)未來發(fā)展的高素質(zhì)高技能人才打下堅實的基礎(chǔ)。

一、焊接專業(yè)數(shù)字化管理系統(tǒng)開發(fā)的背景

縱觀技工院校焊接專業(yè)發(fā)展的歷程，結(jié)合人社部對一體化教學的要求，大多數(shù)技工院校都在努力探索和實踐“產(chǎn)教一體”的焊接專業(yè)人才培養(yǎng)模式，最終能實現(xiàn)學校工廠合一、教師師傅合一、教室車間合一、學生學徒合一、作品產(chǎn)品合一的教學模式。但學校要將企業(yè)文化、管理方式、質(zhì)量要求、效益效率綜合為教學內(nèi)容，并讓學員理解和實踐尚存諸多困難和不足。因此改變傳統(tǒng)的教學管理模式，引入數(shù)字化管理系統(tǒng)就成為較好的解決方案和必然途徑。

筆者歸納職業(yè)院校所用的類似焊接系統(tǒng)的發(fā)展，經(jīng)歷了焊機聯(lián)網(wǎng)版、焊機聯(lián)網(wǎng)+工位監(jiān)控版、數(shù)字化工位等版本，可以看出該系統(tǒng)的實用性、使用范圍和數(shù)字化程度越來越高，但也反映出與企業(yè)實際脫節(jié)、教學應用少、過程控制欠缺等問題，這也促使我們開發(fā)出更好的系統(tǒng)應用于實踐。

二、焊接專業(yè)數(shù)字化管理系統(tǒng)概述

數(shù)字化管理系統(tǒng)是基于信息技術(shù)的生產(chǎn)管理、工藝管理、質(zhì)量管理、物流管理、材料管理、教學管理的平臺，是數(shù)字化焊接設(shè)備、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)等先進技術(shù)的結(jié)合，使操作者（學習者）、管理者（教師）、生產(chǎn)任務（學習任務）、生產(chǎn)過程（學習過程）和設(shè)備不再是一個孤立的焊接單元，而是整個數(shù)字化管理系統(tǒng)的一部分，多者的結(jié)合，實現(xiàn)了對焊接品質(zhì)、效率、成本和教學質(zhì)量的透明化和量化管理。系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)在于對焊接生產(chǎn)特點的充分了解，是焊接生產(chǎn)過程有用信息的可靠采集、分析、應用、歸檔、存儲、反饋等的綜合體現(xiàn)。

三、焊接專業(yè)數(shù)字化管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

一是軟件結(jié)構(gòu)。采用客戶端/服務器（C/S）結(jié)構(gòu)的軟件結(jié)構(gòu)形式，如圖1所示。

二是聯(lián)網(wǎng)方式?？梢圆捎糜芯€、無線、U盤等方式進行數(shù)據(jù)傳輸，并實現(xiàn)手機、電腦、平板等硬件端和微信、網(wǎng)頁等軟件端的實時管理和查詢。

2.系統(tǒng)模塊和框架

在焊接系統(tǒng)日益完善的基礎(chǔ)上，我們通過市場了解、企業(yè)調(diào)研、專家訪問、開發(fā)研討和思路創(chuàng)新，在焊接管理系統(tǒng)1.0上主要體現(xiàn)系統(tǒng)管理、工藝管理、材料管理、設(shè)備管理、質(zhì)量控制、教學管理和人員管理等七大模塊（圖2），并在系統(tǒng)的延續(xù)性和擴展性上持續(xù)更新，使之同樣能在企業(yè)車間運行，并一定程度上超前于大多數(shù)企業(yè)的實際管理水平。

四、焊接專業(yè)數(shù)字化管理系統(tǒng)的功能

本系統(tǒng)針對不同的模塊覆蓋不同的功能，且模塊間信息相互交叉讀取和協(xié)助，實現(xiàn)多功能、多任務和全方位的管理功能。

1.管理系統(tǒng)涵蓋的基本功能

系統(tǒng)應該滿足的基本功能包括不同操作人員的管理和授權(quán)、焊前預加工及工藝管理、焊接材料的出入庫管理、焊接過程中的質(zhì)量控制與管理、焊后檢測、焊接數(shù)據(jù)歸檔及信息追溯、焊接教學和成績管理和設(shè)備管理等內(nèi)容。

2.具體功能介紹

首先是操作者的管理與授權(quán)。系統(tǒng)為相關(guān)的操作人員發(fā)放各自唯一的、功能相匹配的用戶名和密碼，按照工作內(nèi)容給予使用權(quán)限，自動記錄使用情況和教學情況，并跟蹤其工作軌跡，在非安全或跨區(qū)域進行提示。

其次是焊前預加工及工藝管理。系統(tǒng)可以管理產(chǎn)品或作品的相關(guān)信息，輔以專家工藝系統(tǒng)，可以按規(guī)范格式生成工藝報告和按需分配任務，參數(shù)提前進入規(guī)定設(shè)備并提示，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)范自動管理和人性化管理相結(jié)合。

再次是焊接材料的出入庫管理。系統(tǒng)對不同材料建立信息庫，分配唯一的材料編碼，輔以掃描設(shè)備，實現(xiàn)材料的精準管理和提示，并生成材料使用報告，減少浪費和損壞，提高操縱者的效益意識。

還有焊接過程中的質(zhì)量控制和追溯。包括：系統(tǒng)中的設(shè)備借助傳感技術(shù)，在焊接過程中自動地做出一些避免缺陷、提高效率的響應；系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)焊接參數(shù)、設(shè)備運行狀況等超出允許范圍，自動報警或停機，并將報警信息反饋給系統(tǒng)；按照需求增加實時跟蹤、熱成像等功能，實現(xiàn)操作過程的可視化、數(shù)據(jù)化跟蹤并提示；對焊接全過程的工藝參數(shù)、宏觀微觀視頻、周圍環(huán)境條件進行記錄并存儲，保證一旦出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題能夠?qū)崿F(xiàn)全生產(chǎn)過程追溯，判斷問題產(chǎn)生的原因，為后續(xù)質(zhì)量改善提供保證。

之后是焊后檢測管理。系統(tǒng)借助傳感技術(shù)對焊接完成的焊縫按照質(zhì)量要求進行外觀成形快速檢測，對進行X光、超聲波探傷等檢測記錄結(jié)果進行自動分析。

還有就是焊接教學管理。在教學過程中，針對任一學員都進行精細化和個性化管理，不同學員訓練的進度和成績單獨存儲；在實習過程中，針對不同課題、不同進度進行語音講解和操作提示；按照學習內(nèi)容進行針對性考核，并生成學習報告和成績單，且教學進度和成績可以通過各種客戶端進行查詢。

最后是設(shè)備管理。記錄每臺設(shè)備的編號、安裝位置、安全區(qū)域、責任人、采購時間、累計操作時間、使用率、實施保養(yǎng)提示等信息，并形成設(shè)備工作報告。

五、小結(jié)

時下，隨著大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”、“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”等社會經(jīng)濟的發(fā)展變化，信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)、過程控制等技術(shù)手段的更新、推廣、應用逐步加快，企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)要求技工院校高技能人才培養(yǎng)必將進入數(shù)字化、精細化、高效化的發(fā)展軌道，筆者希望拙文能對技工院校焊接專業(yè)的同仁們在數(shù)字化管理系統(tǒng)的開發(fā)上提供思路和參考，為高技能人才創(chuàng)新培養(yǎng)提供技術(shù)支持。

參考文獻：

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（作者單位：長治技師學院）