智能化焊接車間工藝管理設(shè)計及應(yīng)用

劉瑞濤 閻洪

摘? 要：全球新一輪的科技革命，引發(fā)了新一輪的產(chǎn)業(yè)革命，世界各國因此爭相調(diào)整、適應(yīng)、實施必要改革。在我國，中國工信部和中國工程院把“互聯(lián)網(wǎng)+制造”即工業(yè)4.0，的核心目標定義為智能制造。由智能制造延伸到具體工廠，就是智能工廠。智能工廠涵蓋智能化焊接車間，智能化焊接車間針對焊接現(xiàn)場可以實現(xiàn)焊機狀態(tài)實時監(jiān)控、焊接參數(shù)在線控制、焊接數(shù)據(jù)海量存儲以及焊接數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析的綜合化焊機管理系統(tǒng)。通過智能化焊接車間工藝管理，可有效提高焊接質(zhì)量管理、執(zhí)行焊接工藝規(guī)范、焊材用量統(tǒng)計、工人生產(chǎn)效率統(tǒng)計、焊接工時統(tǒng)計以及焊機故障排查的信息化管理，從而實現(xiàn)焊接生產(chǎn)管理精細化、科學(xué)化的目標，提高焊接車間的整體管理水平。

關(guān)鍵詞：焊接工藝管理;數(shù)字化焊接;智能化焊接管理;焊材成本管理;焊機群控管理系統(tǒng)

中圖分類號：TM621? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）03-0000-00

0前言

智能制造就是將制造技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、先進傳感技術(shù)相結(jié)合的新型制造模式。數(shù)字化車間生產(chǎn)模式作為智能制造的典型生產(chǎn)模式，必將是未來生產(chǎn)制造企業(yè)的發(fā)展方向。在智能化車間的建設(shè)中，需要實現(xiàn)信息化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化的管理技術(shù)與生產(chǎn)技術(shù)的有效結(jié)合，提高車間生產(chǎn)與管理水平。智能化焊接車間采用工業(yè)以太網(wǎng)（無線、有線方式均可）連接，上位機系統(tǒng)采用B/S（瀏覽器＼服務(wù)器）架構(gòu)，可方便的與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程共享。在通信控制器內(nèi)部設(shè)計有數(shù)據(jù)存儲器，可保證網(wǎng)絡(luò)意外斷開后的數(shù)據(jù)完整性。檢測設(shè)備運行狀況、故障、能耗、工人排班、出勤考核、工作效率分析。為用戶焊接工藝評定提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、焊接參數(shù)執(zhí)行、焊接參數(shù)超限報警。焊接數(shù)據(jù)實時監(jiān)控、歷史焊接數(shù)據(jù)追溯。數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析輸出產(chǎn)品完成情況報表。焊材、氣體消耗成本統(tǒng)計分析。智能終端（手機、PAD）遠程監(jiān)控。與OA、ERP、PDM系統(tǒng)接口，為企業(yè)管理提供大數(shù)據(jù)支持。

1智能化焊接車間工藝管理設(shè)計架構(gòu)

智能化焊接車間焊機群控管理系統(tǒng)，是車間所有焊機集中管理系統(tǒng)，該軟件基于瀏覽器/服務(wù)器（B/S）結(jié)構(gòu)，主要實現(xiàn)焊機數(shù)字化管理和精細化控制，以及其他品牌焊機的焊接數(shù)據(jù)監(jiān)控與管理。主要特點：焊接數(shù)據(jù)傳輸方式的多樣化、人機交互界面的簡便化、系統(tǒng)訪問方式的多樣化，群控服務(wù)器連入企業(yè)局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)后，企業(yè)用戶可以在網(wǎng)絡(luò)可達的范圍內(nèi)使用任何聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（電腦、手機等）通過瀏覽器隨時隨地了解焊接信息，方便焊接事務(wù)的管理及控制，如圖1所示。

2智能化焊接車間工藝管理設(shè)計

焊接車間在正常生產(chǎn)過程中受車間環(huán)境、焊機位移等因素影響，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)內(nèi)焊機暫時無法與服務(wù)器通信，系統(tǒng)自動檢測到網(wǎng)絡(luò)異常后，自動進行數(shù)據(jù)暫存，等網(wǎng)絡(luò)暢通后，自動將暫存數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器。群控系統(tǒng)焊接系統(tǒng)采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）架構(gòu)，除群控服務(wù)器之外，其他訪問群控系統(tǒng)的計算機都不需要安裝任何軟件，即可實現(xiàn)遠程訪問群控系統(tǒng)。采用IC卡智能管理技術(shù)，與群控系統(tǒng)結(jié)合使用可實現(xiàn)焊工信息管理和焊機不同權(quán)限的設(shè)置管理。數(shù)字化焊機的監(jiān)控與管理，不斷完善用戶需求，自身模擬焊機的監(jiān)視功能，根據(jù)客戶的需求，新增控制功能，并在多個行業(yè)成功協(xié)助客戶管理車間內(nèi)多品牌焊機。為協(xié)助企業(yè)車間生產(chǎn)管理控制數(shù)字化、智能化，群控系統(tǒng)可與企業(yè)信息人員聯(lián)合開發(fā)，實現(xiàn)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)交互，如圖2所示。

3智能化焊接車間工藝管理

3.1 焊接工藝規(guī)范管理

工藝規(guī)范管理通過wcapp對焊接設(shè)備工藝參數(shù)進行設(shè)定并通過群控系統(tǒng)下傳，焊接設(shè)備只能遵循下傳的工藝規(guī)范進行焊接作業(yè);焊工可在工藝規(guī)范管理設(shè)定的參數(shù)范圍內(nèi)設(shè)置給定電流或電壓，實際焊接過程中的實際焊接電流與電壓只能在軟件給定的范圍內(nèi)波動，保證焊接設(shè)備嚴格按照工藝規(guī)范約定來執(zhí)行，如圖3所示。

3.2人員信息管理

人員信息管理分為焊工信息及維修人員信息，為群控系統(tǒng)焊接過程中焊工及維修人員工號錄入及實現(xiàn)焊接數(shù)據(jù)的多維度統(tǒng)計與分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。每臺自動焊接設(shè)備都為相關(guān)的操作、工藝、維護人員發(fā)放各自唯一的、功能相匹配的用戶名和密碼。

3.3焊接工藝定額分析

3.3.1焊接工時定額

焊接車間工人的工時統(tǒng)計往往不是很準確，并且零件種類較多，耗時耗力。數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能可按焊工、焊機查詢實際焊接時間、焊工開始焊接時間、最后一次焊接時間、焊絲消耗、氣體消耗等數(shù)據(jù)，查詢條件可以按日、月、年查詢，也可以設(shè)定開始日期與結(jié)束日期進行查詢，并以報表的形式體現(xiàn)，方便管理部門對工時、焊材消耗的及時把握，頁面顯示的統(tǒng)計報表可保存為excel文件。

3.3.2 焊絲用量統(tǒng)計

數(shù)字化的焊接電源，安裝通信控制器監(jiān)測送絲速度，然后根據(jù)焊接時間，從而計算出一段時間內(nèi)的焊材消耗量，無需額外加傳感器設(shè)備。

3.3.3 保護氣體用量統(tǒng)計

數(shù)字化焊機的通信控制器以及配其他焊機的焊接數(shù)據(jù)采集儀都預(yù)留了氣流量接口，用戶根據(jù)生產(chǎn)管理的需求，需要氣瓶外接氣體流量傳感器。

3.4焊接質(zhì)量管理

3.4.1 質(zhì)量監(jiān)控

自動化焊接設(shè)備借助先進的傳感器技術(shù)，在焊接過程中自動地做出缺陷避免、提高效率響應(yīng)。在發(fā)現(xiàn)焊接參數(shù)超出工藝允許范圍，自動報警或停機，并將報警信息反饋給數(shù)字化車間控制系統(tǒng)。實時顯示車間內(nèi)焊機的運行狀態(tài)，實時查看當前焊機的焊接曲線，便于工藝部門對工藝參數(shù)實時跟蹤?；疑弘x線、藍色：待機、綠色：工作、黃色：參數(shù)超限、紅色：報警。報警信息以列表的形式實時顯示報警信息，報警列表顯示系統(tǒng)所有焊機報警歷史信息詳情，并提供備注用于填寫針對故障信息的意見，便于后期管理。

匯總信息體現(xiàn)車間內(nèi)焊機整體運行狀態(tài)，今日排行榜體現(xiàn)實時焊機過程中不同考核參數(shù)對應(yīng)的最優(yōu)焊機、焊工信息及相應(yīng)的考核參數(shù)值。方便管理部門對考核參數(shù)的實時把握。報警信息實時顯示生產(chǎn)過程中正在報警的焊機列表詳細信息，方便用戶對多臺焊機報警情況進行實時監(jiān)控。

3.4.2 焊接質(zhì)量信息追溯

顯示指定焊機在選定時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)并以曲線形式展示，用戶通過分析數(shù)據(jù)曲線，可輕松了解歷史焊接參數(shù)，如圖4所示。

4總結(jié)

通過智能化管理設(shè)計，可實現(xiàn)焊接過程的智能化、規(guī)范化、信息化;保證焊接程序管理與工藝的規(guī)范;提高操作者的管理與授權(quán)能力。焊接車間的工藝管理能夠檢測設(shè)備運行狀況、故障、能耗、工人排班、出勤考核、工作效率分析。為用戶焊接工藝評定提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、焊接參數(shù)執(zhí)行、焊接參數(shù)超限報警、焊接數(shù)據(jù)實時監(jiān)控、歷史焊接數(shù)據(jù)追溯等功能。數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析輸出產(chǎn)品完成情況報表。焊材、氣體消耗成本統(tǒng)計分析，為企業(yè)管理提供大數(shù)據(jù)支持。焊接車間智能化、數(shù)字化能夠大大提升車間綜合管理，為焊接質(zhì)量科學(xué)分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、為焊接質(zhì)量改善提供保障。

收稿日期：2020-02-05

作者簡介：劉瑞濤（1983—），男，貴州貴陽人，工程碩士，工程師，研究方向：工程機械工藝、智能制造工藝布局及數(shù)字化焊接。