造船焊接信息化管理

朱韓鋼，邢小龍

(1.江蘇新時(shí)代造船技術(shù)有限公司，江蘇 靖江 214500；2.用友軟件股份有限公司，北京 100094)

造船焊接信息化管理

朱韓鋼1，邢小龍2

(1.江蘇新時(shí)代造船技術(shù)有限公司，江蘇 靖江 214500；2.用友軟件股份有限公司，北京 100094)

探討基于信息技術(shù)的造船焊接信息化管理的解決方案，它們將在統(tǒng)一的焊接工藝規(guī)范和焊接程序支持下，安排焊接作業(yè)計(jì)劃，自動(dòng)下發(fā)焊接作業(yè)派工單，焊接作業(yè)依據(jù)工藝程序進(jìn)行全過(guò)程管控，實(shí)時(shí)采集焊接數(shù)據(jù)，綜合統(tǒng)計(jì)分析焊接運(yùn)行信息，考核及預(yù)測(cè)焊機(jī)、焊工的焊接績(jī)效，洞悉故障發(fā)生的原因和可能的時(shí)間，對(duì)可能發(fā)生的故障采取預(yù)控措施，防止質(zhì)量品質(zhì)問(wèn)題，提高焊接整體技術(shù)水平。

焊接；信息處理系統(tǒng)；過(guò)程控制；數(shù)據(jù)分析

0 引言

焊接作業(yè)是船舶及海工建造中非常重要的作業(yè)任務(wù)，它的管理水平直接影響建造產(chǎn)品的質(zhì)量、合同訂單的交付進(jìn)度和產(chǎn)品建造的作業(yè)成本。目前大多數(shù)造船企業(yè)的焊接管理處于比較原始的狀態(tài)，盡管制定了焊接工藝規(guī)范，但無(wú)法采取主動(dòng)控制的技術(shù)手段，只能依靠焊工自身的技術(shù)水平和事后的檢驗(yàn)控制，也無(wú)法采集焊接數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析來(lái)實(shí)施過(guò)程控制。因此，通過(guò)實(shí)施焊接信息化管理，可加強(qiáng)焊接工藝的執(zhí)行，提高建造產(chǎn)品焊接質(zhì)量，閉環(huán)追溯焊接質(zhì)量，杜絕違規(guī)操作，完善焊工技能水平，成為持續(xù)提升造船企業(yè)核心能力和經(jīng)濟(jì)效益的支撐手段。基于此，對(duì)焊接過(guò)程的信息化應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)劃進(jìn)行一些探討。

1 整體架構(gòu)

焊接信息化管理不僅僅是簡(jiǎn)單的焊機(jī)群控管理，它將焊機(jī)群控與造船工藝和生產(chǎn)管理緊密集成，實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的主要目標(biāo)：盡量減少人力的操作，而能充分利用動(dòng)物以外的能源與各種信息來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)工作。焊接信息化管理的整體架構(gòu)如圖1所示。

(1)半自動(dòng)或自動(dòng)數(shù)控電焊機(jī)(帶有無(wú)線模塊)通過(guò)無(wú)線群控基站與焊機(jī)群控服務(wù)器組成數(shù)控焊機(jī)群控系統(tǒng)，工藝參數(shù)和動(dòng)作可通過(guò)群控服務(wù)器被設(shè)置和控制，同時(shí)提供運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。

(2)焊機(jī)群控系統(tǒng)與焊接作業(yè)區(qū)(車間)的工業(yè)總線相連接，工業(yè)總線中設(shè)置電壓監(jiān)視儀對(duì)電焊機(jī)供電電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，按照焊機(jī)群控原理，對(duì)由 PLC 控制(或無(wú)線控制)的焊機(jī)進(jìn)行排隊(duì)通電控制，使每個(gè)焊接作業(yè)都有足夠的電流工作。

(3)群控服務(wù)器通過(guò)路由器及防火墻與造船企業(yè)信息局域網(wǎng)連接，焊接工程師可規(guī)劃定義各類基本焊接作業(yè)或產(chǎn)品部件的焊接工藝規(guī)范和焊接程序直接指導(dǎo)焊接作業(yè)。焊接作業(yè)計(jì)劃則由作業(yè)部門依據(jù)項(xiàng)目生產(chǎn)計(jì)劃規(guī)劃焊機(jī)作業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃，設(shè)定焊接工藝規(guī)范參數(shù)，下發(fā)焊接作業(yè)單。電焊工依據(jù)焊接作業(yè)單在焊接作業(yè)終端上指定焊機(jī)、刷工卡開(kāi)始電焊作業(yè)，系統(tǒng)將自動(dòng)通過(guò)群控服務(wù)器將工藝參數(shù)鎖定，焊工只能在設(shè)定的微調(diào)范圍內(nèi)調(diào)整。

(4)焊接作業(yè)過(guò)程中，群控服務(wù)器采集運(yùn)行焊接參數(shù)，并被適時(shí)轉(zhuǎn)存至焊機(jī)運(yùn)行信息庫(kù)，對(duì)違反工藝規(guī)范的動(dòng)作進(jìn)行主動(dòng)干預(yù)。焊接數(shù)據(jù)分析將基于焊機(jī)運(yùn)行信息庫(kù)內(nèi)容進(jìn)行梳理統(tǒng)計(jì)和分析，提供焊接效率分析，并對(duì)焊工生產(chǎn)任務(wù)的焊接數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)名追溯。

2 焊接工程管理

焊接工程管理包括焊機(jī)檔案、焊工檔案、焊接知識(shí)庫(kù)和焊接工藝管理。

2.1焊機(jī)檔案

管理每臺(tái)焊機(jī)的基本臺(tái)賬信息(企業(yè)焊機(jī)編號(hào)、基本技術(shù)規(guī)格、可調(diào)整工藝參數(shù)、購(gòu)買日期、供應(yīng)廠商等)、安裝調(diào)試信息等。

2.2焊工檔案

管理電焊工的基本資料信息(工號(hào)、身份證號(hào)、姓名、性別、學(xué)歷、年齡、電焊工齡、本企業(yè)工齡等)、國(guó)家上崗操作證、國(guó)家等級(jí)證、船級(jí)社認(rèn)證等級(jí)，各類證書(shū)的取證時(shí)間、合格項(xiàng)目、有效期、復(fù)試結(jié)果。

焊接數(shù)據(jù)分析會(huì)將焊機(jī)運(yùn)行信息庫(kù)中對(duì)應(yīng)焊工作業(yè)數(shù)據(jù)：作業(yè)時(shí)間、工程項(xiàng)目、作業(yè)任務(wù)號(hào)、焊接程序(焊接類別)、檢驗(yàn)結(jié)果等梳理匯總統(tǒng)計(jì)記錄進(jìn)焊工檔案，作為其焊接作業(yè)績(jī)效。

圖1焊接信息化管理的整體架構(gòu)圖

2.3焊接工藝管理

焊接工藝管理和焊接知識(shí)庫(kù)主要由焊接工程師使用，其基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 焊接工藝管理結(jié)構(gòu)

根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范可在系統(tǒng)中建立焊接工藝評(píng)定報(bào)告(PQR)、焊接工藝指導(dǎo)書(shū)(WPS)，制定典型焊接程序，根據(jù)材質(zhì)的基本焊接類型或基本焊縫類型定義焊接過(guò)程的每個(gè)工藝技術(shù)參數(shù)，結(jié)合船型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(BOM)建立焊接部件工藝路線，包括一系列作業(yè)工序、工序作業(yè)步驟、焊材類型及焊材定額數(shù)量、工裝、焊工等級(jí)、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)工期、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)工時(shí)以及相應(yīng)的適用焊接程序。

3 編制焊接作業(yè)計(jì)劃

根據(jù)項(xiàng)目生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)間要求，編制焊接作業(yè)計(jì)劃，如圖3所示。

圖3 焊接工藝管理和焊接作業(yè)計(jì)劃結(jié)構(gòu)

焊接作業(yè)計(jì)劃的制定需要按照生產(chǎn)計(jì)劃對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品部件位置的焊接作業(yè)工藝卡分派至指定電焊工及焊機(jī)，批準(zhǔn)后將生成相應(yīng)的焊接作業(yè)派工單。

4 焊接過(guò)程控制

焊接過(guò)程控制是依據(jù)規(guī)劃的焊接工藝裝備及焊接計(jì)劃、焊接派工單派發(fā)內(nèi)容實(shí)施主動(dòng)的焊接作業(yè)過(guò)程控制，其內(nèi)容包括：權(quán)限控制、工藝參數(shù)控制和動(dòng)作控制。電焊工可在終端上確認(rèn)接收焊接作業(yè)派工單，作業(yè)前在焊接作業(yè)終端上刷卡確認(rèn)作業(yè)派工單。選擇具體作業(yè)內(nèi)容可按看板方式動(dòng)態(tài)展示焊機(jī)集群的作業(yè)狀態(tài)。

系統(tǒng)通過(guò)群控服務(wù)器自動(dòng)將焊接派工單的焊接程序傳輸并鎖定至確定的電焊機(jī)，焊工只能在焊接程序設(shè)定的微調(diào)范圍進(jìn)行調(diào)整。焊工一旦開(kāi)始焊接即自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)，工業(yè)總線上的電壓監(jiān)視儀對(duì)電焊機(jī)供電電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，以保障焊接質(zhì)量。

焊接派工單作業(yè)完工后，焊工再刷卡進(jìn)入焊接作業(yè)終端，確定作業(yè)完工。焊接作業(yè)完成后可在后臺(tái)錄入或錄入焊接檢驗(yàn)結(jié)果(以焊接派工單號(hào)為依據(jù))，或與質(zhì)量系統(tǒng)集成獲得。

5 焊接數(shù)據(jù)分析

焊接過(guò)程中所有的運(yùn)行參數(shù)都將被群控服務(wù)器實(shí)時(shí)采集，群控服務(wù)器中原始數(shù)據(jù)將轉(zhuǎn)存至更穩(wěn)定的焊機(jī)運(yùn)行信息庫(kù)以備進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)和分析，結(jié)合焊接作業(yè)派工單可形成綜合統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告和圖表。焊接作業(yè)統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表1。焊接檢驗(yàn)數(shù)據(jù)中對(duì)故障、缺陷的統(tǒng)計(jì)分析可借助統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制來(lái)預(yù)測(cè)焊機(jī)設(shè)備和焊工的故障發(fā)生期間提前維護(hù)或維修，防范故障或缺陷，達(dá)到事前質(zhì)量控制，提高質(zhì)量的水平。

表1 焊接作業(yè)統(tǒng)計(jì)表

焊接數(shù)據(jù)分析將把焊機(jī)運(yùn)行信息庫(kù)與焊機(jī)檔案、焊接工藝、焊接作業(yè)計(jì)劃、焊接作業(yè)派工單綜合集成起來(lái)，組成真正的焊接知識(shí)庫(kù)，它將對(duì)焊接工藝的不斷完善、焊機(jī)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)和焊工的技術(shù)水平提高帶來(lái)極大的幫助。

6 結(jié)語(yǔ)

造船企業(yè)的焊接過(guò)程控制將不再滿足于最為簡(jiǎn)單、直接的人為檢查，而是根據(jù)實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)生產(chǎn)行為(設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、人員操作)進(jìn)行預(yù)先策劃和動(dòng)態(tài)監(jiān)控。在此基礎(chǔ)上，輔以過(guò)程控制方法論手段，進(jìn)行科學(xué)、系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)和產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)程分析，支持現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程的判定和及時(shí)控制處理，提高設(shè)備生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量水平。 焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是自動(dòng)化的不斷應(yīng)用，全自動(dòng)焊接及焊接機(jī)器人將不斷深入應(yīng)用，焊接信息化管理也將不斷探索在新技術(shù)、新工藝環(huán)境中的應(yīng)用，逐步實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)備、焊接、檢驗(yàn)的自動(dòng)化作業(yè)、智能化控制，減少人為干涉，提高焊接生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，持續(xù)提高焊接管理水平，提升造船企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

[1]楊敏.船舶制造基礎(chǔ)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009.

[2]劉玉君，李艷君，李瑞.現(xiàn)代造船技術(shù)[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2012.

[3]張光先，陳冬巖，李朋.焊接設(shè)備的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化及群控系統(tǒng)[J].電焊機(jī),2013(5):10-16.

[4]馬逢時(shí).六西格瑪管理統(tǒng)計(jì)指南[M].北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社，2007.

2014-07-08

朱韓鋼(1979-)，男，工程師，從事企業(yè)信息化管理、船舶先進(jìn)制造技術(shù)研究推進(jìn)工作。

U671.99

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