信息化焊接管理系統iWeld4.0

劉金龍 李江

1. 概述

隨著網絡技術和信息技術飛速發展，使傳統的制造業及制造技術發生了革命性的變化，焊接制造過程的數字化、信息化已成為當前焊接制造行業的發展潮流，焊接工作者越來越認識到計算機信息技術將對傳統焊接制造過程產生重要的影響。

唐山松下于2004率先開發并應用了電焊機聯網系統，在計算機上運行監控軟件對電焊機的工作狀態等進行監視；2009年開發了第二代焊接管理系統，支持有線LAN、無線WiFi方式，增加了對保護氣體、能源消耗、工件溫度及工件編碼等監控； 2011年在吸收和采納眾多行業用戶使用反饋的基礎上，開發了第三代焊接管理系統i Weld3.0，它增加了斷點續傳、多用戶權限管理、U盤數據拷貝以及各種靈活自由的數據報表；2013年i Weld4.0問世，硬件平臺更加穩定、可靠，無縫兼容以前版本，具有豐富的擴展功能。

i Weld系統推向市場已有十年，累計行業用戶有100多家，遍布在汽車行業、工程機械行業、核電行業、造船行業等眾多領域，i Weld系統不斷針對用戶的需求進行升級，朝著專業化、集成化、智能化的方向發展，技術發展路線如圖1所示。

圖 1 i Weld系統技術路線

圖 2 具有數據通信接口的數字焊機

2. i Weld4.0系統特點

（1）系統構成i Weld4.0系統由下到上可分為四個層次，分別為設備與傳感器層、控制層、數據傳輸層、信息管理層。

設備層由自動化焊接設備、手工焊接設備、作業現場傳感器組成；控制層主要有數據通信接口與可編程控制器，作為設備與網絡之間的數據橋梁；數據傳輸層具有多種形式：以太網LAN、無線WiFi、USB存儲與傳輸，具有數據通信接口的焊接電源如圖2所示；信息管理層是i Weld軟件系統與數據庫，是所有焊接生產數據的匯聚中心，通過數據接口與其他信息管理層軟件系統實現數據流轉。

i Weld系統（見圖3）軟件基于客戶端/服務器架構開發，服務器運行數據接入服務，接收并解析來自設備層的數據，同時通過控制層發送指令到設備層，i Weld客戶端是用戶日常辦公所用的軟件，完成工藝數據導入、焊接數據的分析與匯總等操作。

（2）技術特點 第一，支持有線、無線、U盤等多種數據傳輸方式。有線以太網與無線WiFi是目前應用最廣泛的網絡通信方式，其優勢在于帶寬高、兼容性好、部署簡單，可依靠用戶已有網絡搭建焊接設備到機房的通信，網絡設備一般為交換機、無線路由器等，相比于專用的工業總線模塊或無線數傳模塊，用戶無需培訓便可對系統進行日常維護，系統網絡故障用戶可自行解決，有利于系統長期穩定的運行。如果焊接生產現場沒有網絡環境，可采用U盤方式，用戶可自行配置U盤的拷貝時間，該方案解決了那些不便于實施聯網而對焊接過程數據又非常關心的用戶。

第二，系統支持Oracle、SQL Server、My SQL等主流數據庫。支持多種數據庫版本便于i Weld系統在不同行業的推廣，一般用戶企業管理系統所用數據庫通常為Oracle、SQL Server、My SQL這幾種，在用戶現有軟件資源的基礎上搭建i Weld系統，為用戶省去了數據庫軟件的購買成本，降低了部署難度。

第三，基于Flash的數據緩存技術。在上一代i Weld3.0系統中，斷網期間的焊接數據存儲到數據通信接口的SD卡中，重新與服務器建立連接后，將斷網期間的數據重發到服務器，以保證焊接數據的完整。由于SD卡不適合在工業場合使用，在焊接生產現場的故障率較高，所以在i Weld4.0系統的數據通信接口中設計了基于Flash存儲芯片的數據緩存技術，與SD卡緩存數據的方式相比大大降低了存儲過程的可靠性。

第四，支持焊工工號、焊縫編號的統一管理。在焊接信息化生產過程中，如何將焊接參數、焊接設備、操作人員、焊縫編號進行全局管控是一個必然要面臨的問題，i Weld4.0為用戶提供了多種信息錄入方式，包括插拔式I C卡、條碼掃描、感應式刷卡及終端機錄入等，根據不同行業用戶的企業自身條件，為用戶推薦最適合其推廣的一套工藝、設備、人員及焊縫的管理方法，實現焊接數據的多維度統計與分析。

第五，支持氣體、焊件溫度及變形量等數據的采集。在自動化焊接領域，用戶對焊接過程的氣體、工件溫度及變形量等參數比較關心，通過加裝數字化氣體流量計、溫度傳感器、激光測距傳感器等，將焊接過程中的實時氣體流量、工件溫度、工件變形量進行實時測量與記錄。這些因素對焊接質量的影響比較重要，i Weld4.0能夠在這方面為用戶帶來可靠的數據支撐，有效保障了焊接質量。

圖 3 i Weld系統架構

3. 軟件功能架構

i Weld4.0按功能模塊劃分如下：工藝管理模塊、生產管理模塊、成本管理模塊、設備管理模塊、品質管理模塊、系統管理模塊，如圖4所示。

（1）工藝管理 工藝規范管理通過軟件對焊接設備工藝參數進行設定并下傳，焊接設備只能遵循下傳的工藝規范進行焊接作業；焊接電流限定是指焊接設備的實際焊接電流與電壓只能在軟件設定的區間內波動，焊接設備根據限流參數動態調節電流電壓輸出，保證焊接設備嚴格按照工藝規范約定來執行，工藝模塊操作界面如圖5所示。通過工藝管理功能的合理應用，可及時發現并禁止超規范焊接可能造成的品質不良。

（2）生產管理 通過該模塊可實現對焊工信息、焊縫信息的采集與焊接設備的使能控制，采集方式包括插拔式I C卡、條碼掃描、感應式刷卡終端機等，如圖6所示。具體實施方式取決于用戶的生產特點與對成本的要求，該模塊的使用可達成焊接生產過程中的人-機-件的精益管理，為用戶提供真實的生產數據，為其他資材、人事、生產相關管理系統提供基礎數據，解決了焊接制造中的生產信息不共享、生產效率低及進度不可控等問題。

圖4 iWeld軟件功能模塊

圖5 工藝管理界面

圖6 信息采集方式

（3）成本管理 該模塊可查詢指定焊工在某個時間段內的焊接時間、工作時間、使用效率、焊絲消耗、電能消耗、氣體消耗等數據，查詢條件可以按天查詢，也可以設定開始日期與結束日期進行查詢，并以數據表及柱狀圖的形式體現，方便管理部門對工時、焊材消耗的及時把握。

（4）設備管理 該模塊對設備運行狀態進行采集和監測，采集基于時間域的設備利用狀態、設備生產活動時間，對設備利用效率進行統計、分析、測評，設備運行信息包括：設備開關機時間、設備加工起始/終止時間、設備待機時間、設備報警時間、報警序號及報警內容、焊接設備輸出電流/電壓曲線及其他關鍵點狀態。

設備出現故障報警時，焊接管理系統彈出報警提示并將報警信息保存到數據庫中，對設備的報警日志可進行查詢統計，軟件同時彈出故障提示信息。

（5）品質管理 該模塊根據焊接電流的分布對焊接質量進行初步預判與分析。包括宏觀質量分析與微觀質量分析，宏觀分析以圖表方式對所有焊機進行評定，定位可能存在焊接質量的焊機；微觀質量分析以圖表方式對特定焊機的所有焊縫進行評定。對于焊縫來說，焊接電流超規范比例、超規范累計時間、波動系數是用戶較關心的數據，根據上述參數定位可能存在焊接質量的焊縫。

4. 結語

本文介紹了唐山松下第四代信息化焊接管理系統i Weld4.0的主要技術特點與應用功能，i Weld4.0更加關注從工藝設計、焊接制造、質量跟蹤等全面信息的數據整合，多元的數據接口能夠與企業的辦公系統、生產管理系統、人事管理系統迅速集成，為用戶打通設計-執行-跟蹤的“信息孤島”，在保障焊接質量的前提下提升企業管理效率、降低管理成本。使越來越多的焊接行業用戶從傳統焊接制造管理模式向信息化、精益化管理方向邁進。

[1] 蘇憲東．焊接數據的網絡監控[J]. 電焊機，2011，41(3)：20-23．

[2] 蘇憲東，王偉，劉金龍. 第三代焊接數據管理系統[J]．金屬加工，2011（22）：26-27．