鋼結構制造廠焊工工效管理系統

韓二陽 張海清 孔繁榮 湯潮武 文江飛

（中建鋼構四川有限公司，眉山 620564）

目前，國內絕大多數鋼結構制造廠在焊接生產管理過程中存在焊接工效統計難、工藝參數監管弱以及焊工考核無參考等問題，嚴重制約了焊接車間精益化管理水平的提升。因此，傳統人工手抄式工效統計表（見圖1）已經不能滿足企業發展的需求，因此本文基于數據采集和數據處理開發了一套焊工工效管理系統，該系統包括了工藝參數采集、焊接參數存儲、焊工工效分析、違規作業日志以及考核報表輸出等功能。

圖1 傳統手抄式工效統計表

1 系統架構設計

該系統主要由車間數據采集部分和辦公室數據處理部分組成，如圖2所示。其中，數據采集部分主要實現焊接工藝參數提取和存儲功能；數據處理部分主要對每個焊工工作量及工藝超標情況進行統計，并輸出月度報表。

圖2 系統架構示意圖

2 數據采集板設計

本系統數據采集板是基于STC89C52單片機和CH375模塊進行開發，由傳感器層、數據采集層和數據存儲層組成，如圖3所示[1]。其中，電流傳感器選用可拆卸的霍爾電流傳感器；電壓傳感器采用電阻分壓式傳感器。傳感器信號通過A/D轉換芯片以數字信號形式輸入STC89C52對應端口進行數據處理。

單片機程序流程如圖4所示，上電后先運行初始化配置程序，完成寄存器定義及通信口設置等工作；數據采集前先將焊接電壓U和焊接電流I對應緩存數組清零，然后開始讀取A/D轉換后的數據。由于焊接電流波動較大，程序通過50次求平均數的方式提取單次采取值，為了提取有效的焊接參數，程序將焊接電流小于50A的數據剔除,最后將有效數據通過串口送入CH375模塊。

圖3 數據采集板架構圖

圖4 單片機程序流程圖

該系統通過USB總線接口芯片CH375實現單片機數據采集及存儲功能，CH375具有8位數據總線、讀寫片選控制線以及中斷輸出；在USB主機方式中，CH375可以通過串行輸入、串行輸出和中斷輸出，并與單片機相連接，實現數據采集及存儲功能，具體架構如圖5所示[2]。

圖5 單片機與CH375模塊通訊架構

3 數據分析軟件設計

本系統的數據分析功能基于labvIEW測控軟件和oracle數據庫軟件開發，主要功能是對焊工U盤數據進行定期匯總，通過labvIEW程序對數據進行解碼、處理和統計，并存入oracle數據庫以備后續調閱，程序頁面如圖6所示。

該系統數據處理軟件主要有數據讀取、數據處理、報表輸出三部分組成，數據讀取部分實現焊工U盤內數據解碼和讀取功能，并以特定順序存入oracle數據庫中，即“焊工編號+焊接電流+焊接電壓+時鐘信息”；數據處理部分實現數據庫中的基礎數據分析功能，包括焊工焊接時間統計、焊工熱輸入量統計以及焊工工藝超標次數統計等；報表輸出部分實現對各車間焊工工效統計和排名、輸出各車間焊工工效報表和全廠焊工工效報表功能。

圖6 數據處理程序界面

4 結語

為實現鋼結構制造廠焊工工效數字化統計，本文設計了一套基于labvIEW測控軟件和oracle數據庫的管理系統，該系統具有通用性強、操作簡單和經濟實用等特點，適用于傳統鋼結構制造廠或其他焊接加工類企業，借助該系統能夠提高生產管理精益化水平，有利于降低企業管理成本，值得大力推廣。